Le sommeil remplit-il une fonction vitale et laquelle ? C’est là l’un des grands mystères en biologie. Une fascinante étude chez la souris, publiée dans la revue Science, apporte une réponse. Elle révèle que le système glymphatique responsable de l’élimination des déchets du cerveau, découvert l’année dernière, est principalement actif durant le sommeil.
Le sommeil pourrait donc être indispensable pour éliminer les métabolites potentiellement toxiques qui se sont accumulés dans l’espace interstitiel durant l’éveil. Cette découverte pourrait pointer vers de nouvelles stratégies pour traiter les maladies neurodégénératives.
On sait bien que le manque de sommeil réduit nos performances cognitives et élève le risque de crises épileptiques, et l’insomnie chronique et complète aboutit tôt ou tard à la mort chez les mouches, les rongeurs et les hommes. Mais pourquoi le sommeil est-il réparateur ?
Le système glymphatique
« La fonction réparatrice du sommeil apparaît être le résultat de l’élimination active des sous-produits de l’activité neurale qui s’accumulent durant l’éveil », explique la neuroscientifique MaikenNedergaard qui a dirigé ce travail à l’université médicale de Rochester(New York, Etats-Unis).
L’année dernière, Nedergaard et son équipe avait découvert le système d’élimination des déchets du cerveau, en examinant par une nouvelle technique d’imagerie (microscopie à deux photons) le cerveau de la souris vivante, très similaire au cerveau humain.
En l’absence de système glymphatique dans le cerveau, le liquidecéphalorachidien (LCR), qui est filtré à partir du sang, circule à travers les espaces interstitiels et emporte avec lui les protéines interstitiellescomme l’amyloïde-bêta en retournant ensuite dans la circulation sanguine. Ce système très organisé, ressemble au système lymphatique mais dépend des cellules gliales astrocytaires, d’où son nom de systèmeglymphatique.
Dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé l’imagerie à deuxphotons et l’iontophorèse en temps réel pour comparer le flux du LCRdans le cortex de souris éveillées, anesthésiées ou endormies.
Éveillé/conscient ou dormant/nettoyant
Ils montrent que durant le sommeil ou l’anesthésie, les cellules cérébrales « rétrécissent » et l’espace interstitiel augmente de 60 %, ce qui engendre un meilleur flux du LCR dans la profondeur tissulaire et une élimination plus rapide des métabolites cérébraux commel’amyloïde-bêta (deux fois plus rapide).
Leurs données suggèrent que la noradrénaline, plus active durant l’éveil, pourrait être un « régulateur maître » contrôlant l’expansion/contraction des cellules durant les cycles veille/sommeil.
« Le cerveau dispose d’une énergie limitée et il semble devoir choisir entre deux états fonctionnels différents - éveillé et conscient ou dormant et nettoyant », note Nedergaard.
« Ces résultats ont des implications importantes pour traiter les maladies du "cerveau sale" comme la maladie d’Alzheimer. Si l’on comprend précisément comment et quand le cerveau active le système lymphatique et élimine les déchets, ce sera un premier pas vers la modulation de ce système pour le faire fonctionner plus efficacement. »
Dans un commentaire associé, le Dr Herculano-Houzel (Université de Rio de Janeiro, Brésil) va encore plus loin et propose que « l’accumulation des métabolites durant l’éveil, forcé par l’espace interstitiel resserré, enclenche le passage à l’état de sommeil. Ceci permet alors l’élimination des métabolites et prépare le cerveau pour une nouvelle période d’éveil ».
› Dr VÉRONIQUE NGUYEN, correspondante à New York
Science 18 octobre 2013, Xie et coll., Herculano-Houzel
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