Activer les astrocytes dans le ganglion de la base maintient les souris éveillées sans aucun signe de somnolence.

26 août 2023 fonctionnalité

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par Ingrid Fadelli, Medical Xpress

Il est connu que le sommeil soutient le bon fonctionnement du corps, y compris du cerveau, en lui permettant de se reposer, de récupérer et de se recharger. Alors que d'innombrables neuroscientifiques et chercheurs médicaux essaient de mieux comprendre ce processus biologique vital, une grande partie de ses bases neuronales est encore inconnue.

Des chercheurs de l'Université de l'État de Washington (WSU) ont mené des études sur le rôle des astrocytes, un sous-type de cellules gliales connues pour réguler différentes fonctions cérébrales et corporelles, dans le sommeil et l'éveil. Leur article le plus récent, publié dans le Journal of Neuroscience, montre que l'activation des astrocytes dans le noyau basal du cerveau (c'est-à-dire une région cérébrale qui soutient la régulation du sommeil, du réveil et de la température corporelle) a provoqué une insomnie chronique chez les souris, sans montrer aucun signe de somnolence.

"Notre étude faisait partie d'une plus grande investigation sur les cellules cérébrales et les circuits qui nous rendent somnolents", a déclaré Marcos Frank, l'un des chercheurs ayant réalisé l'étude, à Medical Xpress. "Les scientifiques appellent cela 'besoin de sommeil', et nous n'avons vraiment pas une explication complète du besoin de sommeil. En 2009, nous avons publié les premières preuves qu'une classe de cellules non neuronales appelées astrocytes gliaux influençaient le besoin de sommeil in vivo. Depuis lors, nous essayons de comprendre le rôle précis des astrocytes dans le sommeil et l'éveil."

L'objectif principal du travail récent de Frank et de ses collègues était de mieux comprendre comment les astrocytes dans le noyau basal du cerveau influencent le sommeil, l'éveil et le besoin de sommeil global. Pour cela, les chercheurs ont utilisé une série de techniques génétiques et chimiques avancées pour modifier de manière réversible l'activation des astrocytes dans le noyau basal du cerveau de la souris.

"Nous avons utilisé une technique 'chimio-génétique' pour exprimer un récepteur à une petite molécule normalement non exprimée dans le cerveau des mammifères", a expliqué Frank. "Lorsqu'il est activé par un médicament spécial, ce récepteur active les astrocytes. Nous avons combiné cela avec des mesures standard de l'activité cérébrale et de l'activité motrice, qui nous indiquent si l'animal est éveillé ou endormi."

Pour s'assurer que les effets observés étaient spécifiquement liés à l'activation chimio-génétique des astrocytes, l'équipe a également réalisé plusieurs expériences de contrôle, où les mêmes souris ont été observées dans des circonstances similaires, mais sans activation de leurs astrocytes. Finalement, les chercheurs ont observé que l'activation des astrocytes du noyau basal du cerveau entraînait l'éveil continu des souris pendant des heures, sans présenter de signes typiques de somnolence.

"Il semblait que les souris étaient éveillées sans aucun 'coût', ou en d'autres termes, sans augmentation du besoin de sommeil", a déclaré Frank. "Cela a été une surprise pour nous et a plusieurs implications importantes. Tout d'abord, nos résultats remettent en question l'idée que notre besoin de sommeil est généré par l'éveil en soi. Au lieu de cela, cela pourrait nécessiter un ensemble spécifique d'interactions entre les sous-types de cellules cérébrales."

D'une manière générale, les découvertes récentes réalisées par cette équipe de chercheurs mettent en évidence le rôle clé de certains circuits neuronaux-gliaux dans la modulation du besoin de sommeil et de l'éveil. À l'avenir, elles pourraient ouvrir la voie à de nouvelles découvertes passionnantes sur les bases neuronales du sommeil, permettant éventuellement également la création de médicaments permettant aux personnes de rester éveillées et lucides pendant de longues périodes.

"Imaginez un monde où (si cela est transposé aux humains) les travailleurs postés ne sont pas somnolents, et où, pendant de longues périodes, les astronautes, les pilotes, les soldats, les fournisseurs de soins de santé, les premiers intervenants peuvent se passer de sommeil", a ajouté Frank.

"Nous en sommes encore au tout début de ce processus, mais si cela devait se produire, cela changerait à jamais les limites des performances humaines. Nos prochains travaux se concentreront sur la compréhension des événements qui se produisent ensuite lorsque nous activons les astrocytes du noyau basal du cerveau. Cela entraîne-t-il des changements dans les neurones environnants et comment cela explique-t-il nos résultats ? Qu'est-ce qui contrôle normalement ce processus dans le cerveau sain, et est-ce que ce réveil activé par les astrocytes est le même que le réveil normal ? Ce sont toutes des questions que nous espérons pouvoir répondre dans nos études futures."

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