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Les scientifiques se demandent depuis longtemps pourquoi presque tous les animaux dorment, malgré les inconvénients pour leur survie d’être inconscients. Maintenant, des chercheurs dirigés par une équipe de l’université de Tsukuba ont trouvé de nouvelles preuves du rafraîchissement du cerveau qui a lieu pendant une phase spécifique du sommeil : le sommeil à mouvements oculaires rapides (REM), qui est le moment où l’on a tendance à beaucoup rêver.

Le rafraîchissement du cerveau

Des études antérieures ont mesuré les différences de flux sanguin dans le cerveau entre le sommeil paradoxal, le sommeil non paradoxal et l’état de veille en utilisant diverses méthodes, avec des résultats contradictoires.

Dans leurs derniers travaux, l’équipe dirigée par Tsukuba a utilisé une technique permettant de visualiser directement le mouvement des globules rouges dans les capillaires cérébraux (où les nutriments et les déchets sont échangés entre les cellules du cerveau et le sang) de souris pendant les états d’éveil et de sommeil.

« Nous avons utilisé un colorant pour rendre les vaisseaux sanguins du cerveau visibles sous une lumière fluorescente, en utilisant une technique connue sous le nom de microscopie à deux photons », explique l’auteur principal de cette étude, le professeur Yu Hayashi. « De cette manière, nous avons pu observer directement les globules rouges dans les capillaires du néocortex chez des souris non anesthésiées. »

Les chercheurs ont également mesuré l’activité électrique du cerveau pour identifier le sommeil paradoxal, le sommeil non paradoxal et l’état d’éveil, et ont recherché les différences de flux sanguin entre ces phases.

Un flux massif de globules rouges dans le cerveau

« Nous avons été surpris par les résultats », explique le professeur Hayashi. « Il y avait un flux massif de globules rouges dans les capillaires du cerveau pendant le sommeil paradoxal, mais aucune différence entre le sommeil non paradoxal et l’état d’éveil, ce qui montre que le sommeil paradoxal est un état unique ».

L’équipe de recherche a ensuite perturbé le sommeil des souris, ce qui a entraîné un sommeil paradoxal « de rebond » – une forme plus forte de sommeil paradoxal pour compenser la perturbation antérieure. Le flux sanguin dans le cerveau a encore augmenté pendant le sommeil paradoxal de rebond, ce qui suggère une association entre le flux sanguin et la force du sommeil paradoxal.

Cependant, lorsque les chercheurs ont répété les mêmes expériences sur des souris dépourvues de récepteurs A2a de l’adénosine (les récepteurs dont le blocage permet de se sentir plus éveillé après avoir bu du café), l’augmentation du flux sanguin pendant le sommeil paradoxal était moindre, même pendant le sommeil paradoxal de rebond.

Les récepteurs A2a de l’adénosine

« Ces résultats suggèrent que les récepteurs A2a de l’adénosine peuvent être responsables d’au moins une partie des modifications du flux sanguin dans le cerveau pendant le sommeil paradoxal », explique le professeur Hayashi.

Étant donné que la réduction du flux sanguin dans le cerveau et la diminution du sommeil paradoxal sont corrélées au développement de la maladie d’Alzheimer, qui implique l’accumulation de déchets dans le cerveau, il pourrait être intéressant de déterminer si l’augmentation du flux sanguin dans les capillaires cérébraux pendant le sommeil paradoxal est importante pour l’élimination des déchets du cerveau.

De futures recherches sur la maladie d’Alzheimer

Cette étude jette les bases préliminaires de futures recherches sur le rôle des récepteurs A2a de l’adénosine dans ce processus, ce qui pourrait conduire au développement de nouveaux traitements pour des maladies telles que la maladie d’Alzheimer.

Cette recherche a été publiée dans Cell Reports.

Source : University of Tsukuba
Crédit photo : Pixabay