Des chercheurs ont mis en évidence l’existence d’un rythme physiologique infra-lent durant le sommeil des reptiles. Une découverte qui éclaire l’évolution du sommeil… et ses mystères.
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Les reptiles dorment lentement. Plus précisément, durant leur sommeil, de nombreux paramètres physiologiques varient ensemble sur un rythme infra-lent. Cette découverte a été réalisée par le chercheur Paul-Antoine Libourel et son équipe.
Pour mieux comprendre, rappelons que les humains alternent entre deux états de sommeil : le sommeil paradoxal et le sommeil lent. Le sommeil paradoxal se caractérise par des ondes lentes sur l’électroencéphalogramme, tandis que le sommeil lent est marqué par une atonie musculaire totale, des mouvements rapides des yeux et une activité cérébrale proche de l’éveil. Un cycle de sommeil humain dure entre 60 et 120 minutes, alternant entre ces deux stades.
Homéothermie et sommeil paradoxal
Les humains ne sont pas les seuls à connaître ces deux états de sommeil, car cette caractéristique est également partagée par tous les mammifères terrestres et les oiseaux. « L’autre point commun de ces êtres vivants, c’est d’être homéothermes – ils maintiennent leur corps à une température constante », précise Anthony Herrel, biologiste au Muséum national d’histoire naturelle et coauteur de l’étude.
« Ces deux composantes sont-elles le fruit du hasard ou sont-elles corrélées ? », s’est interrogé Paul-Antoine Libourel, chargé de recherche au Centre de recherche en neurosciences de Lyon (CRNL) et au Centre d’écologie fonctionnelle et évolutive de Montpellier. Cela l’a amené à étudier le sommeil des reptiles, des animaux ectothermes dont la température corporelle varie avec celle de l’environnement.
Reptiles endormis
Le chercheur s’est penché sur le sommeil des caméléons, geckos et autres reptiles. Cependant, il est difficile de déterminer si un lézard immobile au soleil est en train de dormir ou s’il est en embuscade.
De plus, le cerveau des reptiles est structuré différemment de celui des mammifères. Le cortex reptilien compte trois couches, contre six pour les mammifères. « On peut supposer qu’une structure anatomique différente entraîne un fonctionnement différent, ce qui complique la comparaison », explique Paul-Antoine Libourel.
Enregistrements multimodaux
Avec ses collègues de l’Institut des nanotechnologies de Lyon, il a mis au point un dispositif miniaturisé sans fil capable de capter et d’enregistrer les changements physiologiques, cérébraux et comportementaux de reptiles, d’oiseaux et de mammifères. Ce dispositif a permis d’assurer une surveillance multimodale des variations d’activité cérébrale, cardiaque, respiratoire, musculaire et oculaire tout au long des cycles de sommeil.
« Nous avons aussi eu recours à l’imagerie fonctionnelle par ultrasons, une technique qui permet de détecter de très subtiles variations de volume sanguin », indique le chercheur. Dix espèces de vertébrés ont été étudiées pendant leur sommeil, notamment des geckos, dragons barbus, caméléons, pigeons, rats et humains.
De la lenteur en toutes choses
L’équipe a mis en évidence une oscillation physiologique très lente (dite « infra-lente ») qui semble synchroniser l’activité cérébrale, cardiaque, respiratoire et les mouvements oculaires. Ce rythme infra-lent, d’environ 100 secondes, a été observé chez tous les reptiles en sommeil. En revanche, chez les autres vertébrés, un rythme lent apparaît pendant le sommeil lent, mais pas durant le sommeil paradoxal.
Le fait que ces rythmes lents soient partagés par des espèces ayant divergé il y a 300 millions d’années suggère qu’il s’agit probablement d’un mécanisme physiologique fondamental. « Ce rythme infra-lent pourrait être la manifestation physiologique d’une sorte de pompe qui permet de nettoyer le cerveau pendant le sommeil », avance Paul-Antoine Libourel.
Évacuer les déchets des neurones
L’entretien du cerveau est assuré par la circulation d’un fluide cérébro-spinal, qui permet d’évacuer les déchets métaboliques des neurones vers le système lymphatique périphérique. Or, le rythme infra-lent orchestre des variations du volume sanguin, entraînant ainsi l’entrée et la sortie du liquide céphalo-rachidien. Paul-Antoine Libourel s’intéresse désormais aux éléphants de mer, dont le sommeil varie selon qu’ils sont en mer ou sur terre.
Source : CNRS Le journal
