Les animaux avaient besoin de dormir avant même d’avoir un cerveau

Bien que l’on sache que le sommeil est essentiel au bon fonctionnement du cerveau, on ne sait pas quand les animaux ont commencé à avoir besoin de sommeil. Une nouvelle étude surprenante de Université de Kyūshū suggère que les animaux avaient besoin de dormir avant même d’avoir un cerveau.

L’enquête s’est concentrée sur les hydres – de minuscules organismes d’eau douce dépourvus de système nerveux central. Les chercheurs ont découvert que non seulement les hydres montrent des signes d’un état de sommeil même s’ils n’ont pas de cerveau, mais qu’elles réagissent également aux molécules associées au sommeil chez les animaux plus évolués.

« Nous disposons désormais de preuves solides selon lesquelles les animaux doivent avoir acquis le besoin de dormir avant d’acquérir un cerveau », a déclaré le professeur Taichi Q. Itoh, auteur principal de l’étude.

Il y a trois ans, des scientifiques de Caltech ont été les premiers à documenter le comportement endormi d’un animal sans cervelle, la méduse Cassiopea, un parent des hydres également connu sous le nom de méduse à l’envers.

En collaboration avec des experts de l’Institut national des sciences et technologies d’Ulsan en Corée, l’équipe de Kyushu a découvert que plusieurs produits chimiques qui provoquent la somnolence même chez les humains avaient des effets similaires sur l’espèce Hydra vulgaris.

« Sur la base de nos découvertes et de rapports précédents concernant les méduses, nous pouvons affirmer que l’évolution du sommeil est indépendante de l’évolution du cerveau », a déclaré le professeur Itoh.

« De nombreuses questions demeurent sur la manière dont le sommeil est apparu chez les animaux, mais les hydres constituent une créature facile à manipuler qui permet d’étudier plus en profondeur les mécanismes détaillés produisant le sommeil chez les animaux sans cervelle et d’aider éventuellement un jour à répondre à ces questions. »

Pour surveiller le comportement au repos des hydres, les chercheurs ont utilisé un système vidéo pour suivre leurs mouvements et déterminer quand les hydres étaient dans un état de sommeil.

Les hydres affichaient des cycles de quatre heures d’états actifs et de sommeil. Les chercheurs ont découvert de nombreux aspects de la régulation du sommeil qui étaient similaires à ceux des animaux possédant un cerveau au niveau moléculaire et génétique.

La mélatonine a modérément augmenté la quantité et la fréquence du sommeil chez les hydres, tandis que le neurotransmetteur inhibiteur GABA a considérablement augmenté l’activité du sommeil.

Lorsque les hydres étaient exposées à la dopamine, elles dormaient également davantage. Chez les humains et les autres animaux, la dopamine provoque généralement une excitation. « Alors que certains mécanismes du sommeil semblent avoir été conservés, d’autres pourraient avoir changé de fonction au cours de l’évolution du cerveau », a expliqué le professeur Itoh.

Les chercheurs ont utilisé les vibrations et les changements de température pour perturber le sommeil des hydres et provoquer des signes de manque de sommeil. Cela a amené les hydres à dormir plus longtemps le jour suivant et a même supprimé la prolifération cellulaire.

Après une analyse plus approfondie, les experts ont constaté que le manque de sommeil a entraîné des modifications dans l’expression de 212 gènes. L’un de ces gènes en particulier est lié au PRKG, une protéine impliquée dans la régulation du sommeil chez un large éventail d’animaux.

« Dans leur ensemble, ces expériences fournissent des preuves solides que les animaux ont acquis des mécanismes liés au sommeil avant le développement évolutif du système nerveux central et que bon nombre de ces mécanismes ont été conservés au fur et à mesure de l’évolution du cerveau », a déclaré le professeur Itoh.

L’étude est publiée dans la revue Avancées scientifiques.

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Par Chrissy Sexton, Espèces-menacées.fr Rédacteur