Comme chaque bodybuilder le sait, un sommeil profond et reposant augmente les niveaux d'hormone de croissance pour construire de forts muscles et des os et brûler les graisses. Et comme chaque adolescent devrait le savoir, il n'atteindra pas son potentiel de pleine hauteur sans hormone de croissance adéquate d'une nuit complète de sommeil.
Mais pourquoi le manque de sommeil – en particulier la phase profonde et profonde appelée sommeil non REM – abaisse les niveaux d'hormone de croissance a été un mystère.
Dans une étude publiée dans le numéro actuel de la revue Celluledes chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley, disséquent les circuits cérébraux qui contrôlent la libération d'hormones de croissance pendant le sommeil et signalent un nouveau mécanisme de rétroaction dans le cerveau qui maintient les niveaux d'hormones de croissance finement équilibrés.
Les résultats fournissent une carte pour comprendre comment le sommeil et la régulation des hormones interagissent. Le nouveau mécanisme de rétroaction pourrait ouvrir des voies pour traiter les personnes souffrant de troubles du sommeil liées à des conditions métaboliques comme le diabète, ainsi que des maladies dégénératives comme la Parkinson et l'Alzheimer.
Les gens savent que la libération d'hormones de croissance est étroitement liée au sommeil, mais uniquement en faisant du sang et en vérifiant les niveaux d'hormones de croissance pendant le sommeil. Nous enregistrons en fait directement une activité neuronale chez la souris pour voir ce qui se passe. Nous fournissons un circuit de base sur lequel travailler à l'avenir pour développer différents traitements. «
Xinlu ding, Étude au premier auteur, Fellow postdoctoral au Département de neurosciences de l'UC Berkeley et au Helen Wills Neuroscience Institute
Étant donné que l'hormone de croissance régule le métabolisme du glucose et des graisses, un sommeil insuffisant peut également aggraver les risques pour l'obésité, le diabète et les maladies cardiovasculaires.
Le cycle veille du sommeil
Les neurones qui orchestrent la libération d'hormones de croissance pendant les neurones du cycle veille du sommeil – hormones de croissance (GHRH) et deux types de neurones de somatostatine – sont enterrés profondément dans l'hypothalamus, un ancien hub cérébral conservé chez tous les mammifères. Une fois libéré, l'hormone de croissance augmente l'activité des neurones dans le locus coeruleus, une zone du tronc cérébral impliqué dans l'excitation, l'attention, la cognition et la recherche de nouveauté. La dérégulation des neurones de locus coeruleus est impliquée dans de nombreux troubles psychiatriques et neurologiques.
« Comprendre le circuit neuronal pour la libération d'hormones de croissance pourrait éventuellement pointer vers de nouvelles thérapies hormonales pour améliorer la qualité du sommeil ou restaurer l'équilibre normal des hormones de croissance », a déclaré Daniel Silverman, boursier postdoctoral de l'UC Berkeley et co-auteur de l'étude. « Il existe des thérapies géniques expérimentales où vous ciblez un type de cellule spécifique. Ce circuit pourrait être une nouvelle poignée pour essayer de reprendre l'excitabilité du locus coeruleus, qui n'a jamais été parlé auparavant. »
Les chercheurs, travaillant dans le laboratoire de Yang Dan, professeur de neurosciences et de biologie moléculaire et cellulaire, ont exploré le circuit neuroendocrinien en insérant des électrodes dans le cerveau de la souris et en mesurant des changements d'activité après avoir stimulé les neurones dans l'hypothalamus avec la lumière. Les souris dorment pendant de courtes périodes – plusieurs minutes à la fois – tout au long de la journée et de la nuit, offrant de nombreuses opportunités d'étudier les changements d'hormones de croissance pendant les cycles vedettes du sommeil.
En utilisant le traçage de circuit de pointe, l'équipe a constaté que les deux hormones en petite peptide qui contrôlent la libération d'hormone de croissance dans le cerveau – GHRH, qui favorise la libération, et la somatostatine, qui inhibe la libération – fonctionne différemment pendant le sommeil REM et non REM. La somatostatine et la GHRH augmentent pendant le sommeil paradoxal pour augmenter l'hormone de croissance, mais la somatostatine diminue et la GHRH augmente uniquement pendant le sommeil non REM pour augmenter l'hormone de croissance.
L'hormone de croissance libérée régule l'activité de locus coeruleus, comme mécanisme de rétroaction pour aider à créer un effet yin-yang homéostatique. Pendant le sommeil, l'hormone de croissance s'accumule lentement pour stimuler le locus coeruleus et favoriser l'éveil, a révélé la nouvelle étude. Mais lorsque le locus coeruleus devient surexcité, il favorise paradoxalement la somnolence, comme Silverman l'a montré dans une étude publiée plus tôt cette année.
« Cela suggère que l'hormone du sommeil et de la croissance forment un système étroitement équilibré: trop peu de sommeil réduit la libération d'hormones de croissance, et trop d'hormone de croissance peuvent à leur tour pousser le cerveau vers l'éveil », a déclaré Silverman. « Le sommeil entraîne la libération d'hormones de croissance et les hormones de croissance se rétablissent pour réguler l'éveil, et cet équilibre est essentiel pour la croissance, la réparation et la santé métabolique. »
Étant donné que l'hormone de croissance agit en partie par le locus coeruleus, qui régit l'excitation globale du cerveau pendant l'éveil, un équilibre approprié pourrait avoir un impact plus large sur l'attention et la pensée.
« L'hormone de croissance vous aide non seulement à construire vos muscles et vos os et à réduire votre tissu adipeux, mais peut également avoir des avantages cognitifs, favorisant votre niveau d'excitation global lorsque vous vous réveillez », a déclaré Ding.
Les travaux ont été financés par le Howard Hughes Medical Institute (HHMI), qui jusqu'à cette année a soutenu Dan en tant qu'enquêteur HHMI, et le Fonds de président du chancelier des sciences de la vie pivot. Dan est la chaise de chancelière des sciences de la vie en neurosciences. Les autres co-auteurs du journal sont Peng Zhong, Bing Li, Chenyan MA, Lihui Lu, Grace Jiang, Zhe Zhang, Xiaolin Huang, Xun Tu et Zhiyu Melissa Tian d'UC Berkeley; et Fuu-Jiun Hwang et Jun Ding de l'Université de Stanford.
