« Cette étude montre que le cerveau a des états fonctionnels différents lorsqu'il dort et lorsqu'il est éveillé » , a déclaré Maiken Nedergaard, chercheuse à l'Université de Rochester. a déclaré dans un communiqué « En fait, la nature réparatrice du sommeil semble être le résultat de l'élimination active des sous-produits de l'activité neuronale qui s'accumulent pendant l'état de veille.  »

Nous savons que notre cerveau consolide les souvenirs pendant le sommeil et exécute d'autres fonctions importantes. Le sommeil présente également des avantages pour le corps : le repos permet à nos muscles, à nos os et à notre cerveau de se reposer. organes pour se réparer. Il aussi maintient notre système immunitaire en bonne santé.

Nous savons que le sommeil présente tous ces avantages, mais Jusqu'à présent, nous ne connaissions aucun des changements spécifiques qui entraînent ces bienfaits sur le sommeil.

Charles Czeisler, chercheur sur le sommeil à la Harvard Medical School de Boston, a déclaré à Emily Underwood du magazine Science qu'il s'agissait de la « première preuve expérimentale directe au niveau moléculaire » expliquant pourquoi nous avons besoin de dormir.

Le papier était publié dans la revue Science le 17 octobre.

Cellules toxiques

Toutes nos cellules accumulent des déchets pendant leur fonctionnement, et ces déchets peuvent être toxiques. S'ils ne sont pas éliminés, ils peuvent s'accumuler et tuer nos cellules. Dans le reste du corps, le système lymphatique élimine ces déchets, mais le cerveau est isolé de ces actions à cause de la barrière hémato-encéphalique.

brain washing channels

J. Iliff et M. Nedergaard, STM, 2012Les zones violettes sont les canaux par lesquels circule le liquide cérébral, et les zones vertes sont les cellules gliales qui contrôlent le flux de liquide à travers elles.

 L'équipe vient de découvrir l'année dernière le système unique d'élimination des déchets du cerveau-la découverte a été publiée dans la revue Science Translational Medicine le 15 août 2012. Cela fonctionne comme un système de plomberie.

Le cerveau lui-même baigne dans un liquide clair spécial appelé liquide céphalorachidien, qui ne se mélange pas avec le sang et le système lymphatique du reste du corps. Dans l'étude de l'année dernière, ils ont découvert que ce liquide circule dans des canaux spéciaux et nettoie le cerveau.

Il existe deux types de cellules dans le cerveau : les neurones qui envoient des signaux et les cellules gliales qui les maintiennent en bonne santé. Ils ont découvert que ces cellules gliales semblent créer ces canaux de nettoyage autour des neurones.

Il élimine les protéines toxiques et les élimine du système circulatoire cérébral. Elles sont transférées vers le système circulatoire général, où le foie peut les éliminer.

Souris endormies

brain washing system

Xie, et al. , Science, 2013. Lorsque les souris dorment, les canaux remplis de liquide (bleu pâle) entre les neurones se dilatent et évacuent les déchets.

En étudiant cette nouvelle voie chez des souris entraînées à dormir au microscope, les chercheurs ont découvert que ce système était 10 fois plus actif pendant le sommeil que lorsque les souris étaient éveillées.

Ils ont injecté aux souris des protéines toxiques colorées pour voir le système à l'œuvre — Lorsque les souris dormaient, ces protéines toxiques étaient éliminées du cerveau deux fois plus rapidement que lorsqu'elles étaient éveillées.

Dans la nouvelle étude, ils ont découvert que pendant que le cerveau dort, les neurones rétrécissent d'environ 60 % et les canaux entre ces cellules se développent et se remplissent de liquide. Les cellules gliales activent alors leur système de pompage pour pousser le liquide céphalo-rachidien du cerveau à travers ces espaces supplémentaires et nettoyer la zone autour des neurones.

Au réveil, ces canaux se referment à mesure que les cellules se gonflent et le liquide céphalo-rachidien se retrouve à nouveau principalement à la surface du cerveau, et non plus en profondeur. À l'état de veille, ce processus de lavage n'agit qu'à environ 5 % de son efficacité pendant le sommeil.

Tous ces mouvements de fluides sont gourmands en énergie, c'est pourquoi les chercheurs pensent qu'ils ne peuvent se produire efficacement que pendant le sommeil. Normalement, toute l'énergie de notre cerveau est occupée à effectuer des activités cérébrales normales qui soutiennent tout ce que nous faisons : tous nos mouvements, nos pensées, la création de souvenirs et l'analyse des signaux qui nous parviennent par l'intermédiaire de nos sens. En arrêtant ces processus, notre cerveau est capable de passer en mode nettoyage.

Comprendre le sommeil

Les toxines éliminées par cette voie sont celles qui sont responsables de maladies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer. Comprendre cette voie nous aide non seulement à comprendre notre besoin de sommeil, et peut-être à mieux le contrôler avec des médicaments qui l'activent et le désactivent, mais pourrait également conduire à de nouvelles façons de traiter et de prévenir ces maladies.

Alzheimer's brain cells and plaques

L'accumulation de déchets protéiques toxiques entraîne la mort des cellules cérébrales dans la maladie d'Alzheimer.

Dans un article de Perspectives paru dans le magazine Science sur l'étude, Suzana Herculano-Houzel, chercheuse en neurosciences à l'Université fédérale de Rio de Janeiro, a même suggéré que cette accumulation de toxines est ce qui déclenche notre besoin de dormir et nous rend somnolents.

Les souris participant à l'étude ont été réveillées après 60 minutes de sommeil, nous ne savons donc pas encore comment la quantité ou le type de sommeil des humains affecte le processus de lavage.

Même si cela semble contre-intuitif, cela pourrait même expliquer pourquoi certains animaux à petit cerveau ont besoin de plus de sommeil que ceux à grand cerveau. Par exemple, les chauves-souris dorment jusqu'à 20 heures par jour, tandis que les éléphants dorment quatre heures. Pourquoi ? Parce que les cerveaux plus gros ont plus d'espace pour stocker ces toxines avant qu'elles n'atteignent des niveaux dangereux et ne doivent être évacuées.

Comprendre comment « la structure et le fonctionnement du cerveau changent dans les deux états différents (sommeil-éveil) suggère que nous pouvons commencer à réfléchir à la manière dont nous pouvons manipuler les deux états » , a déclaré Nedergaard à Business Insider dans un e-mail. Les manipulations pourraient inclure des moyens de mettre ce système de nettoyage en « hyperpropulsion » pour que nous puissions dormir moins, mais cela n'est pas encore très loin.