😴 Cette découverte chez les méduses bouscule nos connaissances sur le sommeil
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Les travaux, publiés dans Nature Communications, remettent en question la chronologie de l'évolution du sommeil. Contrairement à ce que l'on supposait jusqu'alors, ils suggèrent que l'apparition du sommeil est finalement bien antérieure au développement d'un système nerveux centralisé. En observant ces animaux, les chercheurs ont traqué les racines d'un comportement universel. Pour cela, ils ont analysé les cycles d'activité et de repos, en utilisant des lumières infrarouge ou en appliquant des perturbations contrôlées.
Le sommeil chez ces invertébrés a ainsi pu être défini en analysant des baisses prolongées et réversibles de l'activité motrice, le seuil de réaction aux stimuli, mais aussi d'un surprenant phénomène constaté après une privation de sommeil. Ainsi, ils ont constaté que la méduse Cassiopea andromeda et l'anémone Nematostella vectensis consacrent environ huit heures par jour à ce repos.
Le sommeil, une nécessité cellulaire avant d'être cérébrale
La régulation de ce cycle présente des mécanismes distincts, montrant une convergence évolutive. Chez l'anémone, une horloge circadienne interne semble piloter l'alternance veille-sommeil. La méduse, en symbiose avec des algues photosynthétiques, est quant à elle davantage sensible à l'alternance directe de la lumière. Cette différence montre que des chemins différents peuvent mener au même état fonctionnel. L'administration de mélatonine, hormone clé du sommeil chez les vertébrés, provoque également l'assoupissement de ces animaux.
La démonstration la plus probante réside dans la réponse à la privation. En effet, lorsque les chercheurs perturbent le sommeil des méduses en agitant l'eau de l'aquarium, ces dernières affichent le lendemain une durée de repos augmentée de moitié. Ce besoin indique que le sommeil remplit une fonction physiologique non négociable, essentielle à la survie.
La réparation de l'ADN, fonction originelle du repos
L'enjeu de cette maintenance apparaît clairement au niveau cellulaire. Les neurones, par leur activité électrique intense et leur métabolisme élevé, sont particulièrement sujets aux dommages de l'ADN pendant l'éveil. Afin de visualiser ces cassures dans le réseau nerveux des animaux, les chercheurs ont utilisé un marqueur fluorescent. Les résultats sont sans équivoque: les lésions génomiques s'accumulent durant les phases d'activité et diminuent significativement après une période de sommeil.
Pour tester le lien de causalité, l'équipe a directement provoqué des dommages à l'ADN. L'exposition de méduses aux ultraviolets ou le traitement d'anémones par un agent chimique mutagène entraîne systématiquement une prolongation du sommeil. Inversement, favoriser le repos via la mélatonine réduit les niveaux de dommages. Ce dialogue établit une relation directe entre l'intégrité du génome neuronal et la nécessité de dormir.
Cette découverte replace le sommeil dans une perspective évolutive fondamentale. Avant de servir à la mémoire ou à la cognition, il aurait émergé comme une période de maintenance cellulaire obligatoire pour les premiers animaux dotés de neurones. Son risque apparent (l'immobilité et donc la vulnérabilité) serait donc compensé par un bénéfice vital: préserver le capital génétique de cellules nerveuses qui, pour la plupart, ne se renouvellent pas. Cette fonction primordiale aurait été conservée à travers les âges, des fonds marins jusqu'à notre propre espèce.