Compétition interhémisphérique pendant le sommeil

Nature volume 616, pages 312-318 (2023)Citer cet article

14 000 accès

1 Citation

129 Altmétrique

Détails des métriques

Notre compréhension des fonctions et des mécanismes du sommeil reste incomplète, reflétant leur complexité de plus en plus évidente1,2,3. De même, les études sur la coordination interhémisphérique pendant le sommeil4,5,6 sont souvent difficiles à relier précisément aux circuits et mécanismes connus du sommeil. Ici, en enregistrant le claustra de dragons barbus endormis (Pogona vitticeps), nous montrons que, bien que les débuts et les décalages des mouvements oculaires rapides de Pogona (REMP) et du sommeil lent soient coordonnés bilatéralement, ces deux états de sommeil diffèrent nettement. dans leur coordination inter-claustale. Pendant le sommeil lent, les claustra produisent des ondulations aiguës indépendamment les unes des autres, ne montrant aucune coordination. En revanche, pendant le sommeil REMP, les potentiels produits par les deux claustra sont précisément coordonnés en amplitude et en temps. Ces signaux, cependant, ne sont pas synchrones : un côté est en avance sur l'autre d'environ 20 ms, le côté leader commutant généralement une fois par épisode REMP ou entre des épisodes successifs. Le claustrum principal exprime l’activité la plus forte, suggérant une compétition bilatérale. Cette compétition ne se produit pas directement entre les deux hémisphères claustra ou télencéphalique. Il se produit plutôt dans le mésencéphale et dépend de l'intégrité d'un noyau GABAergique (producteur d'acide γ-aminobutyrique) du complexe isthmique, qui existe chez tous les vertébrés et est connu chez les oiseaux pour être à la base de l'attention ascendante et du contrôle du regard. Ces résultats révèlent qu'il existe une compétition de type gagnant-gagnant entre les deux côtés du cerveau de Pogona, qui prend son origine dans le mésencéphale et a des conséquences précises sur l'activité et la coordination du claustrum pendant le sommeil REMP.

Chez les mammifères, les électroencéphalogrammes corticaux pendant le sommeil peuvent être décomposés en sommeil à mouvements oculaires rapides (REM), caractérisé par des signaux électroencéphalographiques désynchronisés accompagnés de mouvements oculaires rapides7,8,9, et en sommeil non paradoxal (NREM), caractérisé par une activité à ondes lentes (et est donc également appelé sommeil à ondes lentes (SW)). Chez les rongeurs et les humains, le sommeil NREM a été impliqué dans la réactivation et la consolidation de certaines formes de souvenirs10,11,12,13. Les fonctions possibles du REM restent cependant largement spéculatives (par exemple, le désapprentissage14), bien que certaines preuves15,16,17 suggèrent un lien possible avec la mémoire émotionnelle. Le sommeil biphasique existe également chez les oiseaux18, les reptiles19,20,21 et les poissons22, suggérant la possibilité de racines communes (au moins aussi anciennes que la lignée des vertébrés (500 millions d'années)). (Des schémas de sommeil biphasiques ont également été observés chez certains invertébrés23). Si tel est le cas, des approches comparatives dans des systèmes représentant diverses lignées animales pourraient nous aider à mieux comprendre non seulement l’évolution du sommeil, mais également ses fonctions et ses fondements mécanistes.

Chez Pogona vitticeps, un lézard agamidé diurne, les deux phases d'un rythme de sommeil électrophysiologique régulier (enregistré dans la crête dorso-ventriculaire ou DVR) sont constituées de potentiels de champ locaux dominés par des ondulations d'ondes aiguës qui se produisent irrégulièrement toutes les 0,5 à 2 s pendant environ une minute, suivie d'une activité plus rapide, semblable à celle d'un éveil, qui accompagne des mouvements oculaires rapides19, également pendant environ une minute. Ces deux modes d’activité alternent régulièrement tout au long de la nuit19. En raison des similitudes entre ces deux phases de sommeil électrophysiologique et le sommeil SW et REM des mammifères, nous les identifions comme de type SW et REM (ci-après respectivement nommés SW et REMP). (Notez que notre nomenclature est descriptive, et n'implique pas nécessairement, faute de connaissances à ce stade, une identité fonctionnelle ou mécanistique avec les états de sommeil des mammifères). Les caractéristiques dominantes de l'activité SW dans le DVR - les ondulations d'ondes aiguës - sont produites dans le claustrum et sont détectables dans le DVR adjacent sous la forme d'une onde se propageant21. Ici, nous avons entrepris d'examiner la nature des signaux REMP chez Pogona, en utilisant des enregistrements électrophysiologiques in vivo. En enregistrant simultanément les claustra gauche et droit, nous avons observé des différences dans la nature de la coordination interhémisphérique entre le sommeil SW et REMP. Ces différences, à leur tour, ont révélé une compétition continue entre les deux hémisphères pendant le sommeil REMP – mais pas pendant le sommeil SW – et ont identifié le rôle d'une paire de noyaux pré-isthmiques du mésencéphale, qui jusqu'à présent n'étaient pas connus pour être impliqués dans le sommeil.