Les modèles de sommeil neuronal sont apparus il y a au moins 450 millions d'années – ScienceDaily

Des chercheurs de la faculté de médecine de l'Université de Stanford ont découvert que les signatures neuronales chez le poisson zèbre endormi sont analogues à celles des humains, ce qui suggère que l'activité cérébrale a évolué il y a au moins 450 millions d'années, avant que des créatures ne sortent de l'océan.

Les scientifiques savent depuis plus de 100 ans que les poissons entrent dans l'état de sommeil, mais jusqu'à présent, ils ne savaient pas si leur sommeil ressemblait à celui des animaux terrestres.

Les chercheurs ont découvert que, lorsqu'ils dorment, les poissons-zèbres peuvent afficher deux états similaires à ceux observés chez les mammifères, les reptiles et les oiseaux: le sommeil à ondes lentes et le sommeil paradoxal, ou à mouvement rapide des yeux. Cette découverte marque la première fois que ces structures cérébrales ont été enregistrées chez les poissons.

"Cela déplace de quelques années l'évolution des signatures neuronales du sommeil", a déclaré Louis Leung, chercheur postdoctoral.

Un article décrivant la recherche sera publié le 10 juillet dans La nature. Philippe Mourrain, PhD, professeur agrégé de psychiatrie et de sciences du comportement, en est l'auteur principal. Leung est l'auteur principal.

Pour étudier le poisson-zèbre, les habitants habituels de l'aquarium, également connu sous le nom de danios, les chercheurs ont construit un microscope à plaques fluorescentes de table capable de réaliser une imagerie complète du corps du poisson avec une résolution monocellulaire. Ils ont enregistré l'activité cérébrale pendant que les poissons dormaient dans une solution d'agar qui les immobilisait. Ils ont également observé la fréquence cardiaque, les mouvements oculaires et le tonus musculaire du poisson endormi à l'aide d'une polysomnographie à fluorescence qu'ils ont développée.

Ils ont nommé les états de sommeil observés: "sommeil lent", analogue au sommeil à ondes lentes, et "sommeil à ondes propagatrices", analogue au sommeil paradoxal. Bien que les poissons ne bougent pas leurs yeux pendant le sommeil paradoxal, les signatures du cerveau et des muscles sont similaires. (Les poissons ne ferment pas non plus les yeux quand ils dorment car ils n’ont pas de paupières.)

Dormir comme le poisson

Les chercheurs ont trouvé une autre similitude entre le poisson et le sommeil humain. En perturbant génétiquement le fonctionnement de l'hormone concentrant la mélanine, un peptide qui régit le cycle veille-sommeil, et en observant les expressions neuronales pendant le sommeil du poisson, les chercheurs ont déterminé que la signalisation de cette hormone régulait le sommeil du poisson se propageant comme dans le sommeil. mammifères.

Les autres aspects de leur état de sommeil sont similaires à ceux des vertébrés terrestres, a déclaré Mourrain: Les poissons restent immobiles, leurs muscles se détendent, leurs rythmes cardiorespiratoires se ralentissent et ils ne réagissent pas à l’approche.

"Ils perdent le tonus musculaire, leur rythme cardiaque baisse, ils ne répondent pas aux stimuli – la seule différence réelle est l'absence de mouvement oculaire rapide pendant le sommeil paradoxal", a déclaré Mourrain, bien qu'il ait ajouté: "Le mouvement rapide des yeux est pas un bon critère de cet état, et nous préférons l'appeler sommeil paradoxal, car le cerveau a l'air éveillé quand on est endormi. "

Bien que les scientifiques ne puissent affirmer avec certitude que tous les animaux dorment, cela semble être un besoin universel chez les vertébrés et les invertébrés. Les animaux mourront s'ils sont privés de sommeil suffisamment longtemps et les personnes qui ne dorment pas suffisamment souffrent de problèmes mentaux tels que des défaillances de la mémoire et une altération du jugement, ainsi que d'un risque accru de troubles tels que l'obésité et l'hypertension.

Les avantages exacts du sommeil restent toutefois un mystère. "C'est une fonction essentielle", a déclaré Mourrain, "mais nous ne savons pas exactement ce que ça fait."

Il a ajouté que les troubles du sommeil sont liés à la plupart des troubles neurologiques tels que les troubles du spectre autistique, le syndrome de l'X fragile et les maladies d'Alzheimer et de Parkinson. "Les perturbations du sommeil sont un facteur aggravant de ces troubles", a déclaré Mourrain. Il est essentiel de développer ce modèle animal pour étudier les fonctions du sommeil au niveau cellulaire, y compris la connectivité neuronale et la réparation de l'ADN, afin de comprendre les conséquences physiopathologiques des perturbations du sommeil, a-t-il ajouté.

Cette découverte signifie que les recherches sur le sommeil peuvent être menées sur le poisson-zèbre, qui sont faciles à étudier, en partie parce qu’elles sont transparentes. Ils se reproduisent rapidement, sont peu coûteux à entretenir et mesurent un pouce de long. Les tests de dépistage des drogues ne nécessitent que l’ajout de produits chimiques à leur eau.

"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 d'essais sur les médicaments", a déclaré Leung. Il a ajouté que les souris, qui remplissent souvent la fonction de recherche sur l'homme, sont nocturnes et constituent un modèle moins pertinent pour notre sommeil.

"Comme le poisson-zèbre est diurne comme les humains, il est peut-être plus précis biologiquement de comparer le sommeil du poisson avec celui de l'homme", a déclaré Leung.

Des chercheurs de l'Institut national de génétique de Mishima, au Japon, ont également contribué à l'étude.

Le travail a été financé par les Instituts nationaux de la santé (subvention JP18H04988), l'Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux, l'Institut national du diabète et des maladies digestives et rénales, l'Institut national de la santé mentale, l'Institut national de lutte contre l'abus des drogues, Institut national sur le vieillissement, Projet national BioResource, Agence de projets de recherche avancée pour la défense, Fondation nationale des sciences, Wiegers Family Fund, Fondation AE, Fondation Tarlton, Fondation Gatsby, Fonds Tashia et John Morgridge, Stanford School of Bourse de recherche du doyen de médecine, la Bright-Focus Foundation, la Simons Foundation et le John Merck Fund.

Le département de psychiatrie et des sciences du comportement de Stanford a également soutenu les travaux.

Les modèles de sommeil neuronal sont apparus il y a au moins 450 millions d'années – ScienceDaily
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