En période d'examens, de révisions intenses ou d'échéances professionnelles, veiller toute la nuit est une pratique courante. Mais quel est l'effet exact de cette privation de sommeil sur notre cerveau ? Une équipe de chercheurs de l'Université de Liège et britanniques a, pour la première fois, clarifié ce mécanisme. Leurs résultats, publiés dans la prestigieuse revue Science, apportent des éclairages précieux.
Que se passe-t-il dans le cerveau après deux jours sans sommeil ? Des études précédentes ont montré qu'une privation aiguë de sommeil, comme après une nuit blanche, réduit les performances cognitives, augmentant les risques d'erreurs et les dangers pour la santé. Ces effets sont souvent attribués simplement au manque de repos.
Malgré une accumulation progressive de la "pression de sommeil" au fil de la journée, les humains conservent une capacité fonctionnelle élevée jusqu'à la survenue de la "nuit biologique". Ce phénomène est dû à un signal circadien – notre horloge interne rythmée par le cycle jour-nuit – qui nous maintient éveillés et performants.
Ce signal s'intensifie durant la journée, culminant en début de soirée, juste avant que l'organisme ne passe en mode sommeil sous l'effet croissant de la mélatonine†. Il contrebalance ainsi l'envie de dormir. Cependant, si la nuit biologique est repoussée, les capacités cognitives chutent drastiquement, en raison d'une pression de sommeil accrue et d'une diminution du signal circadien. L'interaction précise entre ces deux processus au niveau cérébral restait jusqu'alors inconnue.
Pour y répondre, les chercheurs ont soumis 33 volontaires à un scanner IRM fonctionnelle (IRMf), qui cartographie l'activité cérébrale au repos ou lors de tâches. Les participants, reposés initialement, ont été privés de sommeil pendant 42 heures (un jour, une nuit et un jour supplémentaire), suivies d'un sommeil de récupération de 12 heures. Au total, 13 scans par sujet : 12 durant la privation (suivant le cycle de mélatonine) et un après récupération.
Les régions sous-corticales (profondes, sous le cortex) montrent une activité suivant un rythme circadien de 24 heures, variable selon les zones et corrélée au profil de mélatonine (Figure 3). Les régions frontales affichent une diminution liée à la durée d'éveil, réversible après sommeil. Un troisième groupe combine rythme circadien et effet de durée d'éveil.
Figure 3 (ci-dessous) : Effet de la privation de sommeil sur l'activité cérébrale selon les phases du profil de mélatonine (DLMO). (Source : Muto et al., Science, 2016.)
Inattendu : l'effet de la privation est plus prononcé lors de tâches cognitives simples (ex. : temps de réaction) que complexes (ex. : mémoire), touchant davantage de régions cérébrales.
Ces découvertes pionnières démontrent l'interaction entre durée d'éveil (pression de sommeil homéostatique) et horloge biologique, influençant différemment les régions cérébrales. Elles ont des implications majeures pour les travailleurs postés, voyageurs sujet au jet lag, personnes aux troubles du sommeil ou âgées.
