Morphée décortiqué à l’UNIL et au CHUV

Manger, boire, respirer et… dormir: des activités indispensables à notre survie. Instinctivement, chacun sait qu’après une bonne nuit, le corps et le cerveau fonctionnent mieux. Mais concrètement pourquoi dort-on? Et comment le marchand de sable délivre-t-il ses bienfaits? Mystère. Les fonctions exactes du sommeil et les mécanismes précis qui régissent nos nuits restent peu clairs. À la Faculté de biologie et de médecine de l’UNIL et au CHUV, plusieurs équipes de recherche tentent de les décrypter. Tour d’horizon.

Même endormi, le cerveau reste aux aguets

À quoi servent les rythmes du cerveau pendant le sommeil? Quels en sont les mécanismes? Comment les structures interagissent-elles au niveau cérébral? De quelle manière la tête communique-t-elle avec le reste du corps endormi? Les recherches d’Anita Lüthi, au Département des neurosciences fondamentales de l’UNIL, s’intéressent à l’activité électrique du cerveau endormi. La professeure et son groupe ont notamment découvert que, toutes les 25 secondes, le sommeil alterne entre des périodes où l’organisme fortifie les apprentissages et récupère, et des périodes où il dort de manière fragile, prêt à se réveiller si besoin. Fait étonnant: ce laps de temps est déterminé par des ondes cérébrales spécifiques qui oscillent en harmonie avec les battements du cœur. Les scientifiques cherchent actuellement les mécanismes de cette transition cyclique et ses conséquences sur la mémoire, mais aussi sur des pathologies comme la douleur chronique ou l’insomnie.

Plus généralement, l’équipe combine l’étude in vitro de l’activité des neurones avec l’étude du sommeil naturel, chez la souris. Ceci lui permet de manipuler les structures cérébrales et de disséquer le fonctionnement des circuits neuronaux lorsque l’on dort. Le but: identifier, par exemple, des facteurs susceptibles d’être à l’origine des troubles du sommeil. En savoir plus.

Un sommeil régi par deux mécanismes complémentaires

Le sommeil est régulé par deux processus: le rythme circadien et l’homéostasie. Le premier correspond à notre horloge interne, liée à l'alternance du jour et de la nuit. Il détermine le moment propice où le sommeil se présente. Le second fonctionne tel un sablier: notre besoin de repos dépend de la durée écoulée depuis la dernière fois que nous avons dormi. Plus le temps passé éveillé est long, plus la fatigue augmente. Le professeur Paul Franken et son équipe au Centre intégratif de génomique de l’UNIL s’intéressent aux interactions moléculaires, encore mal comprises, entre ces deux mécanismes de régulation du sommeil. Les premières connaissances issues de cet axe de recherche démontrent que les gènes de l’horloge circadienne participent également à la régulation homéostatique du sommeil.

Les travaux visent également à identifier comment des variantes génomiques et le manque de sommeil modifient tous deux le comportement veille-sommeil et l'activité cérébrale. Cette approche, appelée «Systems Genetics», remet en question le concept du sommeil centré sur le cerveau. Paul Franken a par exemple montré qu’après une privation de sommeil de six heures, certaines souris ne dorment pas plus que d’habitude, tandis que d’autres allongent leur temps de repos de deux heures. Cette différence est due à un polymorphisme qui influence l'expression d'une enzyme dans le foie. Le fait que cet organe, et non le cerveau, détermine le nombre d'heures de repos supplémentaires dont les animaux ont besoin pour récupérer est très inattendu et constitue le point de départ d'une nouvelle ligne de recherche.  En savoir plus.

Focus sur les maladies rares

Les recherches menées dans le groupe du professeur Mehdi Tafti, au Département des sciences biomédicales de l’UNIL, se concentrent d’une part sur les bases moléculaires et cellulaires du sommeil chez l’animal et, d’autre part, sur les causes de la narcolepsie chez l’être humain. En plus du modèle animal (souris), l’équipe a développé un modèle in vitro avec des cultures de neurones permettant de disséquer les mécanismes de base du sommeil. Elle étudie également la génétique moléculaire de la narcolepsie et, très récemment, a découvert que ce mal, à l’origine d’attaques de sommeil irrésistibles et de pertes de tonus musculaire induites par des émotions fortes, était d’origine épigénétique. Ceci ouvre la voie à un traitement de cette pathologie invalidante.

La spécificité des travaux de Mehdi Tafti réside dans le fait que son laboratoire est parmi les rares au monde à combiner la recherche fondamentale chez l'animal avec la recherche appliquée chez l’être humain. En particulier au sujet de maladies rares du sommeil comme la narcolepsie et le syndrome de Kleine-Levin. En savoir plus.

Au chevet de Morphée

Quelles sont les conséquences d’un mauvais sommeil sur la santé et le risque de maladies cardiovasculaires? Au travers de l’étude HypnoLaus, durant laquelle plus de 2000 Lausannois·es ont bénéficié d’un enregistrement de leurs nuits, le professeur Raphaël Heinzer et son groupe au Centre d’investigation et de recherche sur le sommeil du CHUV étudient l’impact des apnées et d’autres pathologies du sommeil sur la survenue de maladies cardiovasculaires et sur les troubles cognitifs (maladie d’Alzheimer, par exemple).

L’équipe s’intéresse également aux troubles respiratoires nocturnes qui surviennent en altitude chez les alpinistes, les populations indigènes des montagnes du Népal et de Bolivie et les pilotes comme ceux de Solar Impulse. Finalement, Raphaël Heinzer et ses collaborateurs étudient l’impact de l’industrialisation sur la qualité du sommeil. Ils comparent les habitudes et les troubles de populations africaines vivant en ville, avec des conditions de vie modernes, à ceux de personnes établies à la campagne, dans une région rurale du Bénin, sans écrans, trafic routier ou électricité. En savoir plus.

Comment le cerveau fabrique les songes

Pourquoi et comment rêve-t-on? De quelle manière le cerveau endormi arrive-t-il à générer des expériences si vives et proches de la réalité que le dormeur ne doute presque jamais de leur véracité? Le groupe de la docteure Francesca Siclari, au Centre d’investigation et de recherche sur le sommeil du CHUV, essaie de répondre à ces questions en utilisant une technique appelée électro-encéphalographie (EEG) à haute densité, qui permet d’enregistrer l’activité du cerveau pendant le sommeil. Alors que les sujets dorment avec un casque contenant 256 électrodes, les scientifiques les réveillent plusieurs fois pendant la nuit pour leur poser des questions concernant leurs rêves. Les enregistrements permettent ensuite à l’équipe de créer des images du cerveau en trois dimensions afin de visualiser précisément les zones qui s’animent. Cette technique a permis à Francesca Siclari et à ses collègues d’identifier des régions cérébrales qui s’activent en fonction des rêves et certains de leurs contenus, comme les pensées, les visages, le mouvement ou le langage. La neurologue investigue aussi les altérations des rêves et de l’activité mentale qui peuvent survenir dans certains troubles du sommeil, comme les parasomnies et les insomnies. En savoir plus.

Et vous, que savez-vous du marchand de sable?

Comment les oiseaux dorment-ils durant des vols de plusieurs jours? Quand rêve-t-on? À l’âge de 78 ans, combien de temps aurez-vous passé au lit? Testez vos connaissances et celles de vos enfants:

• Quiz pour adultes (PDF)
• Quiz pour enfants (PDF)