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S’avérant essentiel au bon fonctionnement du cerveau, le sommeil serait apparu chez les animaux avant même qu’ils ne développent un système nerveux central, selon ces nouvelles recherches.

Une évolution indépendante de celle du système nerveux central

Présentés dans la revue Science Advances, ces nouveaux travaux menés par des chercheurs de l’université de Kyushu (Japon) se sont concentrés sur les hydres, de minuscules organismes d’eau douce ne possédant pas de système nerveux central. Les expériences réalisées ont non seulement montré que ces créatures montraient les signes d’un état de sommeil, mais réagissaient également aux molécules y étant associées chez les animaux plus évolués. Ce qui constitue selon l’équipe « des preuves solides que les animaux ont acquis le besoin de dormir avant même d’avoir un cerveau ».

Alors que les chercheurs de Caltech avaient été les premiers à documenter l’état de sommeil chez un animal dépourvu de cerveau (la méduse Cassiopée, qui se trouve être un parent des hydres), l’équipe japonaise a découvert que plusieurs substances chimiques provoquant la somnolence chez les humains avaient des effets similaires sur l’espèce Hydra vulgaris.

« Sur la base de nos conclusions et de rapports précédents concernant les méduses, nous pouvons dire que l’évolution du sommeil est indépendante de celle du système nerveux central », a estimé le professeur Taichi Q. Itoh, auteur principal de l’étude. « Bien que de nombreuses questions demeurent concernant l’émergence du sommeil chez les animaux, les hydres sont des créatures faciles à manipuler qui permettent d’étudier plus en détail les mécanismes de production du sommeil chez les animaux dépourvus de cerveau, dans l’optique de pouvoir un jour y répondre. »

Hydra vulgaris — © Taichi Q. Itoh / Kyushu University

Afin de suivre les mouvements des hydres et de déterminer lorsque ceux-ci se trouvaient dans un état de sommeil, les chercheurs ont utilisé un système vidéo expérimental. En moyenne, les cnidaires affichaient des cycles d’activité et de sommeil d’une durée de quatre heures, et il s’est avéré que de nombreux aspects de la régulation du sommeil étaient similaires à ceux des animaux possédant un cerveau sur le plan moléculaire et génétique.

Des expériences révélatrices

Si l’exposition à la mélatonine a modérément augmenté la quantité et la fréquence du sommeil chez les hydres, le neurotransmetteur inhibiteur GABA s’est révélé avoir une influence bien plus importante sur son activité. Étonnement, la dopamine, qui provoque un état d’excitation chez l’Homme et les autres animaux, a également allongé la durée de ces phases. Ce qui suggère selon les chercheurs que « certains mécanismes du sommeil ont été conservés, tandis que d’autres ont probablement vu leur fonction changer au cours de l’évolution du cerveau ».

En utilisant des vibrations et des changements de température pour perturber le sommeil des hydres et induire des signes de privation de sommeil, les chercheurs ont également constaté que la prolifération cellulaire était stoppée et que les petites créatures avaient tendance à dormir davantage le lendemain. Une analyse plus approfondie a révélé que cette privation entraînait des changements dans l’expression de 212 gènes, dont l’un se trouvait lié à la PRKG, une protéine impliquée dans la régulation du sommeil chez un grand nombre d’animaux.

« Prises dans leur ensemble, ces expériences montrent que les mécanismes liés au sommeil sont apparus chez les animaux avant le développement du système nerveux central et que nombre d’entre eux ont été conservés au fil de son évolution », conclut Itoh.

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