Dans cette interview, le Dr Gina Poe de l'UCLA parle à News-Medical des raisons pour lesquelles nous dormons et de l'importance du sommeil paradoxal pour le développement cérébral.
Le sommeil est essentiel à notre santé au quotidien. Qu'est-ce qui a provoqué vos recherches sur le sommeil?
Nous avons réalisé cette étude car il existe de nombreuses théories concernant la fonction du sommeil, mais des analyses précédentes ont révélé des relations incohérentes basées sur la taille du cerveau ou le métabolisme, nous avons donc décidé de faire une analyse rigoureuse de tous les paramètres, basée sur l'échelle et sur la durée de vie précédemment non considérée. .
Nous l'avons fait parce que nous étions conscients de la fonction critique du sommeil pour le développement. La transition soudaine que nous avons trouvée et la clarté du résultat étaient inattendues. Les données nous ont donné un principe important que personne n'a vu auparavant car ils ne l'ont pas regardé de la même manière que nous – ils n'ont pas examiné la taille du cerveau et le sommeil REM vs NREM tout au long du développement.
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Pourquoi une privation prolongée de sommeil entraîne-t-elle des complications pour la santé? Pouvez-vous décrire certains de ces problèmes de santé?
D'autres grands chercheurs ont montré que la privation prolongée de sommeil (par exemple chez le rat et la souris), et même les troubles du sommeil de très courte durée chez l'homme, perturbent les processus physiologiques fondamentaux essentiels à la vie, comme le métabolisme.
Le taux métabolique des rats privés de sommeil augmente et le métabolisme augmenté et la thermorégulation réduite est l'un des premiers signes de privation de sommeil paradoxal. Pour les humains, même une nuit de perturbation du sommeil modifie temporairement notre métabolisme.
Chez la souris, même 6 heures de privation de sommeil entament un processus de mort des cellules neuronales dans certaines zones clés du cerveau – un processus qui peut heureusement être sauvé par l'administration d'antioxydants – mais si des antioxydants ne sont pas donnés (dans l'alimentation ou autrement) , alors la mort des cellules serait permanente.
Il a été démontré chez le rat que la neurogenèse (naissance d'un nouveau neurone) dans l'une des rares zones du cerveau qui connaît un renouvellement au cours d'une vie – la structure d'apprentissage et de mémoire de l'hippocampe – est stoppée par la privation de sommeil. (La neurogenèse dans l'hippocampe est également considérablement ralentie dans la dépression et par la radiothérapie).
Les personnes souffrant d'apnée obstructive du sommeil, qui ont de fréquentes interruptions de leur sommeil causées par le réveil pour reprendre la respiration, ont également des déficiences dans la fonction de leur hippocampe. Ils présentent également un risque plus élevé d'accident vasculaire cérébral et un score dans la gamme de démence légère jusqu'à ce que leur apnée soit traitée.
Les enfants souffrant d'apnée obstructive du sommeil ont des résultats nettement moins bons à l'école et sont exposés à d'autres complications de santé importantes. Une étude actuellement menée par Ph.D. La candidate Emily Hocket de Georgia Tech constate que même des variations significatives du moment où un adulte se couche chaque nuit sont associées à des scores plus faibles aux tests de démence.
Les raisons de ces problèmes de santé sont découvertes par des scientifiques intelligents du monde entier et indiquent jusqu'à présent un moment unique et intrigant pour la réparation des gènes (remodelage de la chromatine) pendant le sommeil d'une espèce à l'autre, une augmentation de l'hormone de croissance et d'autres rejets d'hormones pendant le sommeil, un silençage unique des cellules thermorégulatrices pendant le sommeil paradoxal, un travail de réparation sur nos mitochondries (les centrales de nos cellules) et l'élimination des protéines intracellulaires et extracellulaires mal repliées et dépliées pendant le sommeil.
C’est cette accumulation d’enchevêtrements et de plaques de feuilles de protéines dépliées ou mal repliées qui est associée à la maladie d’Alzheimer et à d’autres maladies neurodégénératives.
Que signifie le terme «sommeil paradoxal»? Pourquoi ne pas réveiller les bébés pendant ce sommeil?
REM signifie Rapid Eye Movement et est le stade du sommeil où nous rêvons de rêves vifs avec beaucoup d'activité et notre cerveau essaie d'envoyer les signaux à nos muscles pour faire ces actions, mais ces commandes de mouvement sont bloquées par le cerveau inférieur (du tronc cérébral) pour nous empêcher de réaliser ces rêves – nous rendant essentiellement paralysés pendant cette étape du sommeil (à l'exception des muscles lisses contrôlant notre cœur et notre pression artérielle et les muscles respiratoires, les muscles des mouvements oculaires et les muscles de l'oreille interne).
Ceux qui ont des noyaux du tronc cérébral manquants réalisent leurs rêves et cette condition est appelée trouble du comportement REM. Ceux qui ont trop d'activité dans cette structure du tronc cérébral ont une cataplexie où ils deviennent molles mais restent éveillés.
Chez les bébés, il y a tellement de sommeil paradoxal et tellement de pression pour y parvenir (étant donné les exigences du cerveau pour cela), que leur moteur (muscle) commande de bouger l'emporte souvent sur l'inhibition, et vous voyez leurs yeux bouger, même s'ouvrant à mi-chemin, leur visage souriant ou grimaçant, un rire faible et des contractions dans les membres. Le besoin accru de sommeil paradoxal signifie également qu'ils entrent souvent en sommeil paradoxal dès leur réveil.
Ces secousses des membres peuvent être si fortes qu'elles peuvent les réveiller – surtout si elles dorment sur le dos car rien n'empêche leurs membres de s'agiter. S'ils dorment sur le côté ou sur le ventre ou dans un porte-bébé, ils sont plus susceptibles de dormir grâce à ces mouvements musculaires forts car ils sont limités par la barrière physique.
La campagne Back to Sleep a considérablement réduit le nombre de décès de nourrissons dus à la suffocation dans les draps, mais je crains que les bébés ne dorment pas aussi bien sur le dos. L'emmaillotage, ou une version de celui-ci, comme un pull-over pour bébé que j'ai vu annoncé une fois, pourrait être la solution sûre et efficace chez les très jeunes bébés, leur permettant de dormir sur le dos sans se réveiller avec des secousses des membres.
Si vous réveillez les bébés du sommeil paradoxal ou si vous le dérangez de quelque manière que ce soit, alors l'important processus de taille synaptique ne peut pas se produire. De nombreuses études chez d'autres animaux ont montré de profonds retards de développement si vous perturbez le stade REM du sommeil (ou n'importe quel stade du sommeil, en fait). Les bébés ne peuvent pas dormir trop, alors les parents ne devraient pas s'inquiéter s'ils semblent avoir plus de 20 heures de sommeil, se réveillant seulement pour manger et bouger leurs intestins.
Ma propre progéniture brillante dormait plus de 21 heures par jour au cours des premières semaines de leur vie. Dormir est aussi important que manger pour sa croissance et son développement et prend beaucoup plus de temps.
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Dans votre récent, vous avez déclaré que l'objectif du sommeil change après l'âge de 2 ans et demi. Pourquoi le but de notre sommeil change-t-il? Quel est son nouveau but?
Le sommeil paradoxal continue de faire ce pour quoi il est né: réorganisation synaptique, résolution des souvenirs, réinitialisation du système émotionnel et normalisation de notre métabolisme, mais à mesure que les principaux processus de réorganisation se résolvent, la fonction principale du sommeil, servie par le sommeil non paradoxal, devient pour dégager les débris générés par nos processus d'éveil et réparer les dommages causés (servis par le sommeil lent, également appelé stade 3). Il intègre également ce que nous avons récemment appris dans le schéma établi par ces premières expériences et le sommeil paradoxal (au cours de l'étape 2, également appelée transition vers le sommeil paradoxal).
Lorsque nous apprenons quelque chose de profondément nouveau qui nécessite la construction d'un nouveau schéma, notre cerveau exigera plus de sommeil paradoxal tout au long de notre vie et ces augmentations temporaires du REM indiquent que nous avons acquis avec succès cette nouvelle chose ou cette nouvelle compétence.
Par exemple, cette augmentation du sommeil paradoxal a été observée chez les adultes apprenant une nouvelle langue. Ils augmenteront le sommeil paradoxal en pourcentage du temps total et rapporteront également qu'ils ont rêvé dans la nouvelle langue juste avant (c'est-à-dire la nuit précédente) qu'ils démontrent un grand bond en avant dans leur capacité à parler et à comprendre cette langue.
Comment notre sommeil nous aide-t-il à nous protéger des maladies du cerveau?
Notre sommeil aide à la réparation des gènes, à la réinitialisation métabolique, à l'élimination des débris et à l'activité de construction de protéines pour prévenir les maladies neurodégénératives, le diabète, la démence et les accidents vasculaires cérébraux.
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Votre recherche a examiné comment le sommeil change avec le cerveau et la taille du corps. Pouvez-vous décrire comment vous avez mené cette recherche? Qu'avez-vous découvert de vos recherches?
Nous avons construit un modèle de calcul comparant la taille des cerveaux et des corps à la quantité de sommeil REM et NREM en tant que rapport du temps passé éveillé à travers des données provenant d'âges différents au cours du développement de différentes espèces.
Nous avons découvert une transition nette dans la relation entre le sommeil paradoxal et la taille du cerveau au cours du développement qui n'était pas tout à fait la même pour le sommeil NREM.
Pensez-vous que vos recherches nous aideront à mieux comprendre l'importance du sommeil? Quelles sont les prochaines étapes de votre recherche?
Oui, je pense que nos recherches peuvent nous aider à mieux comprendre l'importance du sommeil, en particulier chez les bébés.
Les prochaines étapes de notre recherche consistent à examiner de plus près cette période de transition.
À propos du Dr Gina Poe
Gina Poe a fait son diplôme de premier cycle à l'Université de Stanford et s'est formée à la recherche sur le sommeil pendant son doctorat. à UCLA. La Dre Poe a publié son article fondateur sur la fonction du sommeil paradoxal pour la clairance synaptique ciblée en 2000 et recherche depuis lors une subvention financée par le National Institute for Mental Health.
Son premier poste de professeur était à l'Université de l'État de Washington, puis elle a déménagé à l'Université du Michigan où elle a passé 15 ans à enseigner et à former des étudiants de premier cycle, des étudiants diplômés et des chercheurs postdoctoraux et siéger au sénat et aux comités de la faculté pour promouvoir la carrière des étudiants et dans tout le pays.
En 2016, Gina a pris une promotion à l'UCLA et a déménagé son laboratoire en Californie où elle a poursuivi ses recherches, son enseignement, sa formation et ses services à l'université et au niveau national. Dr. Poe dirige ou codirige 5 programmes pour augmenter la diversité dans les domaines STEM et a également chanté dans un groupe de rock. Elle a 2 enfants et 2 beaux-enfants adultes dont elle est très fière.
