De subtiles différences dans l’activité cérébrale préfrontale sont apparues avant le début du stress, incitant les chercheurs à examiner comment le silence neuronal lié au sommeil changeait lorsque les souris étaient confrontées à des défaites sociales répétées.
Cerveau histologique d’une souris au microscope. Étude: La réorganisation adaptative du sommeil local et des circuits corticaux prélimbiques prédit la résilience comportementale au stress de défaite sociale. Crédit d’image : Photographe Sinhyu/Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans Le journal des neurosciencesdes chercheurs ont étudié pourquoi certains animaux font mieux que d’autres face aux expériences stressantes. L’étude s’est concentrée sur l’activité liée au sommeil dans le cortex prélimbique (PrL), une région impliquée dans la réponse du cerveau au stress. Après exposition au stress, les souris résilientes ont montré une réorganisation distinctive du silence neuronal dans la PrL au cours NREM sommeil, y compris des périodes d’arrêt plus courtes et une répartition plus uniforme de ces événements, ce qui suggère un rôle possible de l’activité locale du sommeil dans la façon dont le cerveau s’adapte au stress.
Le stress peut altérer les fonctions cérébrales, mais la capacité d’adaptation et de récupération des individus varie considérablement. Comprendre les processus neuronaux qui sous-tendent la résilience peut expliquer pourquoi les expériences stressantes provoquent des changements durables dans certains cas mais pas dans d’autres. On sait que le sommeil influence la réponse du cerveau au stress, mais la façon dont l’activité dans des régions corticales spécifiques change au cours de ce processus reste mal comprise.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé un stress de défaite sociale murin (FDS) pour examiner si les différences locales de sommeil dans le cortex PrL sont liées à des changements électrophysiologiques associés à la résilience au stress. Pendant cinq jours consécutifs, les souris ont été exposées chaque jour à trois séances de stress de cinq minutes. L’activité cérébrale et le sommeil ont été surveillés avant l’exposition au stress et le dernier jour de stress lié à la défaite sociale.
Les chercheurs ont enregistré l’activité neuronale dans le PrL, ainsi que EEG et l’activité musculaire, pour classer les états de sommeil et d’éveil. Suite à l’exposition au stress, les animaux ont également été soumis à un test d’évitement social, qui les a classés comme sensibles au stress ou résilients. Quatorze souris mâles ont été incluses dans l’analyse finale, avec six animaux résilients et cinq animaux sensibles dans la comparaison stressée.
Des observateurs formés, aveugles au traitement et au phénotype comportemental, ont classé les périodes d’éveil, le sommeil NREM et les mouvements oculaires rapides (REM) dormir en utilisant des schémas EEG et d’activité musculaire établis. Activité à ondes lentes (SWA) a servi de mesure de l’intensité du sommeil pendant le sommeil NREM.
Les chercheurs ont également analysé les schémas de déclenchement des neurones individuels et les périodes pendant lesquelles le déclenchement neuronal s’est arrêté dans la population enregistrée. Les périodes OFF, ou brèves périodes de silence neuronal à l’échelle de la population dans l’ensemble enregistré, étaient au centre de l’analyse. Les chercheurs ont examiné ces événements pendant l’éveil, le sommeil NREM et le sommeil paradoxal et ont suivi l’évolution de l’activité neuronale en fonction de la résilience au stress.
Résultats
Le stress social a redistribué les taux de déclenchement sur tous ou presque tous les neurones enregistrés, les changements les plus importants se produisant chez les souris ayant développé une résilience. Les périodes d’arrêt étaient les plus courantes dans l’État NREM et suivaient de près l’activité locale des ondes lentes.
Un modèle différent est apparu après la défaite sociale. Les périodes d’arrêt NREM plus longues ont augmenté chez les souris sensibles et résilientes, mais les événements les plus courts (100 à 200 millisecondes) sont devenus plus fréquents uniquement chez les animaux résilients. Au cours des quatre premières heures de la phase de repos des animaux, ces souris ont également maintenu un nombre plus élevé de périodes OFF, en particulier pendant la première heure de sommeil NREM. Plutôt que de se produire en grappes, les événements sont devenus plus uniformément répartis sur le sommeil NREM.
Avant l’exposition au stress, les souris classées plus tard comme résilientes différaient déjà de celles classées plus tard comme sensibles dans l’organisation des périodes NREM OFF. À cette base de référence avant le stress, les souris classées plus tard comme résilientes avaient plus d’époques NREM avec une fréquence plus élevée de périodes OFF et moins d’époques avec une activité clairsemée. La relation entre la densité en période OFF et l’activité des ondes lentes était également nettement plus forte chez ces animaux, presque deux fois plus grande. Parce que ces différences ont précédé la défaite sociale, les auteurs les ont identifiées comme des prédicteurs potentiels d’une résilience ultérieure.
Les habitudes de sommeil ont changé parallèlement à ces effets neuronaux. Le sommeil NREM a diminué pendant la phase de repos des animaux dans les deux groupes, alors que les souris résilientes ont passé plus de temps dans cet état de sommeil pendant leur phase active. Suite au stress, les souris résilientes ont montré moins de périodes d’arrêt pendant l’éveil en phase active. Sur le plan comportemental, les souris résilientes ont montré une préférence plus forte pour la zone d’interaction sociale, indiquant moins d’évitement social que les souris sensibles. D’après les mesures enregistrées, les souris résilientes ont montré une activité corticale plus coordonnée et plus flexible pendant le sommeil NREM suite à une exposition au stress social.
Conclusion
Les résultats suggèrent que la résilience au stress social pourrait être associée, en partie, à la capacité des circuits PrL à réorganiser leur activité pendant le sommeil NREM. Même avant l’exposition au stress, les souris résilientes présentaient une coordination plus forte entre les périodes d’arrêt neuronal et l’activité à ondes lentes, ce qui suggère que ce modèle pourrait être un marqueur candidat associé à une résilience ultérieure. L’étude ne peut pas établir que ces habitudes de sommeil entraînent de la résilience, et son utilisation d’un petit échantillon de souris mâles limite la manière dont les résultats peuvent être directement étendus aux femelles ou aux humains. Les résultats identifient la dynamique locale du sommeil comme marqueurs des réponses adaptatives au stress social pour des tests plus approfondis.
