Pourquoi dort-on et quelles sont les hypothèses scientifiques
Definition
Une présentation des données expérimentales et des pistes de recherche qui tentent d'expliquer l'utilité du repos nocturne.
Déterminer précisément pourquoi dort-on demeure une interrogation majeure de la physiologie contemporaine. Bien que le sommeil occupe environ un tiers de l'existence humaine, les biologistes n'ont pas identifié une explication unique et universelle pour justifier cet état de vulnérabilité. La recherche contemporaine privilégie l'étude conjointe de plusieurs mécanismes physiologiques.
Une fonction biologique encore débattue chez les mammifères
Une revue de 2005 consacrée au sommeil des mammifères a souligné que les fonctions du sommeil restent floues. Elle a précisé que la plupart des théories attribuent au sommeil non paradoxal un rôle dans l'économie d'énergie et la récupération du système nerveux. Ce travail suggère que le repos nocturne pourrait constituer une période propice à l'accomplissement de plusieurs fonctions distinctes, tout en notant que les variations observées entre les espèces de mammifères indiquent que ces rôles pourraient différer selon les animaux [1]. Cet article décrit ce que les travaux scientifiques ont mesuré sur ces questions, sans formuler de prescription sur la durée ou les horaires de repos.
La gestion de la dépense d'énergie
L'une des théories dominantes relie le sommeil à la régulation du métabolisme. Dans une étude en laboratoire, sept adultes en bonne santé d'un âge moyen de 22 ans ont séjourné dans une chambre calorimétrique comprenant une journée de référence avec 8 heures de sommeil programmé, 40 heures sans sommeil et 8 heures de sommeil de récupération. Par rapport à la référence, la dépense énergétique sur 24 heures a augmenté d'environ 7 % au cours des premières 24 heures sans sommeil, et la dépense énergétique nocturne a augmenté d'environ 32 % la nuit sans sommeil [2].
Dans la même étude calorimétrique, la dépense énergétique durant la nuit de récupération était environ 4 % plus basse que durant la nuit de référence. Les écarts entre les différents stades de repos demeuraient faibles, tandis que les périodes d'éveil pendant l'épisode de sommeil étaient associées à une dépense plus élevée. Les auteurs ont conclu que leurs résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle le sommeil permet de conserver de l'énergie [2].
La consolidation de la mémoire
Une autre piste fondamentale concerne le traitement des informations acquises pendant la veille. Une revue de 2013 sur la recherche portant sur le sommeil et la mémoire indique que plus d'un siècle de travaux a établi que le repos nocturne favorise la rétention mnésique. Elle détaille les théories actuelles selon lesquelles les souvenirs sont consolidés de manière active pendant le sommeil, par la réactivation des traces récemment encodées au cours du sommeil à ondes lentes, le sommeil paradoxal consécutif venant éventuellement les stabiliser [3].
Cette réorganisation a fait l'objet de tests expérimentaux ciblés. Dans une expérience de 1997 menée auprès de 20 hommes en bonne santé, le repos nocturne a globalement amélioré le rappel par rapport à un intervalle équivalent passé en état de veille. Le rappel de paires de mots a davantage progressé après le sommeil du début de nuit, lequel contenait cinq fois plus de sommeil à ondes lentes que l'intervalle tardif, tandis qu'une tâche de tracé dans un miroir a progressé plus nettement après le sommeil de fin de nuit, qui contenait deux fois plus de sommeil paradoxal que l'intervalle précoce [4].
L'hypothèse de l'homéostasie synaptique
Au-delà de la conservation mnésique, l'architecture même des circuits neuronaux est modifiée au fil du temps. L'hypothèse de l'homéostasie synaptique, formulée par ses auteurs dans une perspective de 2014, propose que le repos est le prix payé par le cerveau pour sa plasticité. Selon ce modèle, l'apprentissage durant la veille requiert le renforcement de connexions à travers le cerveau, ce qui accroît les besoins des cellules en ressources et en énergie. Durant le sommeil, une activité spontanée permettrait de renormaliser la force synaptique globale. La perspective examine les fondements de cette idée tout en soulignant les questions qui restent ouvertes [5].
Des observations chez l'être humain sont venues documenter cette dynamique locale. Une étude de 2004 sur le sommeil humain a constaté qu'une tâche d'apprentissage mobilisant des zones cérébrales précises était suivie par une hausse locale de l'activité à ondes lentes durant le sommeil consécutif, cette augmentation locale étant corrélée à de meilleures performances sur la tâche après le repos [6].
La circulation des fluides cérébraux
L'élimination des métabolites produits pendant la veille représente un autre axe d'investigation. Dans une étude de 2013 chez la souris, le sommeil naturel et l'anesthésie ont tous deux été associés à une hausse de 60 % de l'espace situé entre les cellules cérébrales, à une accélération des échanges entre le liquide céphalo-rachidien et le liquide interstitiel, ainsi qu'à une élimination plus rapide de la protéine bêta-amyloïde. Il s'agit d'un résultat obtenu chez l'animal. Les auteurs ont avancé que la fonction réparatrice du repos pourrait résulter de l'évacuation de déchets accumulés dans le système nerveux central en période d'éveil [7].
Chez l'être humain, la dynamique des fluides a pu être observée sans pour autant quantifier l'épuration des molécules. Une étude de neuro-imagerie de 2019 chez des volontaires humains a enregistré une dynamique cohérente durant le sommeil non paradoxal, au cours de laquelle les ondes lentes neurales étaient suivies par des oscillations hémodynamiques, elles-mêmes couplées à des vagues d'écoulement du liquide céphalo-rachidien dans le cerveau. Ce protocole a mesuré des rythmes cérébraux, l'hémodynamique et des flux de liquide, sans évaluer l'élimination directe de substances résiduelles [8].
Questions fréquentes
8 questionsExiste-t-il une réponse unique à la question de savoir pourquoi dort-on ?
Quel est l'effet de l'absence de repos nocturne sur les calories brûlées ?
Que constate-t-on lors de la nuit qui suit une privation de repos ?
Quel stade nocturne est associé au rappel des paires de mots ?
À quelle tâche associe-t-on la fin de nuit et le sommeil paradoxal ?
Que formule l'hypothèse de l'homéostasie synaptique ?
L'évacuation nocturne des déchets cérébraux est-elle démontrée chez l'être humain ?
Une tâche d'apprentissage modifie-t-elle les ondes de la nuit suivante ?
À propos de cet article
Luke Sholl écrit sur les cannabinoïdes, le CBD et, plus largement, les bienfaits de la nature depuis 2011. Son parcours comprend une expérience directe de la culture du cannabis, de la graine à la récolte, en terre, sur
Cet article wiki a été rédigé avec l’aide de l’IA et relu par Luke Sholl, Rédacteur spécialisé dans le CBD et le bien-être. Supervision éditoriale par Joshua Askew.
Avertissement médical. Ce contenu est fourni à titre informatif uniquement et ne constitue pas un avis médical. Consultez un professionnel de santé qualifié avant d'utiliser toute substance.
Références (8)
- [1]Siegel JM. Clues to the functions of mammalian sleep. Nature 2005;437(7063):1264-1271. doi:10.1038/nature04285, PMID 16251951 Source
- [2]Jung CM, Melanson EL, Frydendall EJ, Perreault L, Eckel RH, Wright KP. Energy expenditure during sleep, sleep deprivation and sleep following sleep deprivation in adult humans. Journal of Physiology 2011;589(1):235-244. doi:10.1113/jphysiol.2010.197517, PMID 21059762 Source
- [3]Rasch B, Born J. About sleep's role in memory. Physiological Reviews 2013;93(2):681-766. doi:10.1152/physrev.00032.2012, PMID 23589831 Source
- [4]Plihal W, Born J. Effects of early and late nocturnal sleep on declarative and procedural memory. Journal of Cognitive Neuroscience 1997;9(4):534-547. doi:10.1162/jocn.1997.9.4.534, PMID 23968216 Source
- [5]Tononi G, Cirelli C. Sleep and the price of plasticity: from synaptic and cellular homeostasis to memory consolidation and integration. Neuron 2014;81(1):12-34. doi:10.1016/j.neuron.2013.12.025, PMID 24411729 Source
- [6]Huber R, Ghilardi MF, Massimini M, Tononi G. Local sleep and learning. Nature 2004;430(6995):78-81. doi:10.1038/nature02663, PMID 15184907 Source
- [7]Xie L, Kang H, Xu Q, et al. Sleep drives metabolite clearance from the adult brain. Science 2013;342(6156):373-377. doi:10.1126/science.1241224, PMID 24136970 Source
- [8]Fultz NE, Bonmassar G, Setsompop K, et al. Coupled electrophysiological, hemodynamic, and cerebrospinal fluid oscillations in human sleep. Science 2019;366(6465):628-631. doi:10.1126/science.aax5440, PMID 31672896 Source
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