L'un des grands mystères non résolus de la science est précisément pourquoi les humains et les autres animaux dorment. Il y a beaucoup d'hypothèses: on pense que le sommeil est important pour permettre à nos organes de se réparer et est essentiel au développement de la mémoire. Mais on ne sait pas pourquoi cet entretien si nécessaire ne survient que lorsque nous tombons dans un état d'inconscience, ce qui nous rend vulnérables aux prédateurs. Une façon de résoudre l’énigme du sommeil consiste à rechercher ses origines. Une nouvelle étude publiée dans la revue Nature et portant sur le poisson zèbre révèle que le schéma de sommeil observé chez l’homme et de nombreux autres animaux a évolué il ya au moins 450 millions d’années.
Les chercheurs ont mis au point un microscope spécial à plaques fluorescentes capable d'imager le poisson entier dans des cellules uniques. Ils ont également créé des poissons génétiquement modifiés afin que leurs muscles et leurs neurones s’illuminent en présence de calcium, qui est libéré lorsque ces cellules sont actives. Ils ont ensuite immobilisé un poisson-zèbre de deux semaines endormi et transparent dans une solution de gélose. Ils ont également été capables de capturer la fréquence cardiaque, le mouvement des yeux, le tonus musculaire et d'autres données en utilisant un appareil d'étude du sommeil basé sur la fluorescence qu'ils ont développé.
Ils ont découvert que le poisson avait des cycles de sommeil similaires à ceux de l'homme, y compris lors des périodes décrites par «sommeil lent» et «sommeil de vague propagatrice». Même s'ils ne présentaient pas de mouvements oculaires aléatoires, ce qui est omniprésent chez les mammifères, leurs yeux ont roulé dans leurs orbites. Cependant, leurs signatures cérébrales et musculaires, ainsi que les hormones régulant le sommeil étaient similaires à celles trouvées chez les mammifères. «Ils perdent le tonus musculaire, leur rythme cardiaque baisse, ils ne répondent pas aux stimuli. La seule différence réelle réside dans le manque de mouvements oculaires rapides pendant le sommeil paradoxal», a déclaré dans un communiqué Philippe Mourrain, auteur principal de l'Université Stanford.
L'étude suggère que les bases du sommeil sont apparues avant que les mammifères et les poissons ne divergent d'un ancêtre commun habitant des océans il y a 450 millions d'années, soit environ 150 millions d'années plus tôt que prévu. «Ces signatures [du sommeil] ont vraiment des fonctions importantes - même si nous ne savons peut-être pas ce qu'elles sont - qui ont survécu à des centaines de millions d'années d'évolution», explique à Tina Hesman, le premier auteur de l'étude, Louis Leung, chercheur en sommeil à Stanford. Saey à Science News .
«Nous ne nous attendions vraiment pas à trouver autant de similitudes avec le sommeil des humains et des mammifères», a déclaré Mourrain à Kashmira Gander à Newsweek . «Pour voir, chez un vertébré vivant, la chorégraphie complexe de l'activité cérébrale et musculaire au cours des transitions veille-sommeil et du sommeil était hallucinante."
Cette découverte signifie que les chercheurs seront peut-être en mesure d'utiliser le petit poisson - déjà un aliment de base dans les laboratoires scientifiques - pour étudier les troubles du sommeil et tester ses médicaments. Actuellement, de nombreuses études s'appuient sur des souris, qui sont nocturnes, pour étudier le sommeil. Leung dit dans le communiqué de presse que le poisson pourrait être un meilleur remplaçant pour l'homme. «Comme les signatures neuronales des poissons sont essentiellement les mêmes que les nôtres, nous pouvons utiliser les informations les concernant pour générer de nouvelles pistes pour les essais de médicaments», a-t-il déclaré. "Comme le poisson-zèbre sont diurnes comme les humains, il est peut-être plus précis biologiquement de comparer le sommeil du poisson avec celui de l'homme pour certains aspects."
Jenny Howard de National Geographic rapporte que tout le monde ne pense pas que les cycles de sommeil chez les poissons soient analogues aux mammifères. Le scientifique du sommeil Jerry Siegel, de l’Université de Californie à Los Angeles, précise notamment que les chercheurs se sont penchés sur les très jeunes poissons et que les habitudes de sommeil des juvéniles et des adultes sont presque universellement différentes dans le règne animal.
«On ne peut pas simplement dire que dormir, c'est dormir», dit-il, soulignant que chez les mammifères, les habitudes de sommeil sont incroyablement variées: certaines espèces sont fermées trois heures par jour et d'autres à la dérive pendant 20 heures. Certains animaux ont des cycles REM, d'autres non.
Mourrain, cependant, est plus optimiste quant à l'utilisation du petit nageur dans la recherche sur le sommeil, même si la routine nocturne du poisson-zèbre n'est pas exactement la même que celle des humains. "Les gens oublient que les vertébrés sont tous très semblables dans leur organisation corporelle et leurs organes", a-t-il déclaré à Gander. "Nous ne partageons pas seulement une colonne vertébrale protégeant notre moelle épinière, le reste du cerveau et la neurochimie permettant aux neurones de communiquer sont extrêmement conservés."
Il fait remarquer que les poissons sont déjà utilisés dans de nombreuses recherches médicales, y compris dans les domaines de la recherche cardiovasculaire et du cancer, et pense que cette étude montre qu'ils pourraient également être utilisés dans des études sur le sommeil et les neurosciences.
