C’est une question à laquelle vous n’avez peut-être pas pensé, mais qui est venu en premier : le sommeil ou le cerveau ? En d’autres termes, les organismes sans cerveau peuvent-ils s’endormir ? Grâce à l’étude de formes de vie primitives vivant dans l’eau, appelées Hydra vulgaris, les scientifiques pourraient enfin avoir la réponse.
De nouvelles recherches montrent comment ces minuscules créatures peuvent entrer dans un état de sommeil malgré leur absence de cerveau – ce qui pourrait nous en apprendre beaucoup sur l’évolution du besoin et de la capacité de dormir des animaux.
De plus, l’équipe à l’origine de l’étude a constaté que les substances chimiques qui provoquent la somnolence chez les êtres humains ont le même genre d’effets sur Hydra vulgaris, ce qui suggère un lien biologique entre les espèces, malgré nos grandes différences.
“Nous avons maintenant des preuves solides que les animaux ont dû acquérir le besoin de dormir avant d’acquérir un cerveau”, déclare le biologiste Taichi Itoh, de l’université de Kyushu au Japon. “Sur la base de nos résultats et des rapports précédents concernant les méduses, nous pouvons affirmer que l’évolution du sommeil est indépendante de l’évolution du cerveau.”
Hydra vulgaris. (Przemysław Malkowski/CC BY-SA 3.0)
La recherche mentionnée sur les méduses est l’une des nombreuses études précédentes qui ont trouvé un comportement semblable au sommeil chez des organismes sans cerveau. Cependant, les méduses, dont la disposition des nerfs est plus avancée que celle d’Hydra vulgaris, semblent suivre un rythme circadien.
L’équipe n’était pas sûre de ce qu’elle trouverait chez les spécimens plus simples d’Hydra vulgaris, qui ont des nerfs, mais seulement dans une organisation primitive et décentralisée.
À l’aide d’un système vidéo pour suivre les mouvements – et d’un système de flashs lumineux comme réveil – les chercheurs ont observé les petites créatures entrer dans des cycles de sommeil toutes les quatre heures en moyenne. Il semble qu’elles s’épuisent un peu plus vite que nous.
En exposant les hydres à la mélatonine et au neurotransmetteur inhibiteur GABA – qui provoquent tous deux le sommeil chez de nombreux animaux, y compris l’homme – elles ont dormi plus longtemps. En revanche, l’exposition à la dopamine, qui nous réveille habituellement, a en fait augmenté l’activité de sommeil chez les hydres.
Ces réactions donnent aux scientifiques de nouveaux indices sur la façon dont le sommeil a pu évoluer dans le règne animal, avant et après que les organismes vivants aient développé un cerveau. On ne sait pas encore si le réseau désorganisé de nerfs à l’intérieur d’Hydra vulgaris joue un rôle ou non.
“Alors que certains mécanismes de sommeil semblent avoir été conservés, d’autres pourraient avoir changé de fonction au cours de l’évolution du cerveau”, déclare Itoh.
D’autres expériences portant sur des vibrations et des changements de température ont perturbé le sommeil des hydres, comme on pouvait s’y attendre – tout comme nous, après avoir été dérangées, elles ont dormi plus longtemps le lendemain, et la perturbation du sommeil a même interféré avec la prolifération cellulaire.
L’expression de 212 gènes a été modifiée par cette perturbation du sommeil, dont un appelé PRKG : une protéine liée aux habitudes de sommeil chez de nombreux animaux, notamment les souris et les mouches à fruits. Il est possible que des études plus approfondies révèlent des gènes que nous ignorons encore et qui sont liés au processus du sommeil, chez toute une série d’animaux.
Notre propre cerveau a subi plus de changements qu’on ne le pense, et les scientifiques font sans cesse de nouvelles découvertes sur l’évolution du cerveau et sur le rôle qu’il joue en indiquant à notre corps quand il est temps de dormir.
“De nombreuses questions subsistent quant à la manière dont le sommeil est apparu chez les animaux, mais les hydres constituent une créature facile à manipuler qui permet d’étudier plus avant les mécanismes détaillés à l’origine du sommeil chez les animaux sans cerveau, afin d’aider à répondre un jour à ces questions”, explique M. Itoh.
Les travaux de recherche ont été publiés dans Science Advances.