Chaque nuit, pendant notre sommeil, nous effectuons un cycle entre deux états de sommeil très différents. En nous endormant, nous entrons dans un sommeil à mouvements oculaires non rapides (non-REM) où notre respiration est lente et régulière et où les mouvements de nos membres ou de nos yeux sont minimes. Environ 90 minutes plus tard, cependant, nous entrons dans le sommeil à mouvements oculaires rapides (REM). Il s’agit d’un état paradoxal dans lequel notre respiration devient rapide et irrégulière, nos membres se contractent et nos yeux bougent rapidement. Dans le sommeil paradoxal, notre cerveau est très actif, mais nous sommes également paralysés et nous perdons la capacité de thermoréguler ou de maintenir notre température corporelle constante. « Cette perte de thermorégulation dans le sommeil paradoxal est l’un des aspects les plus étranges du sommeil, d’autant plus que nous disposons de mécanismes finement réglés pour contrôler notre température corporelle lorsque nous sommes éveillés ou en sommeil non paradoxal », explique Markus Schmidt du Département de recherche biomédicale (DBMR) de l’Université de Berne et du Département de neurologie de l’Hôpital de l’Île, Hôpital universitaire de Berne. D’une part, les résultats confirment une hypothèse proposée précédemment par Schmidt, auteur principal de l’étude, et d’autre part, ils représentent une percée pour la médecine du sommeil. L’article a été publié dans Current Biology et mis en évidence par les éditeurs avec un commentaire.
Un mécanisme de contrôle économisant l’énergie
La nécessité de maintenir une température corporelle constante est notre fonction biologique la plus coûteuse. Halètement, piloérection, transpiration ou frisson sont autant de réactions corporelles consommatrices d’énergie. Dans son hypothèse, Markus Schmidt a suggéré que le sommeil paradoxal est une stratégie comportementale qui déplace les ressources énergétiques de la défense thermorégulatrice coûteuse vers, au contraire, le cerveau pour améliorer de nombreuses fonctions cérébrales. Selon cette hypothèse d’allocation énergétique du sommeil, les mammifères ont évolué vers des mécanismes permettant d’augmenter le sommeil paradoxal lorsque la nécessité de défendre notre température corporelle est minimisée ou, au contraire, de sacrifier le sommeil paradoxal lorsque nous avons froid. « Mon hypothèse prédit que nous devrions disposer de mécanismes neuronaux permettant de moduler dynamiquement l’expression du sommeil paradoxal en fonction de la température ambiante », explique M. Schmidt. Les neuroscientifiques du DBMR de l’Université de Berne et du département de neurologie de l’Inselspital, l’hôpital universitaire de Berne, ont maintenant confirmé son hypothèse et ont trouvé des neurones dans l’hypothalamus qui augmentent spécifiquement le sommeil paradoxal lorsque la température de la pièce est « juste bonne ». »
Nevrons favorisant le sommeil paradoxal
Les chercheurs ont découvert qu’une petite population de neurones au sein de l’hypothalamus, appelés neurones de l’hormone de concentration de la mélanine (HCM), joue un rôle essentiel dans la façon dont nous modulons l’expression du sommeil paradoxal en fonction de la température ambiante (ou de la pièce). Les chercheurs ont montré que les souris augmentent dynamiquement leur sommeil paradoxal lorsque la température de la pièce atteint la limite supérieure de leur zone de confort, comme cela a été démontré pour le sommeil humain. Cependant, les souris génétiquement modifiées dépourvues du récepteur de la MCH ne sont plus capables d’augmenter le sommeil paradoxal pendant le réchauffement, comme si elles étaient aveugles au réchauffement de la température. Les auteurs ont utilisé des techniques d’optogénétique pour activer ou désactiver spécifiquement les neurones MCH à l’aide d’une lumière laser verrouillée sur les périodes de réchauffement de la température. Leur travail confirme la nécessité du système MCH pour augmenter le sommeil paradoxal lorsque le besoin de contrôle de la température corporelle est minimisé.
Découverte pour la médecine du sommeil
C’est la première fois que l’on découvre qu’une zone du cerveau contrôle le sommeil paradoxal en fonction de la température ambiante. « Notre découverte de ces neurones a des implications majeures pour le contrôle du sommeil paradoxal », déclare Schmidt. « Elle montre que la quantité et le moment du sommeil paradoxal sont finement adaptés à notre environnement immédiat lorsque nous n’avons pas besoin de thermorégulation. Elle confirme également que le sommeil paradoxal et la perte de thermorégulation sont étroitement intégrés. »
Le sommeil paradoxal est connu pour jouer un rôle important dans de nombreuses fonctions cérébrales telles que la consolidation de la mémoire. Le sommeil paradoxal comprend environ un quart de notre temps de sommeil total. « Ces nouvelles données suggèrent que la fonction du sommeil paradoxal est d’activer des fonctions cérébrales importantes spécifiquement à des moments où nous n’avons pas besoin de dépenser de l’énergie pour la thermorégulation, optimisant ainsi l’utilisation des ressources énergétiques », déclare Schmidt.