Qu’est-ce qui nous fait nous endormir? La réponse pourrait se trouver non seulement dans notre cerveau, mais aussi dans son interaction complexe avec les micro-organismes qui vivent dans nos intestins. De nouvelles recherches menées par l’université de l’État de Washington suggèrent un nouveau paradigme pour comprendre le sommeil, en montrant qu’une substance présente dans les parois en forme de filet des bactéries, connue sous le nom de peptidoglycane, est naturellement présente dans le cerveau des souris et est étroitement liée au cycle du sommeil.

Ces résultats permettent d’actualiser une hypothèse plus large développée à la WSU depuis des années, à savoir que le sommeil résulte de la communication entre les systèmes de régulation du sommeil de l’organisme et les nombreux microbes qui vivent en nous. « Cela a ajouté une nouvelle dimension à nos résultats précédents », a déclaré Erika English, doctorante à la WSU et auteur principal de deux articles scientifiques récemment publiés présentant les résultats.

Le sommeil, résultat de l’interaction entre le corps et ses micro-organismes

L’idée que le sommeil découle de cet « état holobiontique » fait partie d’un ensemble croissant de preuves suggérant que notre microbiome intestinal joue un rôle important dans la cognition, l’appétit, la libido et d’autres activités – un point de vue qui renverse les modèles traditionnels de cognition centrés sur le cerveau et qui a des implications pour notre compréhension de l’évolution et du libre arbitre, ainsi que pour le développement de futurs traitements des troubles du sommeil.

Des découvertes récentes sur le peptidoglycane (PG) confirment cette hypothèse et suggèrent un rôle régulateur possible des produits de la paroi cellulaire bactérienne dans le sommeil. On sait que le PG favorise le sommeil lorsqu’il est injecté à des animaux, mais jusqu’à récemment, on supposait qu’il ne pénétrait pas naturellement dans le cerveau. Les Anglais ont découvert que la PG, ainsi que ses molécules réceptrices impliquées dans la signalisation et la communication de la PG, était présente à différents endroits du cerveau, avec des concentrations variant en fonction de l’heure de la journée et de la privation de sommeil.

Les résultats ont été publiés en juillet dans la revue Frontiers in Neuroscience; James Krueger, chercheur de longue date dans le domaine du sommeil et professeur à la WSU Regents, est coauteur de l’article. M. English est également l’auteur principal d’un article récent publié avec M. Krueger dans la revue Sleep Medicine Reviews, qui présente l’hypothèse de l' »état holobiont » du sommeil. Cet article réunit deux points de vue dominants. L’une suppose que le sommeil est régulé par le cerveau et les systèmes neurologiques. L’autre se concentre sur le « sommeil local », qui considère le sommeil comme le résultat d’une accumulation d’états similaires au sommeil dans de petits réseaux cellulaires à travers le corps. De tels états de sommeil ont été observés dans des cellules in vitro, ce que l’on appelle le modèle du « sommeil en boîte ».

Lorsque ces petites phases de sommeil s’accumulent, comme lorsque les lumières s’éteignent dans une maison, le corps bascule de l’état de veille au sommeil. La nouvelle hypothèse réunit ces théories et suggère que le sommeil est le résultat de l’interaction entre le corps et ses micro-organismes, deux systèmes autonomes qui interagissent et se chevauchent. « Ce n’est pas l’un ou l’autre, mais les deux. Ils doivent travailler ensemble », a déclaré M. English. « Le sommeil est en fait un processus. Il se produit à des vitesses différentes selon les niveaux d’organisation des cellules et des tissus et est le résultat d’une coordination globale.

Les habitudes de sommeil et la fonction du microbiome intestinal

Des liens entre le microbiome et le comportement apparaissent sur plusieurs fronts, suggérant que les micro-organismes formés dans l’intestin jouent un rôle important dans la cognition et les comportements humains de base. Ces travaux bouleversent la vision traditionnelle de la neurologie humaine en suggérant qu’elle n’est pas entièrement descendante – c’est-à-dire le résultat de processus décisionnels dans le cerveau – mais ascendante – c’est-à-dire pilotée par de minuscules organismes dont l’évolution a fait des animaux leurs hôtes et dont les besoins influencent les activités et la cognition de leurs hôtes.

« Nous avons toute une communauté de microbes qui vit en nous. Ces microbes ont une histoire évolutive bien plus longue que celle de n’importe quel mammifère, oiseau ou insecte – bien plus longue, des milliards d’années plus longue », a déclaré M. Krueger, qui a été nommé « légende vivante de la recherche sur le sommeil » par la Sleep Research Society en 2023. « Nous pensons que l’évolution du sommeil a commencé il y a des éons avec le cycle activité/inactivité des bactéries et que les molécules qui pilotaient ce cycle sont apparentées à celles qui pilotent la cognition aujourd’hui.

Les travaux de M. English s’appuient sur des liens connus entre les bactéries et le sommeil, notamment le fait que les habitudes de sommeil influencent la fonction du microbiome intestinal et que les infections bactériennes incitent les gens à dormir davantage. Les nouveaux résultats soulèvent des questions que M. English aimerait approfondir. « Maintenant que le monde a reconnu l’importance des microbes non seulement pour les maladies mais aussi pour la santé, c’est une période très excitante pour approfondir notre compréhension de la façon dont nous communiquons avec nos microbes et dont nos microbes communiquent avec nous », a-t-elle déclaré.