Text from Valeria Jaramillo
Une étude récente visait à élucider la grande question de savoir pourquoi nous avons besoin de dormir. Il est passionnant de constater que la raison pour laquelle nous dormons semble changer brusquement à l’âge de 2 ou 3 ans.
Le sommeil est un phénomène universel qui est présent dans toutes les espèces animales étudiées jusqu’à présent 1. Ainsi, les scientifiques s’accordent à dire que le sommeil a une fonction réparatrice vitale. Cependant, le mécanisme sous-jacent de restauration – ce qui se passe exactement dans le cerveau et le corps pendant la période de récupération nocturne – reste un débat stimulant entre les scientifiques. En outre, les deux principales composantes du sommeil – le sommeil paradoxal (ou REM rapid eye movement) et le sommeil non paradoxal (NREM non-rapid eye movement) – semblent permettre différentes fonctions de restauration. La proportion de sommeil REM est étonnamment élevée chez les nourrissons et diminue avec l’âge 2 . Le nouvel examen du professeur Van M. Savage et de son groupe de recherche à l’Université de Californie à Los Angeles teste si la fonction centrale du sommeil change au cours du développement. Pour étudier cette question, ils ont mené une étude de modélisation mathématique (publiée dans Science Advances) 3.
Dans un premier temps, l’équipe a construit des modèles mathématiques pour les deux hypothèses les plus populaires de la fonction du sommeil, en se basant sur les observations de différentes espèces et sur le développement. La première hypothèse affirme que le sommeil prévient les dommages aux cellules du cerveau (neurones) en permettant à celles-ci de se reposer et en éliminant les déchets toxiques accumulés pendant une période d’activité 4,5. La deuxième hypothèse postule que le sommeil réorganise la connectivité du cerveau, ce qui est crucial pour un fonctionnement cérébral puissant et pour l’apprentissage 6,7. Dans un deuxième temps, ces hypothèses ont été testées à l’aide de données expérimentales sur l’ensemble du développement. Les études existantes ont été combinées dans une méta-analyse, et la durée totale du sommeil, la dépense énergétique cérébrale, la taille du cerveau, les contacts entre les neurones et la proportion de REM dans le sommeil total ont été examinés.
Les résultats sont intrigants et suggèrent que la fonction centrale du sommeil change au cours du développement 3 : Au cours du développement précoce, le sommeil favorise principalement la réorganisation du cerveau, tandis qu’au cours du développement tardif, la fonction de réparation neuronale du sommeil est plus dominante. Il est passionnant de constater que la transition entre une réorganisation cérébrale prédominante et une fonction de réparation neuronale s’est produite brusquement à l’âge d’environ 2,4 ans. Enfin, la réorganisation cérébrale semble être activée dans le sommeil paradoxal mais pas dans le sommeil non paradoxal.
Pris ensemble, cette étude indique élégamment que le sommeil – et le sommeil paradoxal en particulier – permet un temps de mise en forme des circuits cérébraux chez les nourrissons. Lorsque nous vieillissons (et devenons éventuellement parents), le sommeil devient plus important pour permettre la réparation et l’élimination des déchets toxiques, prévenant ainsi les lésions cérébrales.
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References
1. Cirelli C, Tononi G. Is Sleep Essential? [Internet]. PLoS Biol. 2008;6(8). DOI: 10.1371/journal.pbio.0060216
2. Roffwarg HP, Muzio JN, Dement WC. Ontogenetic development of the human sleep-dream cycle. Science 1966;152(3722):604–619. DOI: 10.1126/science.152.3722.604
3. Cao J, Herman AB, West GB, et al. Unraveling why we sleep: Quantitative analysis reveals abrupt transition from neural reorganization to repair in early development [Internet]. Sci. Adv. 2020;6(38):eaba0398.
4. Vyazovskiy V V, Harris KD. Sleep and the single neuron: the role of global slow oscillations in individual cell rest. Nat. Rev. Neurosci. 2013;14(6):443–451. DOI: https://doi.org/10.1038/nrn3494
5. Jessen NA, Munk ASF, Lundgaard I, Nedergaard M. The Glymphatic System: A Beginner’s Guide. Neurochem. Res. 2015;40(12):2583–2599. DOI: 10.1007/s11064-015-1581-6
6. Tononi G, Cirelli C. Sleep and the price of plasticity: from synaptic and cellular homeostasis to memory consolidation and integration. Neuron 2014;81(1):12–34. DOI: 10.1016/j.neuron.2013.12.025
7. Rasch B, Born J. About Sleep’s Role in Memory . Physiol. Rev. 2013;93(2):681–766. DOI: 10.1152/physrev.00032.2012