Publié le 24 octobre 2024 10h30. Des recherches récentes révèlent que le sommeil ne dépend pas uniquement de l’activité cérébrale, mais est également influencé par les bactéries intestinales, ouvrant de nouvelles perspectives sur la compréhension et le traitement des troubles du sommeil.
- La quantité de fragments de paroi cellulaire bactérienne dans le cerveau fluctue en fonction du cycle veille-sommeil.
- Ces fragments déclenchent la libération de cytokines, des protéines de signalisation qui favorisent le sommeil.
- L’étude suggère une interaction complexe entre le cerveau, l’intestin et les micro-organismes, formant un « holobionte » où le sommeil est régulé collectivement.
Longtemps considéré comme le seul orchestrateur du sommeil, le cerveau voit désormais son rôle nuancé par la découverte de l’influence cruciale des bactéries intestinales. Une équipe de neuroscientifiques de l’Université d’État de Washington, dirigée par Erika English, a mis en évidence cette connexion insoupçonnée grâce à des expériences menées sur des souris.
Les recherches ont révélé que la concentration de fragments de paroi cellulaire bactérienne – des composés appelés peptidoglycanes, constitués de réseaux d’acides aminés et de sucres – varie en fonction du rythme veille-sommeil des animaux. Une augmentation de ces fragments semble agir comme un inducteur de sommeil, un peu comme la poudre que l’on imagine répandre pour favoriser le repos.
Ces peptidoglycanes, naturellement présents dans le cerveau et d’autres organes des mammifères, proviennent des bactéries présentes dans l’intestin. Ils traversent la paroi intestinale pour rejoindre la circulation sanguine, puis franchissent la barrière hémato-encéphalique pour atteindre le cerveau. Si le mécanisme précis de ce passage reste à élucider, les chercheurs savent que plusieurs types de récepteurs cérébraux chez les rongeurs sont capables de détecter ces fragments.
Une fois fixés à ces récepteurs, les fragments déclenchent la libération de cytokines, notamment l’interleukine-1b et le facteur de nécrose tumorale-a. Ces protéines, essentielles au système immunitaire, jouent également un rôle clé dans la promotion du sommeil. Des études antérieures, notamment celles menées par James Krueger, un collègue et co-auteur de l’étude, dès les années 1980, avaient déjà démontré l’implication de ces fragments dans la régulation du sommeil, par exemple en les injectant directement dans le cerveau de lapins.
Les expériences récentes d’Erika English ont confirmé cette influence bactérienne de manière naturelle. Elle a analysé les niveaux de peptidoglycanes dans quatre zones du cerveau impliquées dans la régulation du sommeil, à différents moments du cycle veille-sommeil. Les résultats ont montré une augmentation de ces niveaux pendant la phase de sommeil, atteignant un pic après plusieurs heures, puis une diminution progressive avant le réveil. Pour réaliser ces analyses, les souris ont été euthanasiées à des moments précis et leur cerveau congelé dans de l’azote liquide.
Une autre expérience a consisté à empêcher des souris de dormir pendant trois ou six heures. Cela a entraîné des modifications dans l’expression de certains gènes cérébraux liés aux fragments de paroi cellulaire bactérienne, notamment une augmentation de la production de récepteurs de peptidoglycanes et de substances de signalisation inflammatoires.
Ces découvertes soulèvent la question de savoir pourquoi le cerveau possède des récepteurs pour les résidus de la paroi cellulaire bactérienne. Selon Erika English et James Krueger, il s’agit d’un résultat de la coévolution entre les microbes et leurs hôtes, une stimulation et une adaptation mutuelles qui a créé un réseau d’interactions complexe. Ils proposent de considérer l’hôte et tous ses micro-organismes comme un seul organisme, un « holobionte », même en ce qui concerne la régulation du sommeil.
Les micro-organismes possèdent également leur propre régulation de l’activité et du repos, influencée par leur environnement. Leurs hôtes, en l’occurrence, représentent leur environnement, et leur alimentation, leurs activités et leur stress déterminent les schémas de libération des fragments de paroi cellulaire bactérienne qui se propagent dans le cerveau et contribuent au cycle veille-sommeil.
L’étude suggère que le sommeil ne serait pas uniquement contrôlé par les neurones, mais également par des molécules de signalisation provenant de l’intestin. Erika English parle de « sommeil local », qui induit l’endormissement de communautés cellulaires plus petites, dont l’accumulation progressive conduit à l’endormissement de l’ensemble du cerveau.
Bien que les peptidoglycanes et leurs effets sur le cerveau humain restent à étudier, Erika English envisage d’explorer les liens entre les troubles du sommeil et les problèmes digestifs souvent associés, ainsi que les déséquilibres bactériens potentiels impliqués dans des pathologies telles que l’apnée du sommeil. Troubles du sommeil et alimentation et Alternatives aux traitements de l’apnée du sommeil pourraient être des pistes de recherche intéressantes.
