Des chercheurs de l’université du Texas à Austin ont mis au point un patch souple et portable capable d’influencer spécifiquement le sommeil paradoxal. Ce dispositif, baptisé NEUSLeeP, associe une stimulation ultrasonore douce et ciblée à des électrodes qui enregistrent simultanément l’activité électrique du cerveau. Ce qui le rend unique, c’est que ce patch se porte directement sur la peau et est conçu pour atteindre des régions plus profondes du cerveau pendant le sommeil naturel. Parallèlement, il permet de surveiller l’activité cérébrale.

Lors d’une première étude portant sur 28 participants, ceux-ci sont entrés dans la phase de sommeil paradoxal en moyenne environ 43 minutes plus tôt après la stimulation et y sont restés environ 16 minutes de plus. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications. Les chercheurs considèrent cette technologie avant tout comme une nouvelle approche potentielle permettant de mieux étudier les processus du sommeil et, à long terme, d’aider éventuellement les personnes souffrant de certains troubles du sommeil ou de santé mentale. Toutefois, des études à bien plus grande échelle sont encore nécessaires pour une application médicale.

En quoi le patch de sommeil est-il particulier ?

NEUSLeeP est un système non invasif qui combine des mesures électrophysiologiques et des ultrasons focalisés dans un patch portable. Alors que les systèmes conventionnels destinés à examiner ou à influencer les régions profondes du cerveau nécessitent souvent des appareils volumineux, NEUSLeeP a été conçu pour être porté directement sur la peau pendant le sommeil.

Le patch est équipé d’électrodes qui, entre autres, enregistrent les signaux EEG. Cela permet aux chercheurs de déterminer à quel stade du sommeil se trouve une personne. Parallèlement, un module à ultrasons spécialement développé génère des ondes sonores focalisées pouvant être utilisées pour stimuler de manière ciblée une région cérébrale plus profonde.

L’étude s’est concentrée sur le noyau sous-thalamique (STN), une structure située en profondeur dans le cerveau qui fait partie de réseaux complexes et qui est associée, entre autres, au contrôle moteur et à diverses fonctions des ganglions de la base. Les chercheurs soupçonnent qu’une stimulation ciblée de cette zone pourrait influencer les réseaux impliqués dans la régulation du sommeil paradoxal.

Selon les chercheurs, l’appareil pèse environ 103 grammes et a été spécialement conçu pour une utilisation nocturne. Sa conception souple est destinée à épouser la peau et à permettre de le porter même pendant le sommeil.

Le sommeil paradoxal commence nettement plus tôt

La première étude a porté sur 28 participants. Sur la base d’un questionnaire standardisé sur le sommeil, 16 participants ont été classés comme ayant un sommeil sain, tandis que 12 participants présentaient des scores élevés indiquant des troubles du sommeil. Les participants étaient âgés de 19 à 38 ans.

L’étude s’est déroulée sur deux nuits consécutives. La première nuit, un traitement simulé a été administré ; la deuxième nuit, une stimulation par ultrasons a été utilisée. Cela a permis aux chercheurs de comparer les changements chez les mêmes individus.

Les résultats se sont révélés particulièrement frappants en ce qui concerne le sommeil paradoxal. Le délai avant la première apparition de la phase de sommeil paradoxal a été raccourci d’environ 43 minutes au total. Parallèlement, la proportion de sommeil paradoxal par rapport à la durée totale du sommeil a augmenté d’environ 4,6 %, soit environ 16 minutes. Ces changements ont été observés aussi bien chez les participants en bonne santé que chez le groupe présentant des troubles du sommeil.

Selon les chercheurs, la stimulation n’a pas modifié de manière fondamentale l’architecture globale du sommeil. Les phases de sommeil telles que N1, N2 et N3, ainsi que l’efficacité globale du sommeil, n’ont pas présenté de changements significatifs. Le nombre de réveils nocturnes est également resté pratiquement inchangé. Les résultats suggèrent donc que la stimulation pourrait influencer le sommeil paradoxal de manière relativement ciblée sans modifier de manière significative le rythme global du sommeil.

Pourquoi le sommeil paradoxal est-il si important ?

Le sommeil paradoxal est la phase de sommeil au cours de laquelle les rêves vifs sont particulièrement fréquents. En même temps, il représente bien plus que la simple phase pendant laquelle nous rêvons. Pendant le sommeil paradoxal, le cerveau est actif à bien des égards. La recherche associe notamment cette phase de sommeil au traitement des expériences émotionnelles, aux processus mémoriels et à l’adaptation au stress.

C’est pourquoi les scientifiques s’intéressent de plus en plus à la question de savoir si les modifications du sommeil paradoxal sont également liées à la santé mentale. Des perturbations du sommeil paradoxal sont observées dans des troubles tels que la dépression, les troubles anxieux et le syndrome de stress post-traumatique (SSPT).

Toutefois, cette nouvelle étude ne démontre pas que le fait de prolonger le sommeil paradoxal permette automatiquement de traiter la dépression, les troubles anxieux ou le SSPT. Elle apporte plutôt des premières preuves techniques indiquant que cette phase de sommeil peut être influencée de manière ciblée à l’aide d’un système portable et non invasif.

Preuves des effets sur le stress et le traitement émotionnel

Les chercheurs n’ont donc pas limité leur étude au sommeil lui-même. Chez les participants en bonne santé, ils ont également observé des modifications de la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) à la suite de la stimulation. La variabilité de la fréquence cardiaque décrit les fluctuations temporelles entre les battements cardiaques individuels. Elle est souvent utilisée comme indicateur de la capacité du système nerveux autonome à s’adapter de manière flexible à différentes sollicitations. Dans le groupe de participants en bonne santé, la VFC a augmenté après la stimulation. En revanche, cet effet n’était pas clairement observable chez les participants souffrant de troubles du sommeil. De plus, les chercheurs ont mené des études d’imagerie cérébrale à la suite de l’étude sur le sommeil. Celles-ci ont révélé des changements d’activité dans des régions cérébrales spécifiques impliquées dans le traitement des stimuli émotionnels.

Ces résultats sont intéressants mais doivent être interprétés avec prudence. L’étude portait sur un petit nombre de participants et n’était pas conçue pour prouver que NEUSLeeP permet de traiter les troubles de santé mentale. Gregory Fonzo, l’un des co-chercheurs principaux, a décrit le sommeil paradoxal comme un élément important du traitement des émotions et de l’adaptation au stress. Les chercheurs espèrent donc qu’une intervention ciblée sur cette phase du sommeil pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour le traitement de certaines pathologies à l’avenir.

Ni médicaments, ni chirurgie

L’un des avantages potentiels de cette technologie est qu’elle ne nécessite ni médicament ni intervention chirurgicale. Les méthodes conventionnelles de stimulation ciblée de régions profondes du cerveau impliquent parfois l’utilisation d’électrodes implantées. Ces procédures peuvent être très précises, mais nécessitent une intervention chirurgicale. NEUSLeeP, en revanche, adopte une approche non invasive : l’énergie ultrasonore est focalisée depuis l’extérieur sur une région spécifique du cerveau.

À long terme, cela pourrait s’avérer particulièrement intéressant pour des applications nécessitant des traitements répétés. Parallèlement, cette stimulation très peu invasive est l’un des aspects qui devra être examiné de plus près dans le cadre de futures études.

Dans la présente étude, les participants ont indiqué que le patch était confortable, et seuls quelques effets secondaires ont été observés. Cependant, l’étude portait sur un petit nombre de participants et n’a duré que deux nuits. On ne peut donc pas encore en tirer de conclusions quant à la sécurité d’une utilisation à long terme ou régulière.

Ce que les chercheurs doivent encore découvrir

Ces résultats doivent donc être considérés avant tout comme une première validation de principe. Les chercheurs doivent désormais vérifier si les effets observés peuvent être confirmés auprès de groupes de patients plus importants et plus diversifiés. La question de savoir si une amélioration ciblée du sommeil paradoxal entraîne réellement des bénéfices à long terme pour la santé présente un intérêt particulier. Pour y répondre, il ne suffit pas de montrer simplement que les personnes entrent plus rapidement dans la phase de sommeil paradoxal ou y restent légèrement plus longtemps.

Les études futures devront donc également examiner si cela conduit à des améliorations, par exemple, de la qualité du sommeil, du bien-être diurne, de la gestion du stress ou de certains symptômes de troubles de santé mentale. L’équipe prévoit de mener d’autres études, notamment auprès de personnes souffrant d’insomnie chronique, de dépression et de syndrome de stress post-traumatique. Les scientifiques entrevoient également des applications potentielles dans la surveillance du sommeil à domicile, la recherche neuroscientifique et les traitements personnalisés du sommeil.

Le patch ne constitue pas encore une aide au sommeil toute faite

Aussi prometteurs que soient les premiers résultats, NEUSLeeP ne doit pas être considéré pour l’instant comme un traitement prêt à l’emploi contre les troubles du sommeil. L’étude n’a porté que sur 28 participants, et l’intervention sur le sommeil a été testée au cours d’une seule nuit à l’aide d’une stimulation par ultrasons, comparée à un groupe placebo. On ne comprend pas encore entièrement pourquoi cette stimulation modifie le sommeil paradoxal. Les chercheurs supposent que cet effet s’exerce par l’intermédiaire de réseaux complexes au sein du cerveau. Cependant, le mécanisme exact fait encore l’objet d’études plus approfondies.

Néanmoins, cette étude montre que les technologies portables modernes vont de plus en plus au-delà de la simple mesure du sommeil. À l’avenir, elles pourraient potentiellement être utilisées pour influencer spécifiquement certaines activités cérébrales pendant le sommeil. Pour les personnes souffrant de troubles du sommeil, cet appareil ne constitue pas encore un traitement disponible. Pour la recherche sur le sommeil, cependant, NEUSLeeP représente une nouvelle approche intéressante, notamment parce qu’il combine mesure et stimulation ciblée au sein d’un seul système portable. Des études futures devront désormais déterminer si cette avancée technique peut effectivement déboucher sur un traitement sûr et efficace pour les personnes souffrant de troubles du sommeil ou de troubles psychiques.