Un article publié cette semaine dans la revue Neuron se penche sur une région du cerveau impliquée dans l'état d'éveil. Les résultats pourraient aider à concevoir des traitements pour des problèmes telles que l'insomnie et les troubles du sommeil liés à la dépression.

La plupart d'entre nous, à un moment de notre vie, se battent avec notre état d'éveil. Que nous soyons trop endormis quand nous devons être éveillés ou nous nous sentons trop éveillés quand nous sommes désespérés de tenter de dormir, la lutte est réelle.

Selon les Centers for Disease Control and Prevention (CDC), les troubles du sommeil et de l'émotion affectent environ 50 à 70 millions d'adultes aux États-Unis.

Bien qu'il y ait eu de grands progrès dans le domaine de la science du sommeil, la zone du cerveau responsable de l'éveil est longtemps restée insaisissable.

Une équipe de recherche a récemment entrepris de comprendre comment le cerveau humain gère l'éveil en cas de besoin. Par exemple, une deadline pressante ou un bébé qui pleure au milieu de la nuit sont des événements qui nous permettent de combattre notre désir de dormir.

Les scientifiques ont voulu découvrir comment nous réussissons à renverser la fatigue face à des stimuli dits «majeurs».

L'équipe a été dirigée par Viviana Gradinaru, professeur adjoint de biologie et d'ingénierie biologique, et directrice du Centre de neurologie moléculaire et cellulaire de l'Institut chinois Tianchiao et Chrissy Chen pour la neuroscience à l'Institut de technologie de Californie à Pasadena.

Le noyau du raphé dorsal et l'éveil
L'équipe a concentré son énergie sur une partie particulière du cerveau. "Nous avons décidé d'examiner une région du cerveau appelée noyau du raphé dorsal, où il existe un groupe sous-étudié de neurones dopaminergiques appelés les neurones nucléaires du raphé dorsal ou neurones DRNDA", explique le Prof. Gradinaru.

Ils ont choisi cette région particulière parce que des études antérieures ont montré une association entre l'activité dans le noyau du raphé dorsal et le cycle du sommeil. Cette relation est connue depuis des décennies, mais récemment, un rôle plus spécifique dans l'éveil a été théorisé.

En outre, comme l'explique le Prof. Gradinaru, «les personnes qui ont subi un dommage dans cette partie de leur cerveau ont montré une somnolence diurne excessive, mais il n'y avait pas une bonne compréhension du rôle exact de ces neurones dans le cycle sommeil / réveil et si Ils réagissent aux stimuli internes ou externes pour influencer l'excitation ".

Un modèle de souris a été utilisé dans une série d'expériences pour étudier le rôle des neurones dopaminergiques dans le noyau du raphé dorsal. Tout d'abord, ils ont mesuré l'activité DRNDA lorsque les animaux ont reçu des stimuli saillants, comme l'introduction d'un partenaire potentiel, de la nourriture ou une sensation soudaine et désagréable. Au cours de ces rencontres, les neurones étaient actifs.
Ils ont ensuite mesuré les taux de sécrétion de DRNDA pendant le cycle sommeil / réveil. Selon Ryan Cho, premier auteur de l'étude, ils ont vu que «les neurones sont moins actifs lorsque l'animal dort et augmente ses activités à mesure que l'animal se réveille».
La prochaine étape consistait à découvrir si cela était purement une corrélation, ou si l'activité elle-même provoquait les changements dans les états de sommeil / réveil.
Prouver la causalité avec l'optogenèse
Dans la phase finale, ils ont utilisé l'optogenèse, ce qui est une technique qui permet aux scientifiques de commettre des neurones spécifiques en utilisant des impulsions de lumière. Lorsque l'équipe a stimulé les neurones DRNDA à un moment où l'animal serait normalement endormi, la souris s'est réveillée et est restée éveillée.
À l'inverse, si l'équipe a rendu silencieux chimiquement les neurones DRNDA, l'animal était plus enclin à dormir, même s'il était présenté avec le type de stimulus saillants qui le garderaient normalement éveillé.
"Ces expériences nous ont montré que les cellules DRNDA sont nécessaires pour une vigie complète face à des stimuli importants chez la souris".
Prof. Viviana Gradinaru
La prochaine étape sera de voir si le même type d'activité se retrouve dans les neurones DRNDA chez les humains. Bien qu'ils n'aient pas été étudiés en détail, le Prof. Gradinaru explique qu'il semble y avoir un lien similaire. Il dit: "leur dégénérescence a été corrélée avec une somnolence diurne excessive chez les patients atteints de troubles neurodégénératifs tels que l'atrophie des systèmes multiples et la démence du corps de Lewy".
L'insomnie et d'autres troubles du sommeil sont très répandus, de sorte que tout progrès dans la compréhension des moyens de modifier les états d'éveil est un pas en avant. Il y a un long chemin à parcourir, mais ces résultats pourraient aider à concentrer les recherches futures sur les troubles du sommeil.
Par Tim Newman, 9 juin 2017
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