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Les astronautes qui vont explorer Mars dormiront-il pendant une grande partie du voyage ? C'est la solution proposée par une société spatiale américaine, SpaceWorks, qui a reçu un prix de la NASA pour ses travaux sur le sujet, et qui a fait le point sur leur avancement cette semaine au congrès international astronautique de Toronto (IAC). Il ne s'agit pas là de cryogénie, cette quasi-congélation qui descend le corps à très basses températures et qui nous ferait penser à Hibernatus, mais bien d'un sommeil se rapprochant plutôt de celui de l'hibernation naturelle de certains animaux. La méthode n'a donc rien à voir avec des techniques beaucoup plus lourdes comme celle du "corps refroidi" développée dans certains hôpitaux américains.

180 jours de sommeil

La technologie proposée par SpaceWorks se base sur des méthodes déjà utilisées en médecine : elle combine l' hypothermie thérapeutique, similaire à celle qui est utilisée aujourd'hui en réanimation dans les hôpitaux avec la nutrition parentérale (alimentation artificielle par voie intraveineuse).

Schématiquement, on va légèrement diminuer la température du corps jusqu'à ce qu'elle atteigne 32 à 34 degrés. Le métabolisme se réduit, et la personne sombre dans l'inconscience. L'état de sommeil léthargique peut être obtenu par diverses technologies, par exemple l'injection de produits, ou encore en plaçant sur le corps des packs de gel refroidissant.

Un voyage de deux ans et demi

Pour définir le projet, l'équipe de SpaceWorks s'est basée sur une future mission classique projetée par la NASA. Deux vaisseaux cargos seront envoyés en amont, l'un atterrissant sur la planète, l'autre restant en orbite. Ces engins automatisés emporteront tout ce qui sera nécessaire aux astronautes durant leur séjour sur place. Le vaisseau habité proprement dit partira ensuite, d'une orbite terrestre basse. Le voyage aller durera 180 jours, idem pour le retour. Le séjour sur place serait de 500 jours.

La différence dans les propositions de SpaceWorks réside dans l'architecture du vaisseau habité. Celui-ci aura bien sûr un module pour l'équipage, en apesanteur, dont le design est issu des modules d'équipage actuels de la station spatiale internationale. Dans ce module, on trouvera les alcôves pouvant accueillir jusqu'à six astronautes, les circuits fermés de production d'oxygène et de recyclage de l'eau, ainsi que les réserves d'alimentation intraveineuse. Un "bras-robot" se chargera des manipulations, l'état des astronautes sera monitoré en permanence, et ils auront même des stimulations électriques pour prévenir l'atrophie musculaire. Des sas donneront sur le module martien, ainsi que sur le module de redescente une fois revenus en orbite terrestre.

Un vaisseau plus léger, plus sûr

La NASA a été sensible aux atouts de cette proposition, puisqu'elle l'a récompensée en 2013 par un NIAC awards, prix destiné à encourager l'innovation pour la conquête spatiale. Intitulé officiellement " Habitat de transfert induisant la léthargie pour la stase humaine vers Mars", le projet va permettre de réduire la surface habitable nécessaire de manière substantielle : on pourrait passer d'un volume habitable de 200 mètres cube à seulement 20 mètres cube. On n'aurait également pas besoin de prendre en compte toutes les fournitures qu'aurait nécessité un équipage éveillé pendant tout le voyage (nourriture, salle de gym, cuisines, etc).

La réduction de la taille et de la masse de l'habitat aurait des conséquences sur le coût : moins de matériaux à mettre en orbite, puissance moindre pour propulser l'engin. On peut aussi penser qu'en libérant de la charge utile, on pourrait emmener davantage d'équipements utiles une fois arrivés sur Mars, et même doubler la taille de l'équipage. Cela permettrait également d'avoir de meilleurs boucliers antiradiation, la surface à protéger étant moindre...

Enfin, et ce n'est pas négligeable, cela minimiserait les problèmes psychologiques inévitables lors d'un long voyage en milieu confiné.

Des techniques déjà utilisées

Tout n'est pas encore défini dans ce projet. Il faut trouver la meilleure technique pour plonger l'équipage dans le sommeil, mais aussi étudier les conséquences à long terme de la léthargie sur l'homme, voir comment elle pourrait influer sur les capacités des astronautes à réagir ensuite, étudier un réveil accéléré en cas d'urgence... Mais ce que l'on sait déjà c'est que des êtres humains sont déjà passés par plusieurs cycles d'hypothermie thérapeutique sans conséquences néfastes sur leur santé, y compris à long terme.

"Notre approche est basée sur l'extension des pratiques médicales actuelles et évite les défis souvent associés à la cessation d'activité métabolique de la cryogénie," explique Mark Schaffer, de SpaceWorks, à Discovery News. Il sera cependant nécessaire de développer la technique : "On n'a jamais eu besoin de garder quelqu'un en léthargie pour plus de sept jours", reconnaît-il. "Pour les futurs voyages habités vers Mars, il nous faudra repousser cela à 90 ou 180 jours, ce sont les types de temps de mission dont nous parlons."

Du temps, ils en ont encore devant eux pour fignoler leur projet : la NASA ne prévoit ses missions martiennes habitées que dans les années 2030. Mais si cette technologie est adoptée, elle pourrait aussi ouvrir en grand les portes vers l'exploration du système solaire : pourquoi pas des missions vers Europe, Titan... ou encore plus loin ?

Le blog de Jean-Paul Fritz sur le site du "Nouvel Obs" : Chroniques de l'Espace-Temps

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Les astronautes iront-ils sur Mars en dormant ?

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Les astronautes qui vont explorer Mars dormiront-il pendant une grande partie du voyage ? C'est la solution proposée par une société spatiale américaine, SpaceWorks, qui a reçu un prix de la NASA pour ses travaux sur le sujet, et qui a fait le point sur leur avancement cette semaine au congrès international astronautique de Toronto (IAC).

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Nous passons le tiers de notre vie à dormir, ce temps passé en sommeil n'est pas du temps perdu, c'est un temps indispensable de reconstruction et de régénération. Depuis une vingtaine d'années les chercheurs ont avancé sur la connaissance et le rôle du sommeil, essentiellement en observant ce qui se passe quand on ne dort pas , ou quand on ne dort pas assez.

Les effets du manque de sommeil :

Le manque de sommeil se traduit par des troubles de l'humeur (irritabilité, instabilité émotionnelle), une instabilité motrice, des difficultés à fixer son attention, des troubles de la sensibilité (fourmillement des extrémités, augmentation de la sensibilité à la douleur...), des troubles visuels (picotements oculaires, flous visuels...), des troubles de la pensée (ralentissement de l'idéation, difficultés à assembler les idées, suggestibilité accrue...), des troubles de la mémoire, une sensation de fatigue avec des troubles de la vigilance et une somnolence. Ces troubles disparaissent aussitôt que la personne a pu dormir autant que de besoin.

Le sommeil et l'attention :

Chez les enfants le manque de sommeil peut-être particulièrement problématique. Selon une étude aux USA, les élèves souffrant de troubles du sommeil ont plus de "chances" de se voir attribuer de mauvaises notes dans certaines matières comme les maths, la lecture ou l'écriture.

Les experts préconisent une durée de sommeil entre 11 et 13 heures pour les maternelles et les CP et une durée de 10-11 heures pour les élèves en école primaire.

Privation de sommeil et obésité :

Depuis la première étude de Locard en 1992, proposant un lien entre la durée du sommeil et l'obésité chez l'enfant, plusieurs équipes ont tenté de clarifier l'existence de ce lien.

À l'heure actuelle, plus de doute : il y a une relation négative entre la durée du sommeil et l'obésité.

Le mécanisme de ce lien a été étudié dans le cadre du Wisconsin Sleep Cohort Study. L'association entre une durée de sommeil de moins de 8 heures et l'obésité est confirmée. À partir des travaux du groupe de Chicago, dirigé par Eve Van Cauter, il a été établi expérimentalement qu'une privation de sommeil aiguë était responsable d'une altération du métabolisme glucidique. Les personnes ayant une durée de sommeil de 5 heures avaient une diminution de la leptine et une augmentation de la ghreline. Or la leptine et la ghreline sont les hormones régulatrices de l'appétit. Les changements observés sont associés à une augmentation de l'appétit, expliquant l'augmentation de poids observé chez les courts dormeurs.

Ainsi on peut faire un parallélisme, en particulier aux USA, entre l'épidémie d'obésité et la privation de sommeil. Et ce constat est particulièrement vrai pour l'enfant.

Un rôle dans la régulation cardiaque et immunitaire, l'équilibre de l'humeur et la prévention de la maladie d'Alzheimer

La privation de sommeil a également des conséquences dans la régulation immunitaire : baisse des lymphocytes et altération des autres systèmes de l'immuno-régulation. L'organisme sera notamment plus sensible aux infections et aux cancers hormono-dépendants ; ainsi, les cancers du sein et de la prostate seront plus fréquents chez les personnes en privation de sommeil. Concernant les maladies neuro-dégénératives, pendant les périodes de sommeil, certaines zones cérébrales sont le lieu d'un lavage neuronal qui élimine les substances amyloïdes et les protéines tau impliquées dans les maladies comme l'Alzheimer. Cette fonction de nettoyage se réalise exclusivement pendant le sommeil. Enfin, on peut ajouter qu'un sommeil trop réduit, voire trop fractionné, va plus facilement faire le lit des dépressions.

La privation de sommeil est-elle un mal moderne ?

Les études actuelles montrent une diminution générale du temps moyen de sommeil et plus particulièrement pour certaines classes d'âge. En particulier chez les adolescents, on a montré qu'ils ne dorment que 7 heures 45 en moyenne durant la semaine, alors que les besoins de sommeil se situent entre 9 et 10 heures par nuit. Du fait du coucher tardif propre à cette tranche d'âge (15-25 ans), il existe donc une privation de sommeil chez les adolescents contraints de se lever tôt pour suivre leur scolarité, mais ayant une vie sociale conforme aux normes de l'adolescence. Ainsi depuis les années 1970, les adolescents ont perdu en moyenne 2 heures de sommeil par nuit.

La privation chronique de sommeil est fréquemment retrouvée chez les conducteurs professionnels (surtout chauffeurs de poids lourds) mais aussi dans d'autres professions naturellement exposées telles que les travailleurs postés (travaillant par postes alternants comme les 3 x 8 ) et les travailleurs de nuit. La plupart des études montrent que ces travailleurs à horaires décalés dorment en moyenne une à deux heures de moins par 24 heures. Il en résulte une privation chronique de sommeil incomplètement compensée lors des périodes de repos.

Vous êtes atteints de troubles du sommeil ? Testez votre sommeil avec notre questionnaire en ligne.

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Quel est le rôle du sommeil ? Quels effets peuvent avoir sa privation ?

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Nous passons le tiers de notre vie à dormir, ce temps passé en sommeil n'est pas du temps perdu, c'est un temps indispensable de reconstruction et de régénération. Depuis une vingtaine d'années les chercheurs ont avancé sur la connaissance et le rôle du sommeil, essentiellement en observant ce qui se passe quand on ne dort pas , ou quand on ne dort pas assez.

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Un Français sur cinq souffre d'insomnie ou d'un sommeil de mauvaise qualité qui se traduit par des difficultés d'endormissement, des réveils multiples dans la nuit, ou un réveil trop précoce le matin. Inévitablement, les troubles de sommeil entraînent fatigue, irritabilité, sautes d'humeur, se répercutent sur la mémoire ou la concentration. La Journée internationale du sommeil nous rappelle pourquoi il est important de bien dormir.

Alors que le 13 mars se tient la Journée internationale du qui vise à souligner l'importance de bien sur la santé, voici quatre études récentes qui soulignent les effets positifs du sur le bien-être.

Le sommeil pour améliorer la santé intestinale

De nombreuses recherches se sont récemment intéressées aux effets de la santé intestinale sur notre bien-être. Les résultats d'une étude publiée l'année dernière dans la revue ont montré qu'une mauvaise nuit de sommeil avait des effets néfastes sur la santé digestive, pouvant ainsi entraîner d'autres problèmes de santé.

Bien que cette étude se soit limitée au stade préliminaire et qu'elle n'ait suivi que 26 hommes, les chercheurs ont trouvé qu'augmenter l'efficacité du sommeil (le pourcentage de temps passé à lorsqu'on est au lit) et la totale de sommeil permettait de diversifier et d'améliorer le microbiome digestif. En effet, plus les digestives sont diversifiées, plus la générale est susceptible d'être bonne.

Le sommeil pour avoir le moral au beau fixe

Des recherches ont par ailleurs montré qu'un repos suffisant pouvait contribuer au bien-être mental, notamment chez les enfants et les adolescents. Dans une récente parue cette année menée sur 799 enfants, âgés de six à douze ans, ceux qui dormaient le moins enregistraient le risque le plus conséquent de développer des troubles de la santé mentale.

Les garçons qui dormaient le moins d'heures voyaient augmenter leurs risques de troubles du comportement . De plus, les filles et les garçons qui dormaient le moins augmentaient leur risque de troubles émotionnels à l'avenir. Une autre , publiée l'année dernière, qui avait suivi 110.496 étudiants supérieurs avait montré que le manque de sommeil était associé à une de troubles du bien-être mental et à l'augmentation de sentiments allant de la dépression à la colère en passant par l'anxiété et le désespoir.

Le sommeil pour protéger le cœur

De plus en plus d'études s'intéressent aux effets du sommeil sur la santé cardiaque. Une menée cinq années durant auprès de 1.992 hommes et femmes, âgés de 45 à 84 ans, a trouvé que les participants qui n'enregistraient pas des horaires réguliers de sommeil et de coucher-lever doublaient leur risque d'événement cardiovasculaire en comparaison avec les personnes qui adoptaient des rythmes de plus réguliers.

L'année dernière, une vaste qui a suivi 461.347 individus âgés de 40 à 69 ans avait aussi montré que le fait de dormir moins de six heures par nuit était associé à un risque augmenté de 20 % de crise cardiaque en comparaison avec les personnes qui dormaient entre six et neuf heures par nuit. En revanche, les sujets qui dormaient plus de neuf heures par nuit voyaient leur risque cardiovasculaire augmenter de 34 %.

Le sommeil pour optimiser les performances

Le manque de sommeil pourrait avoir des effets sur les résultats scolaires des enfants, mais aussi sur l'efficacité au travail des . Une vaste étude menée auprès de 49.050 enfants âgés de six à dix-sept ans a montré que ceux qui enregistrent un nombre suffisant d'heures de sommeil sont 44 % plus susceptibles de montrer de l'intérêt et de la curiosité d', plus enclins à faire leurs devoirs (+33 %), ils se soucient plus de réussir à l'école (+28 %) et sont plus susceptibles (+14 %) de finir les tâches commencées que les enfants qui ne dorment pas assez.

Une américaine qui a analysé les effets de 24 heures de privation de sommeil sur 234 adultes a montré que le manque de repos pouvait abaisser nos de mener à bien des tâches et entraîner des erreurs au travail allant de la simple étourderie à l'erreur potentiellement dangereuse.

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Journée internationale du sommeil : pourquoi il est important de mieux dormir

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Un Français sur cinq souffre d'insomnie ou d'un sommeil de mauvaise qualité qui se traduit par des difficultés d'endormissement, des réveils multiples dans la nuit, ou un réveil trop précoce le matin. Inévitablement, les troubles de sommeil entraînent fatigue, irritabilité, sautes d'humeur, se répercutent sur la mémoire ou la concentration.

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Il a 17 ans lorsqu'il ose un pari fou : rester 264 heures sans dormir. Soit onze jours et onze nuits ! En 1965, aidé par deux copains qui l'empêchent de piquer le moindre petit roupillon en le suivant partout, y compris aux toilettes, Randy Gardner devient le détenteur officiel du record de veille. Il devrait le rester : les expériences sur la longue privation de sommeil ont depuis été interdites car elles sont trop dangereuses. Elles perturbent si fort la personne qui s'y prête qu'elles pourraient la conduire au délire, si ce n'est même à la mort. Pourtant, Randy a plutôt bien vécu son exploit, selon William Dement, le chercheur qui le suivait.

Il est vrai qu'à un moment, l'adolescent fluet s'est pris pour un autre - Paul Lowe, une star du foot américain du genre malabar - et qu'à d'autres moments, il était rongé du soupçon que l'équipe qui l'entourait se moquait de lui ; mais ses hallucinations et accès de paranoïa sont restés assez limités.

Rester plusieurs jours sans dormir, voilà qui arrangerait beaucoup de monde. Sauveteurs chargés de retrouver des survivants (après un séisme, par exemple), militaires durant la bataille, espions, chirurgiens, chauffeurs d'autocar, aviateurs... alignent souvent plus de 24 heures de travail d'affilée. Mais rien ne sert de rester éveillé si c'est pour accumuler les bourdes ! Or, c'est ce qui se passe. De nombreuses études attestent qu'un médecin ou une infirmière qui a dormi moins de quatre heures la nuit précédente commet deux fois plus d'erreurs au travail que ceux qui ont dormi au moins sept heures. En 2009, un avion s'est crashé avec ses cinquante passagers dans la région de New-York parce que le pilote n'avait pas assez dormi. Enfin, pendant la guerre du Golfe de 1990-1991, des soldats américains qui avaient repéré sur leurs écrans un ennemi en approche l'ont brièvement perdu de vue ; et quand ils ont cru le retrouver, ils ont tiré... en fait, sur leurs propres troupes. L'enquête a révélé qu'ils étaient en manque de sommeil.

Moins de 4 heures de sommeil = 2 fois plus d'erreurs !

Pour tous ces professionnels, savoir rester éveillé longtemps tout en gardant ses facultés intactes est un atout précieux. Voilà pourquoi la question a beaucoup été étudiée, notamment dans le milieu militaire. Les toutes premières expériences, menées dès les années 1890 par le médecin russe Marie de Manacéine, ont mis en évidence les conséquences dramatiques de la privation de sommeil : les chiots qui y étaient soumis mouraient en quelques jours, et l'autopsie révélait d'importantes lésions au cerveau. Mêmes résultats sur des rats, placés sur des petits radeaux flottants où ils n'avaient pas assez de place pour s'allonger, ce qui les forçait à rester éveillés. Plus de doute possible : pour ces animaux, ne pas dormir pendant longtemps était la mort assurée.

Chiots, chats et rats succombent en quelques jours ...

Un bad trip (" mauvais voyage ") que certains hommes aussi expérimentent malgré eux sans espoir de retour. Il souffrent de la forme aiguë d'une maladie rare : la chorée fibrillaire de Morvan. Elle provoque d'involontaires secousses musculaires, qui, lorsqu'elles sont généralisées et fréquentes, interdisent tout sommeil. En 1970, un homme de 27 ans atteint de cette maladie est hospitalisé au Laboratoire du sommeil du docteur Michel Jouvet, à Lyon. Profitant de la triste occasion, le chercheur équipe son crâne d'électrodes.

L'enregistrement des ondes émises par son cerveau apporte la preuve qu'en quatre mois, le jeune homme a à peine fermé l'œil - 26 minutes de sommeil quotidien en moyenne -, et ce malgré les doses de cheval de tranquillisants et d'anesthésiants qui lui ont été administrés. Michel Jouvet note, à son grand étonnement, que le patient ne semble pas particulièrement fatigué, sa mémoire et ses capacités intellectuelles ne sont pas altérées. Mais à la tombée de la nuit, il a des hallucinations : une fois il déclare qu'il va chasser le faisan, une autre qu'il va faire un
tour sur la Lune... L'infortuné jeune homme meurt à la fin de l'année. Mais nul ne sait si c'est la maladie elle-même ou l'insomnie qui l'a tué. Chez l'humain en bonne santé, en effet, on n'a pas de preuve formelle que l'insomnie totale soit mortelle. Les longues privations de sommeil étant interdites depuis longtemps, les expériences plus récentes - dans le domaine militaire, notamment - ont porté sur des périodes limitées à trois ou quatre jours.

Les yeux qui picotent, puis les hallus, à la fin, le délire...

Ces études indiquent qu'au bout de 26 heures d'éveil en moyenne, des troubles se font sentir. Ils commencent de manière anodine : les yeux qui picotent, la mauvaise humeur, l'incapacité à tenir en place. Puis l'attention faiblit, le cœur bat plus vite, la température du corps augmente. Viennent alors les hallucinations. Après 48 heures d'éveil, les performances baissent d'environ 30 à 40 %. Au-delà de 72 heures, des troubles du comportement vous rendent complètement non opérationnel.

Mais à quoi est-ce dû ? Dès le début du XX siècle, les médecins avaient une idée sur la question. Quand Henri Piéron injectait, dans le cerveau de chiens normalement reposés, du liquide extrait de cerveaux de chiens que l'on avait forcés à marcher toute la nuit, ceux-ci se mettaient à pioncer illico. D'où l'hypothèse que l'activité et l'éveil entraînent l'accumulation dans le cerveau de substances hypnogènes, c'est-à-dire donnant envie de dormir. Mais il a fallu attendre les années 1990 pour identifier l'une d'entre elles : l'adénosine. Déchet fabriqué par les cellules quand elles brûlent de l'énergie, l'adénosine est produite en grande quantité pendant l'éveil, trop vite pour que les mécanismes de dégradation empêchent son accumulation. En revanche, la nuit, sa production chute, et la dégradation en vient à bout. L'adénosine intervient dans de nombreux circuits de communication cérébraux ; son accumulation pourrait bien être responsable de certaines conséquences négatives de la privation de sommeil. Cette action est contrée par un excitant notoire : la caféine.

Une autre substance s'accumule dans le cerveau pendant l'éveil : la sérotonine. Elle transmet de l'information d'un neurone à l'autre (c'est donc un neurotransmetteur), et elle est impliquée dans la régulation de l'humeur. Ceux qui n'ont pas assez dormi lui doivent peut-être leur humeur de dogue ! La sérotonine sert également à fabriquer la mélatonine, substance sensible à la lumière du jour qui joue le rôle d'horloge biologique dans notre corps, cette horloge qui règle la succession des moments d'éveil et de sommeil ( voir p. 17 ). La découverte du rôle de ces deux hypnogènes pose cependant plus de questions qu'elle n'en résout : ils sont tous deux impliqués dans les communications entre un nombre incalculable de neurones, et identifier leur rôle exact s'apparente à reconstituer un puzzle de plusieurs millions de pièces !

Impératif n° 1 : recharger les batteries dès que possible !

Reste que les scientifiques ont tiré quelques enseignements des expériences menées. Le plus importan : dès que le sommeil commence à manquer, il faut profiter de la moindre occasion pour aller dormir et recharger ses batteries. Quand ce n'est pas possible et que l'urgence de la situation l'impose, certaines molécules agissant sur le cerveau aident à maintenir l'éveil. Il y a, bien sûr, la caféine, utilisée depuis la nuit des temps et présente dans le café, le thé, le guarana ou la noix de kola. Mais on a fait mieux depuis. Ainsi, en 1991, pendant la guerre du Golfe, l'armée française a testé sur environ un millier de soldats une molécule appelée modafinil (voir encadré p. 42), dont les propriétés avaient été découvertes incidemment par un laboratoire français. Ce test secret avait été baptisé " opération dauphin ". En avalant deux à trois comprimés par jour, les soldats restaient éveillés plus de 72 heures sans fatigue. Depuis, son usage a été autorisé pour traiter les maladies se manifestant par un excès de sommeil (hypersomnie). Même si son mode d'action reste mystérieux, cette molécule ne semble pas laisser trop de séquelles.

Car, tant qu'elles ne durent pas trop longtemps, les privations de sommeil n'ont apparemment pas de conséquences à moyen terme.

Et à long terme ?

Les effets à long terme, eux, ne sont pas connus. Le manque de sommeil est en tout cas rapidement récupéré en une ou deux nuits. Rappelons ainsi qu'après son exploit, Randy Gardner a dormi, la première nuit, 14 heures et 40 minutes ; mais que dès la deuxième nuit, il redescendait à 8 heures ; et tout de suite, les symptômes du manque de sommeil s'évanouissaient.

Un journaliste américain a récemment retrouvé Randy. Il a plus de 60 ans et se porte bien.

À ceci près qu'il souffre d'insomnies. Normal, à son âge, diront certains...

REMERCIEMENTS : DR ROGER GODBOUT (LABORATOIRE DE RECHERCHE SUR LE SOMMEIL, À MONTRÉAL) PHOTO : MAGGIE STEBER / NATIONAL GEOGRAPHIC STOCK

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Il a 17 ans lorsqu'il ose un pari fou : rester 264 heures sans dormir. Soit onze jours et onze nuits ! En 1965, aidé par deux copains qui l'empêchent de piquer le moindre petit roupillon en le suivant partout, y compris aux toilettes, Randy Gardner devient le détenteur officiel du record de veille.

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Combien de temps peut-on survivre sans dormir?

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NOS CONSEILS SANTÉ - Le record de temps passé sans dormir est de 11 jours. Le manque ou la privation chronique de sommeil peut avoir de graves conséquences.

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D'abord, tous les animaux ont quelque chose dans leur cycle quotidien qui ressemble à du sommeil, du petit vers nématode aux mammifères, en passant par la mouche drosophile, l'abeille, les mollusques ou les poissons. Chez les mammifères, ce sont les espèces considérées comme des proies qui dorment le moins longtemps. Mais même celles qui dorment le moins, comme la girafe par exemple, un 2 heures de sommeil quotidien leur est quand même nécessaire. Aucune espèce ne semble donc échapper à ce besoin de dormir, ce qui pointe vers un rôle plus important qu'un simple repos quand il n'y a rien d'autre à faire.

Ensuite, une autre manière d'évaluer le caractère essentiel du sommeil est de regarder les conséquences de son absence ou de son manque. Dans les années '80 et '90, des expériences pas très gentilles chez les rats ont montré que la privation totale de sommeil entraîne la mort au bout d'un mois environ. Les animaux privés de sommeil s'alimentaient davantage mais leur température corporelle baissait. Cette observation trahit un sérieux dérèglement du métabolisme. Chez l'humain, on sait à quel point les troubles du sommeil peuvent avoir toutes sortes d'effets néfastes. Quand on ne dort pas assez, c'est d'abord la vigilance, la concentration et la capacité de réfléchir qui sont diminuées. On observe ensuite un ralentissement des réflexes, des troubles de la mémoire, de la fatigue musculaire, des sautes d'humeur, voire de l'agressivité et de la difficulté à se situer dans le temps ou l'espace. Et quand on en manque vraiment beaucoup, ça peut aller jusqu'à des hallucinations. En fait, le manque de sommeil serait la cause cachée de la majorité des " erreurs humaines " qui provoquent des accidents. Et manquer de sommeil sur le long terme peut être encore plus grave. Le manque de sommeil perturbe des mécanismes régulateurs qui se mettent normalement en branle durant la nuit, de sorte qu'il favoriserait des problèmes de santé chroniques comme l'obésité, le diabète ou l'hypertension.

Un autre indice qui porte à penser que le sommeil joue un ou des rôles essentiels est le phénomène de rebond compensatoire que l'on observe après une privation de sommeil. Tout le monde sait par exemple que le lendemain d'une nuit blanche, on va avoir tendance à dormir beaucoup plus longtemps que notre durée habituelle. Et c'est particulièrement vrai pour ce qu'on appelle le sommeil profond (ou sommeil lent), le plus réparateur de nos sommeils. Il y a aussi le sommeil paradoxal, celui où notre cerveau démontre une forte activité et où l'on fait nos rêves les plus complexes et fantaisistes. Si l'on prive des gens uniquement de sommeil paradoxal en les réveillant dès que l'on voit sur leur électroencéphalogramme que leur cerveau entre dans cette phase, que va-t-on observer ? Étonnamment, après deux semaines de ce traitement, durant lesquelles le sujet n'a pratiquement pas eu de sommeil paradoxal, on note peu ou pas d'effet néfaste sur son comportement. Mais durant les nuits suivant la fin de l'expérience, on observe durée de sommeil paradoxal très supérieure à la normale, comme si le cerveau avait besoin de récupérer ce temps de sommeil paradoxal perdu. Encore une fois, des choses indispensables semblent se dérouler durant la nuit pour qu'on cherche ainsi à les récupérer par la suite.

Or dans une étude publiée en 2009, Giorgio Gilestro ainsi que Cirelli et Tononi se sont intéressés à la façon dont l'éveil et le sommeil affectent les connexions nerveuses entre les neurones, les synapses, chez la mouche drosophile. Ils ont constaté que les niveaux de protéines des composants clés des synapses de leur cerveau étaient élevés après le réveil et faibles après le sommeil. Ces changements étaient liés à ce qu'on identifie à du sommeil chez la drosophile, et non à l'heure de la journée. La diminution des marqueurs synaptiques pendant le sommeil se faisait également de manière progressive durant le sommeil, et celui-ci était nécessaire à leur déclin. Ils en concluaient que le sommeil semblait participer à une certaine " restauration synaptique " altérée par les activités durant l'éveil de la mouche.

C'est ainsi que durant les années qui ont suivi, Cirelli et Tononi ont élaboré leur " synaptic homeostasis hypothesis " en la présentant par exemple dans la revue Neuron en 2014 sous le titre " Sleep and the Price of Plasticity: From Synaptic and Cellular Homeostasis to Memory Consolidation and Integration ". Pour le dire vite, l'hypothèse de l'homéostasie synaptique propose que le sommeil est ni plus ni moins que le prix payé par notre cerveau pour sa plasticité, sa capacité d'apprendre. Durant la journée, les apprentissages que fait tout animal nécessite le renforcement de certaines synapses. Mais cette augmentation de l'efficacité synaptique à différents endroits dans le cerveau a des coûts énergétiques accrus et surtout une saturation des capacités d'apprentissage due à une baisse de sélectivité des synapses à renforcer.

D'où leur proposition que le sommeil diminuerait le poids de ces phénomènes de plasticité dans nos neurones en " renormalisant " à la baisse la force de nos synapses à chaque nuit. Ils ont ainsi estimé que la surface du bout de l'axone et de l'épine dendritique qui se font face (et qui forment la synapse) augmenterait d'environ 20% durant le jour. Et l'inverse se produirait durant la nuit, c'est-à-dire une diminution d'environ 20% de la surface synaptique chez pratiquement toutes nos synapses. Peut-être pas celles renforcées la veille et qui correspondent à un apprentissage ayant une valeur importante pour nous, mais du moins de l'immense majorité des autres, correspondants à tous les détails non nécessaires encodés par notre cerveau durant une journée. De sorte qu'après une bonne nuit de sommeil, le sentiment de " reset " que l'on ressent parfois en se levant pourrait être pas seulement une impression, mais quelque chose de bien réel qui s'est passé durant la nuit dans nos synapses !

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Le sommeil, un prix à payer pour la plasticité de notre cerveau ?

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À 75 ans, un humain a dormi environ 25 années ! Ce n'est quand même pas rien de passer 8 heures par jours sur le dos, presqu'immobile, à dormir et à rêver. Pourquoi le sommeil semble-t-il si essentiel ?