Alors que nous savons que le mouvement oculaire rapide – ou sommeil paradoxal – est une partie essentielle du sommeil réparateur, nous ne savons pas grand-chose sur ce qui le contrôle. Maintenant, les chercheurs – en utilisant une nouvelle technologie appelée optogénétique – ont découvert qu’ils peuvent déclencher des épisodes de REM en injectant une lumière directement sur des cellules cérébrales ou des neurones sélectionnés.
L’équipe – y compris des membres du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et Harvard Medical School, tous deux dans le Massachusetts – rapportent leur travail dans le.
Dans leur rapport d’étude, les chercheurs expliquent que nous savons déjà que le tronc cérébral contient des cellules cholinergiques ou des neurones impliqués dans le contrôle du REM. Mais – parce que cette région du cerveau contient aussi beaucoup d’autres types de cellules – il n’est pas facile de démêler le rôle unique des neurones cholinergiques.
L’auteur principal Dr. Christa Van Dort, du département des sciences cérébrales et cognitives du MIT, explique que des études antérieures ont suggéré que les neurones cholinergiques du tronc cérébral sont actifs quand nous sommes éveillés et aussi pendant le sommeil paradoxal, mais personne ne peut dire si ces cellules spécifiques étaient responsables de la transition vers le sommeil paradoxal.
Ainsi, dans leur étude, l’équipe a cherché à déterminer si les neurones cholinergiques pouvaient induire le sommeil paradoxal. Ils ont utilisé une nouvelle technologie appelée l’optogénétique qui aide les scientifiques à comprendre le câblage du cerveau en contrôlant l’activité des cellules cérébrales avec la lumière.
L’activation des neurones cholinergiques augmente le nombre d’épisodes de sommeil REM
En optogénétique, les neurones sont amenés à réagir à la lumière grâce à l’insertion d’une protéine présente dans les algues. Dans la nature, cette protéine correspond à certaines longueurs d’onde de la lumière, permettant aux algues de se déplacer.
En 2005, des chercheurs de l’Université de Stanford ont découvert que si vous insérez cette protéine dans certains types de cellules cérébrales, vous pourriez alors les éclairer et les activer – en contrôlant essentiellement l’activité cérébrale au niveau des cellules individuelles.
Pour leur étude, le Dr Van Dort et ses collègues ont utilisé des souris où la protéine photosensible avait été insérée dans leurs neurones cholinergiques. Les neurones pouvaient être activés via un dispositif à fibre optique monté sur la tête des souris.
Ils ont découvert que s’ils activaient les neurones cholinergiques sensibilisés à la lumière pendant le sommeil non-REM, ils augmentaient le nombre – mais pas la durée – des épisodes de sommeil REM chez les souris. Une analyse plus poussée a montré que les épisodes REM induits correspondaient étroitement aux épisodes REM naturels.
L’équipe explore maintenant la façon dont le système cérébral cholinergique se relie à des systèmes cérébraux qui sont déjà connus pour être importants pour le sommeil paradoxal. Et ils développent et testent également des moyens de produire un meilleur sommeil non-REM.
L’objectif est d’améliorer les façons de concevoir un sommeil naturel
L’étude est importante car elle donne de nouveaux indices sur la façon dont le sommeil paradoxal est contrôlé – une étape vers la compréhension de la façon de concevoir le sommeil naturel chez les humains.
Obtenir le bon type de sommeil et une quantité suffisante est crucial pour aider le cerveau à récupérer et à se rétablir. Cela nous aide aussi à mémoriser les processus, à recharger le système immunitaire et à maintenir les autres fonctions du corps.
Différentes étapes de sommeil sont bénéfiques pour diverses fonctions, souligne l’auteur principal de l’étude, Emery Brown, professeur Edward Hood Taplin de génie médical au MIT.
Les études chez l’animal montrent que l’apprentissage a lieu pendant le sommeil paradoxal, tandis que le sommeil lent – connu sous le nom de troisième étape du REM – est essentiel pour nous faire sentir reposés et rafraîchis.
Jusqu’à présent, les médicaments n’ont pas été capables de reproduire les bienfaits du sommeil naturel – où les états REM et non REM alternent toutes les 90 minutes, comme l’explique le professeur Brown : « Ce qu’ils font, c’est de créer une sédation, contournant ainsi les mécanismes naturels du sommeil. »
Le but ultime de l’équipe est de trouver de meilleures façons de créer un sommeil naturel. Pour ce faire, ils prévoient de créer et d’étudier séparément les différentes étapes du sommeil, puis ensemble.
Récemment, une autre étude d’optogénétique a été rapportée, où les chercheurs ont découvert un moyen de lire et d’écrire des signaux du cerveau en utilisant des éclairs de lumière.
Dans cette étude, des chercheurs de l’University College London au Royaume-Uni ont montré qu’ils pouvaient utiliser la lumière pour déclencher l’activité de cellules cérébrales non sélectionnées et amener les cellules individuelles à émettre une couleur unique lorsqu’elles sont actives. Ainsi, de manière efficace, ils pouvaient sélectionner des motifs de connectivité différents et mesurer la réponse du circuit choisi.
État des recherches en 2024 : nouvelles perspectives sur le sommeil
En 2024, de nouvelles recherches continuent d’explorer les mécanismes du sommeil, en mettant l’accent sur les interventions non pharmacologiques. Des études récentes indiquent que la stimulation transcrânienne à courant direct (tDCS) pourrait également jouer un rôle dans l’amélioration de la qualité du sommeil paradoxal, ouvrant ainsi la voie à des thérapies innovantes pour les troubles du sommeil.
Des résultats préliminaires indiquent que la combinaison de l’optogénétique et de la tDCS pourrait renforcer les effets bénéfiques du sommeil REM en ciblant des zones spécifiques du cerveau, ce qui pourrait être particulièrement prometteur pour les personnes souffrant d’insomnie chronique ou d’apnée du sommeil.
En outre, l’utilisation de technologies de suivi du sommeil, intégrant l’intelligence artificielle, permet aux chercheurs de mieux comprendre les cycles de sommeil des individus et d’adapter les interventions en fonction des besoins spécifiques, offrant ainsi une approche personnalisée pour améliorer le sommeil.
Ces avancées soulignent l’importance d’une recherche continue et de l’innovation dans le domaine du sommeil, avec l’espoir d’améliorer la qualité de vie de millions de personnes à travers le monde.
