Il y a un paradoxe dans le sommeil. Son apparente tranquillité se juxtapose à l’activité trépidante du cerveau. La nuit est calme, mais le cerveau est loin d’être en sommeil. Pendant le sommeil, les cellules cérébrales produisent des salves d’impulsions électriques qui s’accumulent en ondes rythmiques – signe d’une fonction cellulaire cérébrale accrue.
Mais pourquoi le cerveau est-il actif lorsque nous nous reposons ?
Les ondes cérébrales lentes sont associées à un sommeil réparateur et réparateur. Et maintenant, des scientifiques de la faculté de médecine de l'université de Washington à Saint-Louis ont découvert que les ondes cérébrales aident à éliminer les déchets du cerveau pendant le sommeil. Les cellules nerveuses individuelles se coordonnent pour produire des ondes rythmiques qui propulsent le liquide à travers les tissus cérébraux denses, lavant ainsi les tissus.
Ces neurones sont des pompes miniatures. L'activité neuronale synchronisée alimente la circulation des fluides et l'élimination des débris du cerveau. Si nous pouvons nous appuyer sur ce processus, il est possible de retarder ou même de prévenir les maladies neurologiques, notamment les maladies d'Alzheimer et de Parkinson, dans lesquelles les déchets excessifs – tels que les déchets métaboliques et les protéines indésirables – s'accumulent dans le cerveau et conduisent à une neurodégénérescence.
Li-Feng Jiang-Xie, PhD, premier auteur, associé de recherche postdoctoral au Département de pathologie et d'immunologie
Les résultats sont publiés le 28 février dans Nature.
Les cellules cérébrales orchestrent les pensées, les sentiments et les mouvements du corps et forment des réseaux dynamiques essentiels à la formation de la mémoire et à la résolution de problèmes. Mais pour accomplir de telles tâches exigeantes en énergie, les cellules cérébrales ont besoin de carburant. Leur consommation de nutriments provenant de l’alimentation crée ainsi des déchets métaboliques.
« Il est essentiel que le cerveau élimine les déchets métaboliques qui peuvent s'accumuler et contribuer aux maladies neurodégénératives », a déclaré Jonathan Kipnis, PhD, professeur émérite Alan A. et Edith L. Wolff de pathologie et d'immunologie et chercheur du BJC. Kipnis est l'auteur principal de l'article. « Nous savions que le sommeil est une période pendant laquelle le cerveau lance un processus de nettoyage pour éliminer les déchets et les toxines qu'il accumule pendant l'éveil. Mais nous ne savions pas comment cela se produit. Ces résultats pourraient nous orienter vers des stratégies et des thérapies potentielles pour accélérer l'élimination des déchets nuisibles et les éliminer avant qu'ils n'entraînent des conséquences désastreuses. »
Mais nettoyer le cerveau dense n’est pas une tâche simple. Le liquide céphalo-rachidien entourant le cerveau pénètre et se faufile à travers des réseaux cellulaires complexes, collectant les déchets toxiques au cours de son déplacement. À la sortie du cerveau, le liquide contaminé doit traverser une barrière avant de se répandre dans les vaisseaux lymphatiques de la dure-mère – la couche de tissu externe enveloppant le cerveau sous le crâne. Mais qu’est-ce qui alimente le mouvement des fluides vers, à travers et hors du cerveau ?
En étudiant le cerveau de souris endormies, les chercheurs ont découvert que les neurones stimulent les efforts de nettoyage en émettant des signaux électriques de manière coordonnée pour générer des ondes rythmiques dans le cerveau, a expliqué Jiang-Xie. Ils ont déterminé que de telles ondes propulsaient le mouvement du fluide.
L'équipe de recherche a réduit au silence des régions spécifiques du cerveau afin que les neurones de ces régions ne créent pas d'ondes rythmiques. Sans ces ondes, le liquide céphalo-rachidien frais ne pourrait pas circuler dans les régions cérébrales inhibées et les déchets piégés ne pourraient pas quitter les tissus cérébraux.
« L'une des raisons pour lesquelles nous dormons est de nettoyer le cerveau », a déclaré Kipnis. « Et si nous pouvons améliorer ce processus de nettoyage, il sera peut-être possible de dormir moins et de rester en bonne santé. Tout le monde ne bénéficie pas de huit heures de sommeil par nuit, et la perte de sommeil a un impact sur la santé. D'autres études ont montré que les souris qui sont génétiquement programmés pour dormir moins et ont un cerveau en bonne santé. Serait-ce parce qu'ils nettoient plus efficacement les déchets de leur cerveau ? Pourrions-nous aider les personnes souffrant d'insomnie en améliorant les capacités de nettoyage de leur cerveau afin qu'elles puissent se débrouiller avec moins de sommeil ?
Les schémas des ondes cérébrales changent tout au long des cycles de sommeil. Il convient de noter que les ondes cérébrales plus hautes et de plus grande amplitude déplacent les fluides avec plus de force. Les chercheurs souhaitent maintenant comprendre pourquoi les neurones émettent des ondes avec une rythmicité variable pendant le sommeil et quelles régions du cerveau sont les plus vulnérables à l'accumulation de déchets.
« Nous pensons que le processus de nettoyage du cerveau est similaire à celui de la vaisselle », a expliqué le neurobiologiste Jiang-Xie. « Vous commencez, par exemple, par un mouvement d'essuyage large, lent et rythmé pour nettoyer les déchets solubles éclaboussés sur l'assiette. Ensuite, vous diminuez l'amplitude du mouvement et augmentez la vitesse de ces mouvements pour éliminer les déchets alimentaires particulièrement collants dans l'assiette. Malgré l'amplitude et le rythme variables des mouvements de vos mains, l'objectif primordial reste le même : éliminer différents types de déchets de la vaisselle. Peut-être que le cerveau ajuste sa méthode de nettoyage en fonction du type et de la quantité de déchets.
