Qu’est-ce qui est venu en premier, le sommeil ou le cerveau? –

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  • Restez éveillé trop longtemps et penser correctement peut devenir extrêmement difficile. Heureusement, quelques clins d’œil de sommeil suffisent souvent pour remettre notre cerveau en état de marche. Mais quand et pourquoi les animaux ont-ils commencé à avoir besoin de sommeil? Et avoir un cerveau est-il même une condition préalable?

    Dans une étude qui pourrait aider à comprendre l’origine évolutive du sommeil chez les animaux, une équipe internationale de chercheurs a montré que de minuscules hydres aquatiques présentent non seulement des signes d’un état de sommeil malgré l’absence de système nerveux central, mais répondent également aux molécules. associé au sommeil chez les animaux plus évolués.

    «Nous avons maintenant des preuves solides que les animaux doivent avoir acquis le besoin de dormir avant d’acquérir un cerveau», déclare Taichi Q. Itoh, professeur adjoint à la faculté des arts et des sciences de l’Université de Kyushu et responsable de la recherche rapportée dans Progrès scientifiques.

    Alors que le comportement de sommeil a également été récemment trouvé chez des méduses, un parent des hydres et un membre du phylum Cnidaria, la nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Kyushu au Japon et de l’Institut national des sciences et de la technologie d’Ulsan en Corée a révélé que plusieurs produits chimiques provoquant la somnolence et le sommeil même chez l’homme avait des effets similaires sur l’espèce Hydra vulgaris.

    “Sur la base de nos découvertes et des rapports précédents concernant les méduses, nous pouvons dire que l’évolution du sommeil est indépendante de l’évolution du cerveau”, déclare Itoh.

    «De nombreuses questions subsistent sur la façon dont le sommeil est apparu chez les animaux, mais les hydres fournissent une créature facile à manipuler pour étudier plus en détail les mécanismes détaillés produisant le sommeil chez les animaux sans cervelle pour aider peut-être un jour à répondre à ces questions.

    De seulement quelques centimètres de long, les hydres ont un réseau diffus de nerfs mais n’ont pas la centralisation associée à un cerveau.

    Bien que le sommeil soit souvent surveillé en fonction de la mesure des ondes cérébrales, ce n’est pas une option pour les petits animaux sans cervelle.

    En guise d’alternative, les chercheurs ont utilisé un système vidéo pour suivre les mouvements afin de déterminer quand les hydres étaient dans un état semblable au sommeil caractérisé par un mouvement réduit – qui pourrait être perturbé par un flash de lumière.

    Au lieu de se répéter toutes les 24 heures comme un rythme circadien, les chercheurs ont découvert que les hydres présentent un cycle de quatre heures d’états actifs et de sommeil.

    Plus important encore, les chercheurs ont découvert de nombreuses similitudes liées à la régulation du sommeil au niveau moléculaire et génétique, indépendamment de la possession d’un cerveau.

    L’exposition des hydres à la mélatonine, un somnifère couramment utilisé, augmentait modérément la quantité et la fréquence du sommeil, tandis que le neurotransmetteur inhibiteur GABA, un autre produit chimique lié à l’activité du sommeil chez de nombreux animaux, augmentait considérablement l’activité du sommeil.

    D’autre part, la dopamine, qui provoque l’excitation chez de nombreux animaux, favorise en fait le sommeil dans les hydres.

    «Alors que certains mécanismes du sommeil semblent avoir été conservés, d’autres peuvent avoir changé de fonction au cours de l’évolution du cerveau», suggère Itoh.

    De plus, les chercheurs pourraient utiliser les vibrations et les changements de température pour perturber le sommeil des hydres et induire des signes de privation de sommeil, les obligeant à dormir plus longtemps le lendemain et même en supprimant la prolifération cellulaire.

    En étudiant de plus près, les chercheurs ont découvert que la privation de sommeil entraînait des changements dans l’expression de 212 gènes, dont un lié à PRKG, une protéine impliquée dans la régulation du sommeil chez un large éventail d’animaux, y compris les souris, les mouches des fruits et les nématodes.

    La perturbation d’autres gènes de mouches des fruits semblant partager une origine évolutive commune avec les gènes liés au sommeil dans les hydres a modifié la durée du sommeil chez les mouches des fruits, et une enquête plus approfondie sur ces gènes peut aider à identifier les gènes actuellement inconnus liés au sommeil chez les animaux avec cerveau.

    «Pris dans leur ensemble, ces expériences fournissent des preuves solides que les animaux ont acquis des mécanismes liés au sommeil avant le développement évolutif du système nerveux central et que beaucoup de ces mécanismes ont été conservés au fur et à mesure que le cerveau évoluait», explique Itoh.

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