Les manuels disent que les mitochondries existent pour fournir des cellules en énergie, mais des expériences en moustiquaires suggèrent qu'elles sont également impliquées dans le sommeil
Les mitochondries peuvent avoir une fonction au-delà de la fourniture d'énergie
Les composants des cellules qui leur fournissent de l'énergie peuvent jouer un rôle inattendu dans le sommeil. Une étude aux mouches des fruits suggère que les mitochondries dans le cerveau aident à déclencher le sommeil lorsqu'elles sentent que les insectes sont éveillés depuis trop longtemps – et le même mécanisme peut exister chez les gens.
Les chercheurs comprennent déjà comment le cerveau réagit à la privation de sommeil. Il s'agit notamment des changements de tir neuronal, des formes structurelles à l'intérieur des cellules et de la façon dont les gènes sont exprimés. Ils ont également identifié des neurones spécifiques dans le cerveau qui s'allument au début du sommeil, mais sont moins sûrs de ce qui dit à ces neurones de tirer.
«Le sommeil est l'une des très grandes énigmes biologiques», explique Gero Miesenböck à l'Université d'Oxford. Pour mieux le comprendre, lui et ses collègues ont utilisé des marqueurs de séquençage et fluorescents pour étudier les gènes exprimés par les neurones du centre de sommeil dans environ 1000 femelles femelles (Drosophila Melanogaster), qui dorment pendant 13 à 16 heures au cours d'une journée, généralement la nuit.
L'équipe a laissé environ la moitié des mouches passer une nuit complète, tandis que d'autres ont été éveillées, soit en tremblant doucement les tubes dans lesquels ils se trouvaient ou en les gérant génétiquement afin que leurs neurones favorisant le réveil aient été activés par une augmentation de la température.
Parmi les mouches privées de sommeil, les chercheurs ont constaté que les neurones induisant le sommeil ont augmenté l'activité des gènes impliqués dans la course et le maintien de leurs mitochondries. Ces mitochondries ont également montré des signes de stress, tels que la pénurie de petits morceaux, le nettoyage des pièces endommagées et la formation de points de contact avec des structures voisines qui aident à réparer.
Ce stress peut découler du fait que les mitochondries continuent de produire de l'énergie même lorsque les neurones sont inactifs. Les chercheurs ont observé que cela conduisait à une accumulation d'électrons qui s'échappent, génèrent des radicaux libres – des molécules instables qui peuvent endommager l'ADN – et finalement déclencher une pression pour dormir, explique Miesenböck. Lorsque ces mouches ont finalement été autorisées à dormir, les dommages mitochondriaux ont été réparés.
Les chercheurs ont également constaté que les mouches avec des mitochondries fragmentées dans leurs neurones de sommeil dormaient moins que la normale et ne l'ont pas rattrapée après avoir été éveillée. En revanche, les mouches dont les mitochondries ont été conçues pour fusionner plus facilement, suggérant de meilleurs mécanismes de réparation, dormaient plus que d'habitude et ont montré un rebond plus fort après une privation de sommeil. Cela soutient l'idée que les mitochondries sont impliquées dans la pression du sommeil.
Dans une autre partie de l'expérience, des mouches ont été conçues pour avoir augmenté l'activité mitochondriale en réponse à la lumière. L'équipe a constaté que 1 heure d'éclairage artificiel provoquait une augmentation du sommeil jusqu'à 20 à 25%, par rapport aux mouches témoins.
Alors que l'étude a étudié le cerveau des mouches, et non des personnes, les mitochondries sont relativement similaires entre les animaux. Il soutient l'idée que le métabolisme aérobie – la production d'énergie à partir des nutriments et de l'oxygène, qui se déroule dans les mitochondries de la plupart des animaux – peut entraîner la pression du sommeil chez l'homme, explique Ryan Mailloux à l'Université McGill à Québec, Canada.
Cette nouvelle compréhension pourrait éventuellement guider les traitements de sommeil. «Cela nous offre de nouvelles opportunités pour cibler ces voies (et) proposer de nouvelles façons efficaces et efficaces de traiter les personnes qui ont des problèmes de sommeil», explique Mailloux.
Michele Bellesi à l'Université de Camerino en Italie dit «c'est définitivement un journal fort et stimulant», mais il remet en question sa conception. «La privation de sommeil n'est pas simplement une éveil prolongé», dit-il. «Il peut introduire des facteurs de stress supplémentaires qui peuvent déclencher des réponses cellulaires au-delà de celles directement liées à l'accumulation de pression du sommeil.»
En réponse, Miesenböck dit que son équipe a utilisé diverses façons de garder les mouches éveillées, y compris l'édition de gènes via des changements de température qui sont normaux et non stressants pour les insectes, et ils ont tous eu les mêmes effets sur les mitochondries. «Ce que cette étude a révélé, c'est que l'homéostat du sommeil regarde en fait ses propres mitochondries pour estimer le besoin de sommeil», dit-il.
