HORLOGE BIOLOGIQUE : Un lien neural entre lumière et sommeil
Nous sommes des animaux diurnes, généralement nous dormons la nuit. On sait que la lumière affecte indirectement le sommeil en régulant nos rythmes circadiens. Mais on en connaît curieusement peu sur les effets directs de la lumière sur le sommeil : pourquoi avons-nous tendance à nous réveiller si une lumière est allumée au milieu de la nuit ? Pourquoi l'obscurité nous donne-t-elle envie de dormir ? Les chercheurs du Caltech nous proposent ici au moins une partie de la réponse : une protéine spécifique dans le cerveau qui répond à la lumière et à l'obscurité pour établir le bon équilibre entre le sommeil et l'éveil.
De précédentes recherches ont identifié des photorécepteurs présents dans l'œil nécessaires à cet effet direct de la lumière sur l'éveil et le sommeil, mais ce n’est qu’un « maillon » du processus, explique le Dr Prober, auteur principal de l’étude. « Nous avons cherché à comprendre comment le cerveau utilise cette information visuelle pour déclencher le sommeil ». Ici, l’équipe travaille sur le poisson zèbre, un « bon » modèle pour étudier le sommeil. Le poisson-zèbre est transparent, ce qui permet une imagerie non invasive de ses neurones ; son cycle circadien comprend des phases sommeil / réveil diurne comme celui des humains. Pour regarder comment le sommeil répond à la lumière, les chercheurs ont suivi une protéine particulière, appelée Prok2 (prokinéticine 2), dans le cerveau du poisson zèbre.
Prok2, une clé de l’équilibre éveil/sommeil avec le jour et la nuit :
-Un poisson zèbre génétiquement modifié pour surexprimer Prok2 devient plus susceptible de s'endormir pendant la journée et de se réveiller pendant la nuit. Ces périodes de sommeil diurne ou ces épisodes d’éveils nocturnes dépendent uniquement de l'allumage ou de l'extinction des lumières de l’environnement. Ces observations suggèrent qu'un excès de Prok2 supprime à la fois l'effet « éveil » habituel de la lumière et l'effet sédatif de l'obscurité.
-Un poisson zèbre avec des formes mutées de Prok2 et de son récepteur présente également des anomalies du sommeil dépendantes de la lumière. Le poisson zèbre à récepteur Prok2 muté est plus actif les lumières allumées, moins actif les lumières éteintes.
Bref des résultats qui suggèrent que les niveaux de Prok2 jouent un rôle essentiel dans l'équilibre correct éveil/sommeil avec le jour et la nuit.
Comment Prok2 module les effets de la lumière sur le sommeil : les chercheurs ont regardé si d'autres protéines dans le cerveau, connues pour affecter le sommeil étaient nécessaires pour l’action de Prok2 sur le sommeil. Ils constatent que l'effet sédatif de la surexpression de Prok2 en présence de lumière nécessite une protéine, la galanine, déjà connue pour favoriser le sommeil. Ils constatent aussi que la surexpression de Prok2 augmente le niveau d'expression de la galanine dans l'hypothalamus, une zone impliquée dans la promotion du sommeil dans le cerveau. Mais chez les animaux privés de galanine, la surexpression de Prok2 ne favorise pas le sommeil.
Des résultats qui éclairent l’interaction de la lumière avec le cerveau pour réguler le sommeil et apportent une base d’exploration des gènes et des neurones qui sous-tendent ce processus. D’autres recherches devront encore expliquer comment la lumière et l'obscurité affectent directement le sommeil et l’éveil, et déterminer si Prok2 a une fonction similaire chez l'homme. Mais c’était le cas, ces travaux pourraient donner lieu au développement de nouveaux médicaments favorisant le sommeil.
Source : Neuron June 22, 2017 DOI: /10.1016/j.neuron.2017.06.001 Light-dependent regulation of sleep/wake states by prokineticin 2 in zebrafish
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Cette actualité a été publiée le 8/07/2017 par
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