Tout au long de la journée, le cerveau humain absorbe un torrent de connaissances, traite l'information et apprend, avant de «s'éteindre» pendant la nuit. Une nouvelle recherche explique ce processus en action. Les images microscopiques de synapses - la jonction entre deux cellules nerveuses - ont été montrées pour se développer avec une stimulation pendant la journée et se rétrécir avec le sommeil, réinitialisant ainsi le cerveau prêt pour le lendemain.

Les images microscopiques ont montré que les synapses se rétrécissent avec le sommeil et poussent lorsqu'elles sont éveillées.

Crédit d'image: Wisconsin Center for Sleep and Consciousness

Les scientifiques de l'École de médecine et de santé publique de l'Université du Wisconsin ont mené une étude de 4 ans qui démontre le fonctionnement de l'hypothèse de l'homéostasie synaptique (SHY).

Les résultats de l'étude ont été publiés dans le journal Science .

SHY est une théorie proposée par le Dr Chiara Cirelli et le Dr Giulio Tononi, tous deux du Wisconsin Center for Sleep and Consciousness. Cirelli et Tononi spéculent que le sommeil est le prix que nous devons payer pour les cerveaux qui sont souples et capables d'apprendre de nouvelles choses à plusieurs reprises.

La stimulation constante de la synapse pendant les heures de réveil entraîne une croissance de plus en plus forte, et on pense que cette expansion joue un rôle clé dans la mémoire et l'apprentissage. Pour s'assurer que la synapse ne devient pas saturée et la signalisation neurale et les mémoires effacées, SHY indique que cette croissance doit être contrebalancée.

Le sommeil est considéré comme le contrepoids idéal et le temps idéal pour le processus de renormalisation. Au cours du sommeil, les gens sont moins conscients des «ici et maintenant» et peuvent bloquer le monde extérieur, qui peut équilibrer et restaurer la synapse.

À mesure que les synapses deviennent plus fortes et plus efficaces, elles augmentent. En revanche, à mesure qu'ils s'affaiblissent, les synapses se réduisent en taille.

Cirelli et Tononi visaient à tester leur théorie en analysant si la taille des synapses change entre les heures de sommeil et de veille.

Le sommeil a entraîné une diminution de près de 20 pour cent de la taille des synapses

L'analyse a porté sur 4 années de recherche et de nombreux spécialistes. L'équipe a utilisé une technologie avec une résolution spatiale élevée (appelée microscopie électronique 3-D à balayage en série) pour photographier, reconstruire et étudier deux zones du cortex cérébral dans le cerveau d'une souris. La technologie leur a permis de reconstituer 6 920 synapses et de prendre des mesures de leur taille.

L'équipe ne savait pas si la souris qu'ils examinaient était une souris bien reposée ou une souris éveillée, afin de s'assurer que les résultats n'étaient pas influencés.

Les résultats de la recherche montrent que la taille des synapses est en corrélation avec la quantité de sommeil que la souris avait eu précédemment à l'image capturée. On a trouvé quelques heures de sommeil pour réduire la taille des synapses de 18% dans les deux zones du cortex cérébral. Les changements ont également été confirmés pour être proportionnels à la taille des synapses.

Alors que la mise à l'échelle a eu lieu dans environ 80 pour cent des synapses, la mise à l'échelle était sélective et les plus grandes synapses ne suivaient pas le même schéma. La mise à l'échelle peut ne pas avoir eu lieu dans les synapses plus grandes, car elles pourraient être liées aux traces de mémoire les plus stables.

Cela montre, dans des termes ultrastructuraux sans équivoque, que l'équilibre de la taille et de la force synaptiques est perturbé par le réveil et restauré par le sommeil. Il est remarquable que la grande majorité des synapses dans le cortex subissent un si grand changement de taille sur quelques heures de réveil et de sommeil ".

Dr. Chiara Cirelli

"Extrapolant de souris à humains, nos résultats signifient que chaque nuit, des trillions de synapses dans notre cortex pourraient devenir plus minces de près de 20 pour cent", conclut Tononi.

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