Une nouvelle étude fournit un aperçu important de l’évolution du sommeil et de la façon dont nous pourrions construire un cerveau qui n’a pas besoin de dormir. Un poisson caverne mexicain aveugle (Astyanax mexicanus) représenté en haut et un poisson de surface représenté en bas.
Presque tous les animaux étudiés ont besoin de dormir, mais on sait peu de choses sur les raisons pour lesquelles certains animaux dorment la majeure partie de la journée, tandis que d’autres dorment très peu. En raison du fait qu’il vit dans une obscurité totale et permanente dans un petit endroit du nord-est du Mexique, le poisson des cavernes mexicain (Astyanax mexicanus), aveugle et sans yeux, a évolué vers l’insomnie, en ronflant beaucoup moins que ses congénères vivant en rivière. Ces poissons sont étudiés depuis près de 100 ans pour leurs caractéristiques fascinantes, mais on sait peu de choses sur l’évolution de leur comportement. En raison de leur manque de sommeil, ils constituent un excellent modèle pour étudier les troubles du sommeil chez l’homme, comme l’insomnie.
Une nouvelle étude publiée dans eLife par des neuroscientifiques du Charles E. Schmidt College of Science de la Florida Atlantic University apporte un nouvel éclairage sur l’évolution du sommeil.
Pour l’étude, les chercheurs ont découvert que le neuropeptide Hypocretin, précédemment impliqué dans la narcolepsie humaine, est exprimé à des niveaux plus élevés dans le cerveau du poisson des cavernes. Alors qu’il a été démontré que la perte d’Hypocrétine provoque la narcolepsie chez l’homme et les modèles animaux, le poisson des cavernes a évolué pour avoir des niveaux plus élevés d’Hypocrétine, ce qui entraîne l’insomnie.
« Ces résultats suggèrent que les différences dans la production d’Hypocrétine peuvent expliquer la variation du sommeil entre les espèces animales, ou même entre les personnes individuelles », a déclaré Alex Keene, Ph.D., auteur principal et professeur associé au département des sciences biologiques, membre de la Jupiter Life Science Initiative, et membre du FAU Brain Institute. « Cela peut également fournir un aperçu important sur la façon dont nous pourrions construire un cerveau qui n’a pas besoin de dormir. »
L’équipe de scientifiques, dirigée par Keene, a entrepris de découvrir les mécanismes derrière la perte de sommeil chez A. mexicanus afin d’en savoir plus sur la façon dont les déficiences de la signalisation de l’hypocrétine sont associées à un sommeil altéré et à la narcolepsie, un trouble chronique du sommeil qui provoque une somnolence diurne accablante, chez divers organismes vertébrés.
Pour y parvenir, Keene et son équipe ont mené une étude comparative entre les cellules cérébrales de surface d’A. mexicanus et celles du poisson caverne. Leurs résultats montrent que le nombre de cellules d’hypocrétine chez les poissons des cavernes est significativement plus élevé que celui de leurs parents vivant en surface.
L’Hypocrétine, précédemment impliquée dans la narcolepsie humaine, est exprimée à des niveaux plus élevés dans le cerveau du poisson des cavernes (A. mexicanus). Cerveaux de poissons de surface (à gauche) et de poissons des cavernes (à droite) avec la protéine Hypocrétine favorisant l’éveil représentée en vert (en bas).
Puis, ils ont montré que l’inhibition de la signalisation de l’Hypocrétine, génétiquement ou pharmacologiquement, augmentait le sommeil chez les poissons des cavernes, alors qu’elle avait très peu d’effet sur les poissons de surface.
« Une question centrale allant de l’avant est de savoir pourquoi l’Hypocrétine fonctionne différemment chez les poissons des cavernes », a déclaré Keene. « Nous voulons comprendre quel avantage la perte de sommeil procure à ces poissons dans l’environnement de la grotte. »
Les coauteurs de l’étude sont Erik Duboue, Ph.D., professeur adjoint de sciences biologiques au Harriet L. Wilkes Honors College de la FAU, et David Prober, Ph.D., professeur de biologie à l’Institut de technologie de Californie.
« L’hypocrétine sous-tend l’évolution de la perte de sommeil chez le poisson cavernicole mexicain », peut être consulté librement en ligne à https://elifesciences.org/articles/32637.
Cette étude est soutenue par la bourse 25762 de la Fondation nationale des sciences à Keene.
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