La caféine n’est pas seulement présente dans le café, mais aussi dans le thé, le chocolat, les boissons énergisantes et de nombreuses boissons gazeuses, ce qui en fait l’une des substances psychoactives les plus consommées au monde. Dans une étude publiée dans Nature Communications Biology, une équipe de chercheurs de l’Université de Montréal a acquis de nouvelles connaissances sur la façon dont la caféine peut altérer le sommeil et influencer la récupération physique et cognitive du cerveau pendant la nuit.

L’influence de la caféine sur le sommeil

L’étude a été menée par Philipp Thölke, associé de recherche au Laboratoire de neurosciences cognitives et computationnelles (CoCo Lab) de l’UdeM, et codirigée par le directeur du laboratoire, Karim Jerbi, professeur de psychologie et chercheur à Mila – Institut québécois d’intelligence artificielle. En collaboration avec Julie Carrier, professeure de psychologie du sommeil et du vieillissement, et son équipe du Centre de recherche avancée en médecine du sommeil de l’UdeM, les scientifiques ont utilisé l’IA et l’électroencéphalographie (EEG) pour étudier les effets de la caféine sur le sommeil.

Ils ont pu démontrer pour la première fois que la caféine augmente la complexité des signaux cérébraux et renforce la « criticité » du cerveau pendant le sommeil. Il est intéressant de noter que ce phénomène était plus prononcé chez les jeunes adultes. « La criticité décrit un état du cerveau équilibré entre l’ordre et le chaos », explique Jerbi. « C’est comme un orchestre : s’il est trop calme, rien ne se passe ; s’il est trop chaotique, c’est la cacophonie. La criticité est le juste milieu où l’activité cérébrale est à la fois organisée et flexible. Dans cet état, le cerveau fonctionne de manière optimale : il peut traiter efficacement les informations, s’adapter rapidement, apprendre et prendre des décisions avec agilité ». M. Carrier ajoute : « La caféine stimule le cerveau et le met dans un état de criticité où il est plus alerte, attentif et réactif. Si cet état est utile pour la concentration pendant la journée, il peut nuire à une bonne nuit de sommeil : le cerveau ne se détend pas et ne récupère pas correctement.

Effets sur le traitement de la mémoire

Pour étudier les effets de la caféine sur le cerveau endormi, l’équipe de Carrier a enregistré l’activité cérébrale nocturne de 40 adultes en bonne santé à l’aide d’un électroencéphalogramme. Ils ont comparé l’activité cérébrale de chaque participant au cours de deux nuits différentes – une fois après avoir pris des capsules de caféine trois heures puis une heure avant le coucher, et une fois après avoir pris un placebo au même moment.

« Nous avons utilisé une analyse statistique avancée et l’intelligence artificielle pour identifier les changements subtils dans l’activité neuronale », a déclaré Thölke, auteur principal de l’étude. Les résultats ont montré que la caféine augmentait la complexité des signaux cérébraux, suggérant une activité neuronale plus dynamique et moins prévisible, en particulier pendant la phase de sommeil non paradoxal, qui est essentielle pour la consolidation de la mémoire et la récupération cognitive.

Les chercheurs ont également découvert des changements notables dans les rythmes électriques du cerveau pendant le sommeil : la caféine a atténué les oscillations plus lentes telles que les ondes thêta et alpha, qui sont généralement associées à un sommeil profond et réparateur, et a stimulé l’activité des ondes bêta, qui sont plus courantes pendant l’éveil et l’activité mentale. « Ces changements suggèrent que sous l’influence de la caféine, le cerveau reste dans un état plus actif et moins reposant, même pendant le sommeil », explique le professeur Jerbi, qui est également titulaire de la Chaire de recherche du Canada en neurosciences computationnelles et en neuroimagerie cognitive. Ce changement dans l’activité rythmique du cerveau pourrait expliquer pourquoi la caféine nuit à l’efficacité de la récupération nocturne du cerveau, ce qui pourrait avoir des conséquences sur le traitement de la mémoire.

Les personnes dans la vingtaine sont plus touchées

L’étude a également montré que les effets de la caféine sur la dynamique cérébrale étaient nettement plus prononcés chez les jeunes adultes âgés de 20 à 27 ans que chez les participants d’âge moyen âgés de 41 à 58 ans, en particulier pendant le sommeil paradoxal, la phase associée au rêve. Les jeunes adultes ont réagi plus fortement à la caféine, ce qui est probablement dû à une plus grande densité de récepteurs d’adénosine dans leur cerveau. L’adénosine est une molécule qui s’accumule progressivement dans le cerveau au cours de la journée, provoquant une sensation de fatigue. Les récepteurs d’adénosine diminuent naturellement avec l’âge, ce qui réduit la capacité de la caféine à les bloquer et à améliorer la complexité du cerveau, ce qui pourrait expliquer en partie l’effet plus faible de la caféine chez les participants d’âge moyen.

Ces différences liées à l’âge suggèrent que les cerveaux plus jeunes pourraient être plus sensibles aux effets stimulants de la caféine. Étant donné la prévalence mondiale de la caféine, en particulier comme remède quotidien contre la fatigue, les chercheurs soulignent l’importance de comprendre ses effets complexes sur l’activité cérébrale dans différents groupes d’âge et conditions de santé. Ils ajoutent que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour clarifier comment ces changements neuronaux affectent la santé cognitive et le fonctionnement quotidien, et pour éventuellement développer des recommandations personnalisées pour la consommation de caféine.