Élargissement des modèles d'études du sommeil

Cette review commence par introduire le fait que les modalités des fonctions du sommeil ont principalement été étudiées au travers des mammifères et de l'Homme. C'est la raison pour laquelle les auteurs proposent d'élargir les modèles d'études à des systèmes émergents dont l'histoire évolutive est bien connue dans le but de comprendre comment l'évolution et l'écologie des organismes influencent les différentes formes du sommeil au sein des métazoaires. Ces systèmes offrent également la possibilité d'offrir un aperçu sur les fonctions initiales du sommeil.

Analyse du sommeil chez les systèmes non-mammaliens

• Approche comportementale

Dans le cas de l'approche classique, le sommeil est caractérisé par des changements comportementaux ou dans l'activité des ondes cérébrales lors d'un changement d'état de sommeil. Chez les mammifères, cela permet de séparer le sommeil en 3 phases : l'éveil, les mouvements oculaires lents (NREM)et les mouvements oculaires rapides (REM). Le sommeil est caractérisé par des états de quiescence (immobilité ou ralentissement des mouvements) chez les autres groupes.

• Approche physiologique

Cette approche consiste à définir le sommeil via des des changements dans les taux métaboliques des organismes en étudiant leur activité cérébrale en période de sommeil (électrophysiologie).

Les approches comportementales et physiologiques sont très liées dans la caractérisation du sommeil.

• Approche génétique

La réalisation d'un dépistage génétique permet de mettre en évidence les gènes régulateurs ainsi que les composés chimiques régulant le sommeil chez les modèles d'étude. Cette méthode a permis de mettre en évidence que ces mécanismes sont très conservés au sein des métazoaires, comme par exemple le récepteur NPR-1 qui permet l'homéostasie du sommeil chez les plathelminthes et que l'on retrouve chez les annélides et les mammifères. De la même manière, le test de nouvelles molécules chez la drosophile ont permis de mettre en évidence de nouveaux régulateurs du sommeil.

L'influence de l'écologie et de l'évolution sur le sommeil

Les organismes présentant un système nerveux peu complexe offrent la possibilité de questionner la fonction cellulaire fondamentale du sommeil. Le modèles d'étude les plus communs sont Caenorhabditis elegans, la drosophile, le poisson-zèbre et la souris. Plus récemment, des études comportementales ont intégré des systèmes plus émergents et diversifiés comme les cnidaires (méduses) et les mollusques (gastéropodes, céphalopodes). Tous ces organismes présentent des états de sommeil semblables par leur état de quiescence comportementale mais différents de par la modulation des cycles d'éveil et de sommeil selon un cycle circadien : certain on tendance à être diurnes, d'autres nocturnes ou alors ne sont pas du tout influencés par le temps de la journée.

Les auteurs émettent l'hypothèse que la variabilité du sommeil observée chez les métazoaires pourrait mettre en évidence l'influence de l'écologie sur ces paramètres.

Variations naturelles de la régulation du sommeil

Cette variation naturelle observée dans la durée de sommeil serait dû à des mécanismes génétiques. Chez Drosohilia melanogaster, les gènes régulant le cycle circadien et donc la durée du sommeil sont différents selon un gradient géographique latitudinal, ce qui implique que les différences de sommeil observées sont le fruit de la variation génétique naturelle.

Facteurs écologiques

Les réponses du sommeil aux perturbations environnementales sont peu connues, bien qu'elles soient soumises à une forte sélection naturelle. Des facteurs environnementaux tel que la disponibilité des ressources, les interactions sociales ou encore la température impactent le sommeil chez les métazoaires.

Les auteurs concluent que sur le fait que l'étude du sommeil dans un contexte écologique est une nécessité pour comprendre les processus évolutifs qui régulent le sommeil.

Cette review permet de mettre en évidence que certains animaux conviennent particulièrement bien à l'étude des fonctions du sommeil et qu'il est nécessaire de les étudier en utilisant des approches intégratives ainsi que des facteurs environnementaux variables, afin de comprendre comment les interactions dépendantes de l'écologie influencent les mécanismes de la régulation du sommeil.

Ils proposent également de caractériser le sommeil chez d'autres modèles comme l'anémone Nematostella qui possède un système nerveux simplifié et l'épinoche qui est un modèle très utilisé en microévolution. Ces études permettront de mieux comprendre comment l'écologie et les traits d'histoire de vie des organismes régulent le sommeil.

Enfin, les auteurs concluent en affirmant que c'est l'étude des systèmes possédant un système nerveux simplifié qui permettra de mettre en évidence l'évolution de la fonction du sommeil chez les métazoaires.