Le lien entre odorat et santé progressivement décodé

SCIENCE 13.05.2014
Chaque molécule odorante volatile se lie à de nombreux récepteurs olfactifs au niveau des narines, générant un réseau complexe d’informations. En outre, certaines d’entre elles présentent des similitudes avec des molécules capables d’interagir avec des protéines impliquées dans le métabolisme. La description des liens entre odorat et santé progresse.


Un vaste réseau de récepteurs olfactifs situés dans la couche de cellules qui tapissent les narines traite différemment chaque odeur. C’est ce que montrent des chercheurs Inserm qui ont dressé une carte virtuelle de ces réseaux. Pour cela, ils ont intégré et analysé des centaines d’études sur les associations entre des molécules odorantes et leurs interactions avec ces récepteurs.

Cet exercice ambitieux avait un objectif : mieux comprendre comment fonctionne le système olfactif à partir de données déjà publiées solides mais éparses. "Nous savions que pour une senteur donnée, plusieurs individus évoquent des notes odorantes différentes, plus ou moins fruitées, agréables... Nous suspections donc qu’une molécule odorante pouvait se lier à plusieurs récepteurs olfactifs avec l’un d’entre eux majoritaire", explique Olivier Taboureau*, co-auteur des travaux. Cette notion, associée aux données disponibles sur les interactions entre des molécules odorantes et les quelques 400 types de récepteurs olfactifs de l’organisme, a permis aux auteurs de dresser une carte prédictive des récepteurs activés pour une odeur donnée. Le schéma obtenu montre un réseau de points plus ou moins gros, reliés entre eux, illustrant l’importance du recrutement des récepteurs impliqués dans la reconnaissance d’une odeur donnée.
Pour vérifier leur modèle, les chercheurs ont ensuite demandé à une équipe de l’Inra de Dijon de le tester in vitro. En laboratoire, les chercheurs ont exposé des molécules odorantes à des récepteurs olfactifs et ont regardé auxquels elles se liaient. En comparant les résultats obtenus à ceux prévus par le programme, ils ont été agréablement surpris par la convergence des résultats.

Influence possible des odeurs sur des fonctions métaboliques
Mais leurs travaux ne s’arrêtent pas là. Compte tenu de l’association entre la modification ou perte d’odorat et certaines maladies (notamment Alzheimer), la même équipe Inserm a dans un second temps évalué les interactions possibles entre ces molécules odorantes et l’organisme. Pour cela, ils ont tout simplement comparé leur structure avec celle de plus d’un million de molécules chimiques déjà connues interagissant avec des protéines du corps.

Ce travail leur a permis de constater que quatre molécules odorantes retrouvées dans des fruits, plantes, et additifs alimentaires pouvaient interagir avec les récepteurs 1 aux cannabinoïdes et les récepteurs nucléaires PPARd, impliqués dans le métabolisme, notamment dans la satiété. "Ces résultats suggèrent un effet possible de certaines molécules olfactives sur la satiété. Une hypothèse qui reste à démontrer", résume Olivier Taboureau. "Ce travail, assez fondamental à ce stade, permet de mieux comprendre le fonctionnement du système olfactif et permettra, sans doute, dans un second temps de décrypter les mécanismes associant certaines maladies et l’odorat", conclut le chercheur.
Note
*unité 973 Inserm/Université Paris Diderot, Paris

Source
K. Audouze et coll. Identification of Odorant-Receptor Interactions by Global Mapping of the Human Odorome. PLoS ONE 9(4): e93037. doi:10.1371/journal.pone.0093037

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Les acides gras, essentiels au système nerveux…de l’intestin (aussi)

COMMUNIQUÉ | 09 NOV. 2015 - 16H02 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)

NEUROSCIENCES, SCIENCES COGNITIVES, NEUROLOGIE, PSYCHIATRIE | PHYSIOPATHOLOGIE, MÉTABOLISME, NUTRITION


Comment le défaut d’un acide gras explique la maladie de Crohn ?
Deux équipes de recherche de l’Inserm viennent de montrer qu’un défaut de production par l’intestin d’un « messager » lipidique, était associé à la maladie de Crohn, une maladie inflammatoire chronique de l’intestin (MICI) fréquente et très invalidante. Ce messager, dérivé d’un acide gras essentiel, régule la perméabilité de la barrière intestinale et pourrait ainsi devenir une cible de choix dans la prise en charge des MICI. Ces travaux éclairent aussi d’un jour nouveau le rôle des cellules gliales entériques. A l’égal de leurs homologues du système nerveux central, trop longtemps considérés comme jouant un « second rôle », les cellules gliales de l’intestin commencent à dévoiler leur « jeu » en réalité indispensable à l’homéostasie intestinale. Le détail de ces travaux est publié dans Gastroenterology.

 
Le système nerveux entérique joue un rôle central dans le contrôle de l’homéostasie des fonctions digestives telles que la motricité ou encore le contrôle des fonctions de la barrière épithéliale intestinale. Ce système nerveux intégratif, situé tout le long du tube digestif, est constitué de neurones et de cellules gliales. Le rôle des cellules gliales entériques reste encore largement à découvrir. Un nombre croissant d’études montrent qu’elles régulent, de manière analogue aux astrocytes du cerveau, les fonctions des neurones entériques mais aussi de la barrière épithéliale intestinale telles que la prolifération des cellules épithéliales, leur migration, la perméabilité (paracellulaire et transcellulaire) ainsi que les processus de réparation. Les cellules gliales régulent ces fonctions via la libération de différents gliomédiateurs dont certains dérivés lipidiques des acides gras polyinsaturés (AGPI) n-6.
 
Par ailleurs, les atteintes des cellules gliales entériques (CGE) dans des pathologies associées à des dysfonctions de la barrière intestinale, restent limitées à la description de modification d’expression de marqueurs gliaux. Ces dysfonctions de la barrière intestinale (augmentation de la perméabilité, défaut de réparation) sont reconnues comme pouvant jouer un rôle clef dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) en participant au déclenchement des rechutes. Réduire ces dysfonctions est aussi un mécanisme d’action probable des biothérapies utilisées dans la prise en charge des MICI.
 
Dans ce contexte Malvyne Rolli Derkinderen et Michel Neunlist, chercheurs de l’Unité mixte de recherche Inserm-Université de Nantes « Neuropathies du système nerveux entérique et pathologies digestives », et leurs collaborateurs de l’Institut de Recherche en Santé Digestive de Toulouse Purpan, ont cherché dans un premier temps à caractériser la production de médiateurs lipidiques dérivés des n-6 dans les cellules gliales entériques animales et humaines. Ils ont ensuite analysé l’impact des dérivés des AGPI majoritairement produits sur des fonctions de la barrière épithéliale intestinale, et, enfin, ont mis en évidence le défaut de production de l’un d’entre eux chez les patients atteints de maladie de Crohn.


En vert : en situation physiologique, les cellules gliales entériques produisent des dérivés lipidiques dont la 15-HETE qui renforce l’étanchéité de la barrière épithéliale intestinale et empêche le passage de pathogène.
En rouge : au cours de la Maladie de Crohn, il existe un déficit de production gliale de 15-HETE qui conduit à une augmentation de la perméabilité de la barrière et facilite le passage de pathogènes. Ceci contribuerait aux rechutes de la maladie ou à sa sévérité.


Ainsi les chercheurs ont montré que les CGE humaines (et de rat) sont capables de produire des AGPI n-6, et notablement le 15-HETE, synthétisé par la 15-lipoxygenase-2. Ce 15-HETE renforce la barrière épithéliale intestinale en diminuant la perméabilité paracellulaire in vivo et in vitro, en particulier en augmentant l’expression de molécules des jonctions serrées dont la Zonula Occludens-1.
Dans des CGE isolées de patients atteints par la Maladie de Crohn, les chercheurs ont mis en évidence un défaut de production de 15-HETE associé à une perte de la capacité des CGE à contrôler la perméabilité de la barrière épithéliale intestinale.

Ces travaux identifient donc les AGPI n-6 comme source de dérivés aux effets potentiellement bénéfiques sur les fonctions de la barrière épithéliale intestinale dans les MICI. Pour Camille Pochard et Sabrina Coquelorge, les 2 premières auteures, « ces résultats contribuent à la fois à renforcer le rôle des cellules gliales en particulier et du système nerveux entérique en général dans les processus physiopathologiques des MICI et aussi d’identifier de nouvelles cibles d’intérêt thérapeutique».

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Sommeil

Sous titre
Faire la lumière sur notre activité nocturne

Une fonction encore mystérieuse, mais déterminante pour notre santé : Nous passons près d'un tiers de notre vie assoupi. Mémoire et apprentissage, métabolisme, immunité… même si beaucoup d'hypothèses doivent encore être confirmées, et si d'autres ne manqueront pas d'être formulées, il est parfaitement établi que le sommeil est crucial pour de nombreuses fonctions biologiques. L'enjeu est de taille : la fréquence des troubles du sommeil, qui touchent une part importante de la population, a augmenté ces dernières décennies. Elle interroge l'évolution à venir de notre état de santé.
Les enjeux de la recherche : Parce que le sommeil influence la santé et les risques d'accidents, il est essentiel de comprendre ce qui en détermine précisément la qualité ou la durée. Avec l'essor des neurosciences, les progrès s'accélèrent. De quoi affirmer, encore plus fermement, l'importance d'une bonne nuit de sommeil.
       

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Dossier réalisé en collaboration avec Pierre-Hervé Luppi, responsable de l'équipe Physiopathologie des réseaux neuronaux du cycle sommeil du Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (Unité Inserm 1028)

Comprendre le sommeil



Le sommeil correspond à une baisse de l'état de conscience qui sépare deux périodes d'éveil. Il est caractérisé par une perte de la vigilance, une diminution du tonus musculaire et une conservation partielle de la perception sensitive.

Lent, profond, paradoxal, les visages du sommeil sont multiples
Schématiquement, le sommeil correspond à une succession de 3 à 6 cycles successifs, de 60 à 120 minutes chacun. Un cycle est lui-même constitué d'une alternance de sommeil lent et de sommeil paradoxal, correspondant chacun à une activité cérébrale différente mise en évidence par électroencéphalographie (EEG) : sur le tracé, les ondes électriques qui parcourent le cerveau et qui témoignent de l'activité neuronale ont un aspect différent selon la phase de sommeil. Lors de la phase d’éveil, par exemple, elles sont courtes et fréquentes.
*         Le sommeil lent porte ce nom car il est caractérisé par des ondes lentes. Il comporte lui-même plusieurs stades : après une phase de transition (N1) de quelques minutes, séparant la veille et le sommeil, la phase de sommeil léger (N2) s'installe. Elle est suivie par une phase de sommeil progressivement plus profond (N3) qui dure plusieurs dizaines de minutes. Pendant cette période, l'EEG montre la présence d'ondes de grande amplitude et de faible fréquence. L'imagerie fonctionnelle montre une consommation en oxygène réduite et donc un métabolisme cérébral ralenti. Le tonus musculaire est lui-aussi diminué, mais encore partiellement présent, pouvant expliquer les épisodes de somnambulisme (voir plus loin).
*         Le sommeil paradoxal correspond à une période durant laquelle l'activité cérébrale est proche de celle de la phase d'éveil. Il est aussi appelé période REM (Rapid Eye Movement), en raison de fréquents mouvements oculaires rapides (sous les paupières fermées). A l'inverse, le tonus musculaire est totalement aboli durant cette phase, en dehors de quelques mouvements des extrémités. Parallèlement, la pression artérielle et le rythme respiratoire connaissent de fréquentes fluctuations. Le sommeil paradoxal est en outre propice aux rêves : il regroupe les rêves les plus intenses et ceux dont on peut garder le souvenir une fois éveillé. Des rêves peuvent aussi survenir au cours du sommeil lent léger, mais ils sont moins intenses et correspondent moins à une représentation onirique de réalisations ou d'actions qu’à des idées abstraites.

Infographie illustrant les différents stades du sommeil et de l'éveil enregistrés sur un sujet, par électroencéphalogramme, pendant la nuit. Le sommeil se compose du sommeil paradoxal, de la transition éveil-sommeil (stade1), du sommeil lent léger (stade2) et du sommeil lent profond (stade3). Au fur et à mesure de la nuit, le sommeil lent profond diminue au profit du sommeil lent léger. © Inserm/Pinci, Alexandra

Le rythme de sommeil n'est jamais figé
Le rythme de sommeil varie en premier lieu au cours d'une même nuit : schématiquement, les premiers cycles sont essentiellement constitués de sommeil lent profond, tandis que la fin de nuit fait la part belle au sommeil paradoxal. Et si la nuit précédente a été mauvaise, le sommeil lent sera d'autant plus profond la nuit suivante.
Le sommeil varie également au cours de la vie : le sommeil lent est plus profond durant la croissance, jusque vers l'âge de 20 ans environ. A mesure que l'on vieillit, celui-ci devient minoritaire et laisse la place à un sommeil lent, plus léger, expliquant l'augmentation des troubles du sommeil avec l'avancée en âge. Parallèlement, le sommeil paradoxal est plus long dans les premières années de vie. Sa durée se réduit à l’âge adulte.
Enfin, la quantité nécessaire et la qualité de sommeil varient grandement d'une personne à l'autre. L'environnement, l'hygiène et le rythme de vie jouent un rôle sur la capacité à dormir et bien récupérer lors d’une nuit de sommeil. La génétique aiderait quant à elle à différencier les lève-tôt des couche-tard, ou les gros des petits dormeurs. Les petits dormeurs présenteraient notamment des phases de sommeil léger très courtes. Mais quelle que soit la durée de sommeil nécessaire à chacun, celle du sommeil profond
sommeil profond
Phase du sommeil primordiale pour le repos de l'organisme, caractérisé par une baisse de l'activité physiologique et cérébrale.
serait relativement constante, tandis que les durées de sommeil léger et de sommeil paradoxal varieraient.

Comment étudie-t-on le sommeil ?
L'examen de référence est la polysomnographie. Il permet d'obtenir un hypnogramme, c'est à dire un enregistrement de plusieurs paramètres, obtenu à l'aide d'électrodes placés au niveau du crâne et de différentes parties du corps : l'activité cérébrale (par EEG), l’activité musculaire (électromyogramme) et les mouvements oculaires (électro-oculogramme). Ces données vont permettre de suivre et d'identifier les différentes phases de sommeil. Parallèlement, le rythme cardiaque, le rythme respiratoire et les mouvements des jambes sont également enregistrés afin de caractériser certains troubles ou certaines pathologies nocturnes.
D'autres approches sont utilisées afin d'explorer les troubles du sommeil : un agenda du sommeil permet aux personnes concernées de consigner leurs habitudes de sommeil et d'éveil, de coucher et de lever, pour mieux décrire d'éventuelles insomnies. L'actimétrie, qui enregistre les mouvements corporels grâce à un bracelet porté au poignet, permet également de mieux caractériser les alternances veille-sommeil au cours de la journée. Par ailleurs, des tests itératifs de latence d'endormissement (TILE) sont indiqués dans l'exploration de la narcolepsie et des tests de maintien d'éveil (TME) le sont pour évaluer la somnolence diurne et la propension au sommeil.
Enfin, les techniques d'imagerie médicale (IRM, scanner), et a fortiori celles d'imagerie fonctionnelle (PET scan, IRM fonctionnelle
IRM fonctionnelle
Technique d’imagerie médicale utilisée pour étudier le fonctionnement du cerveau.
, magnétoencéphalographie), offrent aux chercheurs les moyens d'étudier précisément les caractéristiques et le rôle de chacune des phases de sommeil, tout en identifiant les structures cérébrales impliquées.

L'endormissement : un phénomène complexe
Le sommeil ne survient pas qu'en raison d'un état de fatigue. L’hygiène de vie, les consommations (alcool, substances excitantes...), l’environnement immédiat (lumière, bruit…) peuvent influencer la capacité d’un individu à s’endormir. Mais biologiquement, cette phase nécessite aussi la convergence de plusieurs acteurs :
*         des processus homéostasiquesprocessus homéostasiquesProcessus physiologique qui permet de maintenir un équilibre nécessaire à un fonctionnement normal.

, qui accroissent le besoin du sommeil à mesure que la période de veille se prolonge
*         des processus circadiens, qui visent à synchroniser l’organisme et le sommeil sur l’alternance jour-nuit
Les processus homéostasiques, maître du sommeil lent
La régulation du sommeil est d'abord sous la dépendance de certains facteurs produits au cours de la journée (interleukine-1, prostaglandine D2, somatolibérine...), dont la pression favoriserait progressivement la survenue du sommeil. Parmi eux, l'adénosine jouerait un rôle central. Produit lors de l'éveil, son accumulation favoriserait le sommeil. En effet, elle inhiberait progressivement le fonctionnement cérébral jusqu'au déclenchement du sommeil. Dès lors, l'adénosine est progressivement éliminée au cours de la nuit. Expérimentalement, plus la dette de sommeil est importante, plus le taux en adénosine est élevé et plus les ondes du sommeil lent profond sont intenses : il s’agirait d’un mécanisme permettant au cerveau de rattraper son retard.

Le système circadien, maître de l’horloge biologique
Physiologiquement, le rythme circadien est propre à chacun : avec une rythmicité proche de 24 heures, il varie en réalité de quelques dizaines de minutes d'un individu à l'autre. Plusieurs facteurs interviennent donc pour le réguler plus finement, parmi lesquels :
*         Les cellules ganglionnairescellules ganglionnairesNeurones de la rétine qui reçoivent l’information visuelle provenant des photorécepteurs pour les transmettre au cerveau, via notamment le nerf optique.

à mélanopsine
*         Le cyclage jour-nuit de notre organisme dépend des cellules ganglionnaires à mélanopsine de la rétine. En pratique, on sait aujourd'hui que celles-ci n'ont qu'un rôle partiel sur l'induction du sommeil. En effet, les expériences conduites sur des sujets isolés de la lumière du soleil durant plusieurs jours consécutifs montrent qu’une alternance veille-sommeil proche de celle vécue habituellement subsiste malgré tout. Le déclenchement du sommeil est donc un phénomène endogène qui est maintenu en l'absence de lumière. Les cellules ganglionnaires à mélanopsine ont essentiellement pour rôle de transmettre l'information sur l'alternance jour-nuit à des structures cérébrales impliquées dans d'autres fonctions. Néanmoins, l'usage tardif d'écrans ou de lumière LED, riches en lumière bleue, stimule ces cellules et perturbe le sommeil.
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*         La mélatonine
*         L'induction du sommeil est également sous la dépendance hormonale de la mélatonine. Appelée communément hormone du sommeil, la mélatonine est produite en situation d'obscurité, en début de nuit, par la glande pinéale (ou épiphyse), située à l'arrière de l'hypothalamus. A l'inverse, lorsque les cellules rétiniennes perçoivent la lumière, sa synthèse est inhibée. Lorsqu'elle est libérée en début de nuit, elle favorise le déclenchement du sommeil. Avec le vieillissement, la production de mélatonine est de moins en moins efficace. C'est ce qui explique de nombreux troubles du sommeil liés à l'âge.
*          
*         Les gènes horloge
*         Une quinzaine de gènes horloges (CLOCK, BMAL, Per, Cry, Reverb…) ont une expression qui est modulée selon l'information reçue par les cellules rétiniennes, la mélatonine et d’autres facteurs synchroniseurs (activité physique, prise alimentaire...). Exprimés au niveau des noyaux suprachiasmatiques, ils conduisent à la transmission de messages à plusieurs horloges secondaires situés au niveau cérébral, permettant la régulation du sommeil, mais aussi de nombreuses autres fonctions rythmées par le cycle circadien (production de cortisol, d'ACTH, d'hormone de croissance…). Expérimentalement, la destruction des noyaux suprachiasmatiques chez l'animal permet de maintenir l'alternance entre veille et sommeil, mais selon un rythme désorganisé et saccadé au cours de la journée. Notre horloge interne fonctionnerait donc comme un organisateur des moments de veille et de sommeil.

Le sommeil, c'est la santé

Le sommeil représente la forme la plus aboutie du repos. Il permettrait ainsi à l'organisme de récupérer, que ce soit sur le plan physique ou mental. Dans ce processus, le sommeil lent jouerait un rôle particulier puisque les ondes lentes sont d'autant plus intenses et élevées que la quantité ou la qualité du sommeil ont été mauvaises la nuit précédente. Le sommeil permettrait aussi de réduire le métabolisme et de préserver l'énergie (rôle homéostasique). Ainsi, la température corporelle s'abaisse autour de 36°C durant la nuit.
A la fin du 19e siècle, les premières expériences de privation du sommeil conduites sur plus de trois jours ont notamment décrit une altération des capacités mnésiques et du temps de réaction motrice, des hallucinations et une baisse de la température corporelle. Celles qui ont été conduites par la suite ont confirmé le rôle du sommeil dans les phénomènes de concentration, d'apprentissage, de mémorisation ou d'orientation.
Dès les années 1980, il est devenu de plus en plus évident que le sommeil n'était pas uniquement utile à la mémoire et à la récupération. Son rôle serait particulièrement important pour la santé. Grâce aux travaux étudiant l'altération de l'état de santé des personnes souffrant de troubles du sommeil, il a été possible de mettre en exergue qu'une mauvaise qualité/quantité de sommeil accentue le risque d'irritabilité, de symptômes dépressifs, mais aussi de prise de poids, d'hypertension ou d'infection. Des données qui permettent de conforter l'idée communément admise selon laquelle les personnes fatiguées ont un risque accru de tomber malade...

Sommeil, maturation cérébrale et apprentissage
Les données d'imagerie décrivent qu'un nouvel apprentissage est associé, au cours de la nuit suivante, à l'augmentation du nombre d'épines dendritiques, les excroissances qui connectent les neurones adjacents entre eux et facilitent le passage d'informations de l'un à l'autre. Ces mécanismes expliquent probablement pourquoi un nouveau-né a besoin de dormir deux fois plus longtemps qu'un adulte.

Sommeil et métabolisme
La privation de sommeil augmente l'appétit en modulant les hormones qui le régulent (leptine, ghréline, orexine). L'augmentation des apports, combinée à la fatigue et la somnolence diurne, se traduit par une baisse des dépenses énergétiques durant les phases d'éveil, d'où un risque de prise de poids. D'ailleurs, les données épidémiologiques montrent une corrélation entre la durée de sommeil moyenne d'une population et son indice de masse corporelle
indice de masse corporelle
Définit la corpulence d’une personne. Il correspond au poids (en kg) divisé par le carré de la taille (en cm).
(IMC
IMC
Définit la corpulence d’une personne. Il correspond au poids (en kg) divisé par le carré de la taille (en cm).
).
Parallèlement, la diminution de la durée de sommeil perturbe le rythme circadien qui régule la synthèse de certaines hormones comme le cortisol ou l'hormone de croissance, impliquées dans le métabolisme du glucose. Ce phénomène favoriserait l'apparition d'une intolérance au glucose et l'évolution progressive vers le diabète de type 2, indépendamment de la prise de poids proprement dite. L'implication du sommeil dans d'autres aspects de la santé cardiovasculaire reste, elle, à mieux décrire et comprendre.

Sommeil et immunité
Dans les années 1970, des travaux ont suggéré qu'un facteur S, issu de la paroi bactérienne, avait la capacité de réguler le sommeil. Cette hypothèse a depuis été battue en brèche, mais elle a donné lieu à une intensification de la recherche dédiée aux relations entre sommeil, infection et immunité. Et si les connaissances sont encore incomplètes, de nombreuses données expérimentales permettent de tisser de premiers liens : la production de certains médiateurs de l'immunité aurait ainsi un rythme circadien. La nature ou le nombre de cellules immunitaires comme les leucocytes
leucocytes
Aussi appelés globules blancs, ce sont des cellules du système immunitaire.
ou les lymphocytes NK
lymphocytes NK
Cellules immunitaires capables de tuer des cellules tumorales ou infectées.
seraient altérés par la privation de sommeil. Enfin, en activant des médiateurs de l'immunité pro-inflammatoire (interleukine 1, TNF alpha…), certains épisodes infectieux viraux ou bactériens favoriseraient l'allongement de la durée de sommeil.

Le rêve, un phénomène encore mystérieux
A la célèbre théorie psychanalytique de Sigmund Freud, qui voit dans le rêve l'expression inconsciente de désirs et de sentiments refoulés, de nombreuses hypothèses se sont ajoutées depuis.
Les unes estiment que les rêves permettent de mémoriser des évènements, des sentiments ou des apprentissages. En témoigne l'implication de plusieurs zones corticales (dont la région frontale) qui ont un rôle dans la parole, la mémoire, la prise de décision ou les mouvements. D'autres jugent que les rêves permettent d'intégrer ou réviser des comportements innés ou acquis par leur répétition inconsciente au cours du rêve.
A l'inverse, certaines hypothèses soutiennent que le rêve n'est qu'une activité liée au réveil : il serait en réalité l'expression d'une réactivation brutale de la conscience au cours de laquelle cette dernière percevrait de manière désorganisée l'activité cérébrale inconsciente qui a eu lieu au cours de la nuit. A moins qu'il ne s'agisse finalement que d'une activité cérébrale aléatoire, sans organisation ni objets particuliers ? Pour l'heure, les neurosciences permettent davantage de formuler ces hypothèses que de les vérifier.


Les troubles du sommeil, fléau des sociétés modernes...

Les pathologies liées au sommeil rassemblent à la fois des troubles spécifiques du rythme du sommeil et des affections d'origines diverses qui se manifestent lors du sommeil :
Les insomnies
Il n'existe pas une, mais des insomnies : certaines sont ponctuelles, d'autres chroniques. Certaines sont caractérisées par des difficultés d’endormissement, d'autres par des réveils nocturnes ou par une sensation de sommeil non récupérateur. Elles se distinguent également par la nature de leurs facteurs déclenchants : facteurs cognitifs ou somatiques internes, ou facteurs extérieurs perturbant le déclenchement ou le maintien du sommeil (hygiène de vie, lumière, utilisation tardive d'écrans ou pratique tardive du sport, prise de certains médicaments…).
Pour en savoir plus, consulter le dossier Insomnie
Les hypersomnies et narcolepsie
L'hypersomnie se caractérise par un besoin excessif de sommeil et des épisodes de somnolence excessive durant la journée, malgré une durée de sommeil normale ou élevée. C'est un symptôme qui touche plus de 5% de la population adulte. Parmi les différents types d'hypersomnie, la narcolepsie, encore appelée maladie de Gélineau, est un trouble de l’éveil rare qui touche 0,026 % de la population et se déclenche essentiellement chez les adolescents et les jeunes adultes. Cette maladie sévère, d'origine auto-immune probable, se manifeste par des accès brutaux et irrépressibles de sommeil au cours de la journée. S’y ajoutent des hallucinations (rêves éveillés) et des attaques de cataplexie au cours desquelles un relâchement musculaire brusque survient.

Les troubles du rythme circadien
Ces troubles surviennent suite au dérèglement de notre horloge biologique. Ceux qui n'ont pas sommeil avant une heure avancée de la nuit présentent un retard de phase, tandis que ceux qui souffrent d'un syndrome d’avance de phase ont des difficultés à rester éveillées au-delà de 19h. Il peut exister des troubles épisodiques, liés par exemple à un décalage horaire. Mais d'autres sont spécifiques, comme le syndrome hyper-nycthéméral, touchant les personnes aveugles qui ne perçoivent pas l'alternance veille-sommeil. Généralement, ces personnes ont un rythme circadien voisin de 25 heures, au lieu des 24 heures habituelles. Dans tous les cas, ces troubles sont liés à la perturbation de la chronobiologie et peuvent, en conséquence, engendrer des répercussions somatiques diverses.
Pour en savoir plus, consulter le dossier Chronobiologie

L'apnée obstructive du sommeil
L'apnée du sommeil est un trouble respiratoire dont la fréquence augmente avec l'âge, le surpoids et, a fortiori, l'obésité. Durant la nuit, de courtes apnées (de quelques millisecondes à quelques secondes) surviennent en raison de l'obstruction de la gorge par la langue et par le relâchement des muscles du pharynx. Elles aggravent à terme le risque cardiovasculaire et favorisent, de par les micro-éveils qu'elles induisent, une fatigue et une somnolence diurne.
Pour en savoir plus, consulter le dossier Apnée du sommeil

Les parasomnies
Les parasomnies correspondent à un ensemble de phénomènes anormaux se produisant lors de la phase de sommeil lent profond ou lors du sommeil paradoxal.
Au cours du sommeil lent profond, les parasomnies les plus fréquentes sont le somnambulisme, le bruxisme (grincement des dents), la somniloquie (paroles), les terreurs nocturnes (fréquentes chez les enfants, à cheval entre le somnambulisme et la somniloquie) ou l'énurésie (pipi au lit). Au cours du sommeil paradoxal, il s'agit de mouvements violents (Trouble du comportement en sommeil paradoxal, TCSP), de bruits non articulés produits par le dormeur (catathrénie) ou de comportements sexuels inconscients (sexsomnies).
Les parasomnies ont parfois une composante génétique, mais elles sont le plus souvent favorisées par des éléments extérieurs qui perturbent l'organisation normale du sommeil (intensité, durée et articulation des phases de sommeil) : maladie neurodégénérative, stress, fièvre, certains médicaments… Les sexsomnies seraient par exemple favorisées par le traitement dopaminergique
dopaminergique
Relatif à la dopamine ou au cellules sécrétant cette hormone.
des sujets parkinsoniens.

Le syndrome des jambes sans repos
Le syndrome des jambes sans repos (SJRS ou maladie de Willis-Ekbom) est caractérisé par un besoin irrépressible de bouger les jambes, associé à (ou provoqué) par des sensations désagréables au niveau des membres inférieurs : on parle parfois d’« impatiences ».  Ces symptômes, qui se manifestent habituellement pendant les périodes de repos ou d’inactivité, s’intensifient en soirée et au cours de la nuit. Ils perturbent l’endormissement et, dans les cas les plus sévères, entraînent des perturbations marquées du sommeil (désorganisation et fragmentation du sommeil).
Le mécanisme de la maladie n’est pas encore élucidé, mais il implique vraisemblablement une dysfonction du système dopaminergique.  Certaines formes de SJSR seraient secondaires à une insuffisance rénale chronique terminale, une grossesse, une carence en fer ou à la prise de certains médicaments (antihistaminiques, neuroleptiques
neuroleptiques
Médicaments utilisés pour combattre les troubles mentaux.
, antidépresseurs...). Plusieurs gènes de prédisposition, dont l'expression modifie la transmission dopaminergique, ont également été identifiés.

Les enjeux de la recherche

Poursuivre le développement des techniques d'investigation du sommeil
Avec les nouvelles techniques d'imagerie et d'imagerie fonctionnelle, les connaissances sur le sommeil ont beaucoup progressé ces dernières années. Mais de nouvelles approches permettent aujourd’hui de passer de l’analyse de l'activité cérébrale globale (ou par régions anatomiques), à celle des mécanismes à l'échelle du neurone ou du réseau de neurones :
Grâce à des électrodes implantées dans le cerveau d’animaux, il est en effet désormais possible de suivre l’activité des réseaux neuronaux actifs au cours des différentes phases de sommeil. Ce type de données peut aussi être obtenue chez des patients souffrant d'épilepsie sévère et ayant bénéficié d'une implantation d'électrodes cérébrales à visée thérapeutique. L'enregistrement de leur activité cérébrale permet de récupérer des informations précieuses concernant l’humain, et d’identifier la nature des neurotransmetteurs
neurotransmetteurs
Petite molécule qui assure la transmission des messages d'un neurone à l'autre, au niveau des synapses.
impliqués.
Depuis quelques années, la recherche en neurosciences a en outre connu un réel bouleversement : des techniques expérimentales développées chez l'animal permettent désormais de manipuler précisément un type particulier de neurones ou une petite zone du cerveau. Avec l'optogénétique, les neurones/zone d'intérêt en question sont transfectés par un gène codant pour une protéine photo-activable. La lumière émise par une fibre optique permet ensuite d’activer ou d’inhiber spécifiquement ces neurones, et ainsi d'en étudier leur rôle ou leur fonctionnement. La chémogénétique repose sur le même principe, mais en utilisant une molécule chimique capable de moduler l’activité des neurones exprimant les récepteurs de cette molécule.

Mieux comprendre les relations entre sommeil et santé
Le sommeil n'a pas encore livré tous les secrets : En matière de mémorisation, les données expérimentales ont pour l'heure des difficultés à distinguer le rôle spécifique de chacune des phases de sommeil sur ce processus. Si le sommeil lent semble bien impliqué dans les processus de mémorisation, le sommeil paradoxal ne serait pas en reste : en effet, il constitue la majeure partie du temps de sommeil des nouveau-nés et des enfants en bas âge. Et le perturber ou le supprimer engendre des troubles de l'architecture cérébrale chez le rat. De plus en plus de données permettent donc aujourd’hui de lui attribuer un rôle grandissant dans certains processus de mémorisation, et notamment ceux de la mémoire déclarative ou consciente.
Parallèlement, des études ont pointé un lien entre troubles du sommeil et altération des capacités cognitives, via une présence accrue de plaques séniles
plaques séniles
Dépôts anormaux de bêta-amyloïdes dans le cerveau ces agrégats de peptides sont un signe caractéristique de la maladie d’Alzheimer
à l'imagerie. Le lien entre le sommeil et la capacité à évacuer les toxines du tissu cérébral a été ainsi démontré. Toutefois, une meilleure compréhension des mécanismes impliqués est aujourd’hui nécessaire. Elle permettra notamment de déterminer si les troubles cognitifs sont liés aux troubles du sommeil, ou si ce sont ces derniers qui favorisent à terme le déclin cognitif. Un problème d’œuf et de poule en somme, qui n’est d’ailleurs pas unique : les données épidémiologiques suggèrent aussi un lien entre sommeil et dépression :  les troubles du sommeil rendent-ils les personnes vulnérables au risque de dépression ou bien la dépression influence-t-elle la qualité du sommeil ? De même, des observations épidémiologiques montrent un risque accru d'hypertension artérielle, d'hypercholestérolémie, ou d'évènements cardiovasculaires (AVC, coronaropathies) chez les personnes présentant une mauvaise qualité de sommeil. Ces observations font aujourd’hui l’objet de recherches qui permettront de mieux en comprendre les mécanismes.
De la même façon, les liens entre sommeil et immunité devront être mieux décrits. Au-delà de la compréhension du rôle du sommeil dans notre vulnérabilité aux infections, les mécanismes qui seront identifiés pourront probablement aider à comprendre l'augmentation de la fréquence des cancers chez les travailleurs de nuit : le sur-risque de cancers du sein, de la prostate ou du côlon pourraient non seulement être liés à une immunité moins performante, mais aussi à une désynchronisation du rythme circadien, qui influence certaines voies de signalisation moléculaires.

Mieux décrire les troubles du sommeil et de la vigilance
Quelle est la fréquence des troubles du sommeil ? Comment et pourquoi évolue-t-elle ? Quelle est son impact en termes épidémiologiques ou individuels ? Toutes ces questions font l'objet de nombreux travaux scientifiques qui passent au crible tous les facteurs de vie quotidienne déterminants pour la qualité du sommeil : rythmes de vie personnelle, scolaire ou professionnelle, l'influence de l’alimentation, usage des nouvelles technologies dont la lumière désorganise nos nuits… Ces travaux peuvent apporter des informations utiles en termes de santé publique et de santé individuelle, mais aussi des informations permettant d'améliorer les connaissances et la prévention en accidentologie (route, domestique…) ou en médecine du travail. Dans ce dernier domaine, les questions relatives au travail de nuit ou au travail posté -qui modifie les horaires de travail et de sommeil - doivent encore être approfondies.

Somnolence au volant : des mesures pour lutter

Somnolence au volant : des mesures pour lutter – documentaire – 4 min 15 - 2011
Les déterminants non modifiables impliqués dans le sommeil font également partie des axes les plus prometteurs : les études de criblage
criblage
Technique qui consiste à tester des milliers de molécules pour identifier celles susceptibles d’interagir avec une cible précise.
génétique permettent d'identifier des déterminants génétiques impliqués dans la diversité des profils de dormeurs. L'étude précise de troubles du sommeil particuliers, comme la narcolepsie, ou associés à certaines maladies, comme Parkinson, peut apporter des enseignements intéressants pour la compréhension de certaines voies neuro-hormonales ou métaboliques constituant les pivots essentiels d'une bonne qualité et quantité de sommeil.

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Maladie de Huntington : des anomalies cérébrales détectables dès le stade embryonnaire

COMMUNIQUÉ | 16 JUIL. 2020 - 20H00 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)

NEUROSCIENCES, SCIENCES COGNITIVES, NEUROLOGIE, PSYCHIATRIE


La maladie de Huntington est une maladie neurologique génétique qui apparaît généralement à l’âge adulte. Des équipes de chercheurs et de cliniciens de l’Inserm, de l’Université Grenoble Alpes, de Sorbonne Université, du CNRS et de l’AP-HP, au Grenoble Institut des neurosciences et à l’Institut du cerveau, ont découvert des anomalies cérébrales dans des cerveaux d’embryons humains porteurs de la mutation responsable de la maladie de Huntington. Ces travaux à paraître dans Science interrogent sur les mécanismes de progression silencieuse de la maladie et sur le moment et la façon de traiter les patients dans le futur.

La maladie de Huntington est une maladie génétique du système nerveux central, rare et héréditaire. Elle se manifeste habituellement entre les âges de 30 et 50 ans par des troubles psychiatriques, cognitifs et moteurs qui s’aggravent progressivement. Elle est due à la mutation du gène codant pour une protéine nommée huntingtine et se transmet sur un mode dit « autosomique dominant » : hériter d’une seule copie pathologique est suffisant pour développer la maladie. Environ 18 000 personnes sont concernées en France : 6 000 présentent déjà des symptômes et près de 12 000 présentent le gène porteur de la mutation mais sont asymptomatiques.

Les équipes de Sandrine Humbert, directrice de recherche Inserm au Grenoble Institut des neurosciences (Inserm/Université Grenoble Alpes), et Alexandra Durr, professeur des universités-praticien hospitalier à Sorbonne Université, à l’Hôpital de la Pitié Salpêtrière – AP-HP et à l’Institut du cerveau (Inserm/Sorbonne Université/CNRS/AP-HP), s’intéressent aux stades précoces de la maladie de Huntington et à la longue période qui précède l’apparition des symptômes. Dans de nouveaux travaux publiés dans Science, elles se sont penchées sur le moment auquel pourraient survenir les anomalies cérébrales.

Les équipes de recherche ont étudié des cerveaux d’embryons humains de 13 semaines, issus de dons des parents suite à une interruption médicale de grossesse. Elles ont observé plusieurs différences entre des embryons porteurs de la mutation du gène codant pour la huntingtine et d’autres non porteurs.
Chez les premiers, la protéine huntingtine pathologique est anormalement localisée dans les cellules progénitrices à l’origine des neurones du cortex. Cette localisation anormale est associée, entre autres, à des problèmes de localisation de protéines de jonction dans ces cellules et à des altérations de taille, de densité et d’orientation du cil, un organite essentiel au fonctionnement de ces cellules. Ces anomalies perturbent l’équilibre « division-différenciation » des cellules progénitrices. Celles-ci sont en effet issues d’un réservoir de cellules en division dont une partie se différencie en neurones tandis que l’autre continue de se diviser pour fournir de nouvelles cellules progénitrices. Chez les embryons porteurs de la mutation, ces cellules progénitrices entrent plus vite en différenciation au dépend du réservoir de cellules en division.  

Les chercheurs ont renouvelé l’expérience avec un modèle de souris de la maladie de Huntington à un stade équivalent de développement embryonnaire et ont retrouvé les mêmes anomalies. Ce travail leur a ainsi permis de valider ce modèle animal pour poursuivre l’exploration des mécanismes précoces de la maladie à d’autres stades du développement embryonnaire ou après la naissance.
« C’est la première fois que des anomalies du développement cérébral sont mises en évidence dans cette maladie. De plus, celles-ci sont relativement importantes et étendues bien que nous ne soyons pas encore capables de déterminer leurs conséquences directes », clarifient Sandrine Humbert et Alexandra Durr qui ont dirigé ces travaux.

Mais pourquoi les porteurs de la mutation ne manifestent-ils alors aucun symptôme avant un âge avancé ? « À ce stade, nous posons l’hypothèse que le cerveau met très tôt en place des mécanismes de compensation qui permettent un fonctionnement normal. Il se pourrait d’ailleurs qu’il en soit de même chez les personnes porteuses de mutations associées à d’autres types de dégénérescence comme la maladie d’Alzheimer ou la sclérose latérale amyotrophique », précisent les chercheuses.
Celles-ci vont maintenant poursuivre la description du développement cérébral chez des souris modèles de la maladie de Huntington, tenter de comprendre comment ces défauts précoces contribuent à la pathologie adulte, et comment la compensation de ces derniers pourrait être régulée pendant toute la période silencieuse sans symptômes. « Cette découverte a en outre des conséquences importantes sur la façon et le stade auxquels les traitements qui modifient le cours de la maladie doivent désormais être envisagés », concluent-elles.

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