Des chercheurs de l’Université Northwestern ont découvert que la privation aiguë de sommeil améliore la libération de dopamine et la plasticité cérébrale, provoquant une humeur temporairement améliorée et offrant un aperçu de nouvelles cibles potentielles pour les antidépresseurs.
Une nouvelle étude a révélé qu’une perte de sommeil aiguë entraîne une augmentation de la libération de dopamine et recâble le cerveau.
La plupart des personnes qui ont fait l’expérience de rester éveillées toute la nuit connaissent la sensation particulière d’être à la fois fatiguée et hyperactive. Malgré la lassitude physique, le cerveau se sent joyeux, fou et presque étourdi.
Maintenant, Université du nord-ouest les neurobiologistes sont les premiers à découvrir ce qui produit cet effet de punch-ivre. Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont induit une privation de sommeil légère et aiguë chez des souris, puis ont examiné leurs comportements et leur activité cérébrale. Non seulement la libération de dopamine a augmenté pendant la période de perte de sommeil aiguë, mais la plasticité synaptique a également été améliorée, recâblant littéralement le cerveau pour maintenir une humeur pétillante pendant les jours suivants.
Ces nouvelles découvertes pourraient aider les chercheurs à mieux comprendre comment les états d’humeur évoluent naturellement. Cela pourrait également conduire à une compréhension plus complète du fonctionnement des antidépresseurs à action rapide (comme la kétamine) et aider les chercheurs à identifier des cibles jusqu’alors inconnues pour de nouveaux médicaments antidépresseurs.
La recherche a été récemment publiée dans la revue Neurone. Mingzheng Wu, chercheur postdoctoral du Nord-Ouest, est le premier auteur de l’article et le professeur Yevgenia Kozorovitskiy est l’auteur correspondant.
« La perte chronique de sommeil est bien étudiée et ses effets néfastes sont largement documentés », a déclaré Kozorovitskiy. « Mais une brève perte de sommeil – comme l’équivalent d’un étudiant passant une nuit blanche avant un examen – est moins comprise. Nous avons constaté que la perte de sommeil induit un puissant effet antidépresseur et recâble le cerveau. C’est un rappel important de la façon dont nos activités occasionnelles, comme une nuit blanche, peuvent fondamentalement modifier le cerveau en quelques heures seulement.
Expert en neuroplasticité, Kozorovitskiy est professeur agrégé de neurobiologie et professeur Irving M. Klotz au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern.
Signes de perte de sommeil
Les scientifiques savent depuis longtemps que les perturbations aiguës du sommeil sont associées à des états mentaux et des comportements altérés. Les altérations du sommeil et des rythmes circadiens chez les patients, par exemple, peuvent déclencher une manie ou parfois inverser des épisodes dépressifs.
« Il est intéressant de noter que les changements d’humeur après une perte de sommeil aiguë semblent si réels, même chez des sujets en bonne santé, comme moi-même et bien d’autres l’avons vécu », a déclaré Wu. « Mais les mécanismes cérébraux exacts qui conduisent à ces effets restent mal compris. »
Pour explorer ces mécanismes, Kozorovitskiy et son équipe ont développé une nouvelle expérience visant à induire une perte de sommeil aiguë chez des souris ne présentant pas de prédispositions génétiques liées aux troubles de l’humeur chez l’homme. Le dispositif expérimental devait être suffisamment doux pour éviter de causer un stress important aux animaux, mais juste suffisamment inconfortable pour empêcher les animaux de s’endormir. Après une nuit blanche, le comportement des animaux a changé pour devenir plus agressif, hyperactif et hypersexuel, par rapport aux témoins ayant connu une nuit de sommeil typique.
À l’aide d’outils optiques et génétiquement codés, les chercheurs ont mesuré l’activité des neurones dopaminergiques, responsables de la réponse de récompense du cerveau. Et ils ont découvert que l’activité était plus élevée chez les animaux pendant la brève période de perte de sommeil.
« Nous étions curieux de savoir quelles régions spécifiques du cerveau étaient responsables des changements de comportement », a déclaré Kozorovitskiy. « Nous voulions savoir s’il s’agissait d’un signal diffusé de grande envergure qui affectait l’ensemble du cerveau ou s’il s’agissait de quelque chose de plus spécialisé. »
Signal spécialisé
Kozorovitskiy et son équipe ont examiné quatre régions du cerveau responsables de la libération de dopamine : le cortex préfrontal, le noyau accumbens, l’hypothalamus et le striatum dorsal. Après avoir surveillé la libération de dopamine dans ces zones suite à une perte de sommeil aiguë, les chercheurs ont découvert que trois des quatre zones (le cortex préfrontal, le noyau accumbens et l’hypothalamus) étaient impliquées.
Mais l’équipe a voulu affiner encore davantage les résultats, c’est pourquoi elle a systématiquement réduit au silence les réactions dopaminergiques. L’effet antidépresseur n’a disparu que lorsque les chercheurs ont réduit au silence la réponse dopaminergique dans le cortex préfrontal médial. En revanche, le noyau accumbens et l’hypothalamus semblaient être les plus impliqués dans les comportements d’hyperactivité mais étaient moins liés à l’effet antidépresseur.
« L’effet antidépresseur a persisté sauf lorsque nous avons réduit au silence les apports de dopamine dans le cortex préfrontal », a déclaré Kozorovitskiy. « Cela signifie que le cortex préfrontal est un domaine cliniquement pertinent lors de la recherche de cibles thérapeutiques. Mais cela renforce également l’idée qui s’est développée récemment dans le domaine : les neurones dopaminergiques jouent des rôles très importants mais très différents dans le cerveau. Il ne s’agit pas seulement de cette population monolithique qui se contente de prédire les récompenses.
Neuroplasticité accrue
Alors que la plupart des comportements (tels que l’hyperactivité et une sexualité accrue) ont disparu quelques heures après une perte de sommeil aiguë, l’effet antidépresseur a persisté pendant quelques jours. Cela suggère que la plasticité synaptique du cortex préfrontal pourrait être améliorée.
Lorsque Kozorovitskiy et son équipe ont examiné des neurones individuels, c’est exactement ce qu’ils ont découvert. Les neurones du cortex préfrontal formaient de minuscules protubérances appelées épines dendritiques, des caractéristiques hautement plastiques qui changent en réponse à l’activité cérébrale. Lorsque les chercheurs ont utilisé un outil génétiquement codé pour démonter les synapses, cela a inversé l’effet antidépresseur.
Évoluer pour éviter les prédateurs ?
Bien que les chercheurs ne comprennent pas vraiment pourquoi la perte de sommeil provoque cet effet sur le cerveau, Kozorovitskiy soupçonne que l’évolution est en jeu.
« Il est clair que la privation aiguë de sommeil s’active d’une manière ou d’une autre sur un organisme », a déclaré Kozorovitskiy. « Vous pouvez imaginer certaines situations où il y a un prédateur ou une sorte de danger où vous avez besoin d’une combinaison de fonctions relativement élevées et d’une capacité à retarder le sommeil. Je pense que cela pourrait être quelque chose que nous voyons ici. Si vous perdez régulièrement le sommeil, différents effets chroniques s’installeront et seront uniformément préjudiciables. Mais de manière transitoire, vous pouvez imaginer des situations dans lesquelles il est bénéfique d’être intensément alerte pendant un certain temps.
Kozorovitskiy avertit également les gens de ne pas commencer à passer des nuits blanches afin d’égayer une ambiance bleue.
« L’effet antidépresseur est passager et nous connaissons l’importance d’une bonne nuit de sommeil », a-t-elle déclaré. « Je dirais qu’il vaut mieux aller à la salle de sport ou faire une belle promenade. Ces nouvelles connaissances sont plus importantes lorsqu’il s’agit de faire correspondre une personne avec le bon antidépresseur.
L’étude a été soutenue par le One Mind Nick LeDeit Rising Star Research Award, le BD2: Découvertes révolutionnaires pour prospérer avec le trouble bipolaire (Prix Découverte), le Instituts nationaux de la santé (numéros de subvention R01NS107539 et R01MH117111) et le Rita Allen Foundation Scholar Award. Certains des co-auteurs ont été soutenus par des bourses de recherche, notamment la bourse Christina Enroth-Cugell et David Cugell, l’American Heart Association et les programmes de formation du NIH (numéros de récompense T32AG20506 et 2T32GM15538).
