Le sommeil finit par revenir aux mitochondries

• Une recherche récente suggère que la vraie origine biochimique de la somnolence et du besoin de sommeil est profondément liée aux mitochondries
• Grâce aux travaux sur une zone cérébrale d’insectes, une augmentation de l’expression génique associée à la fonction mitochondriale et à la transmission synaptique a été observée en cas de privation de sommeil
• Une modification du processus de transport des électrons dans les mitochondries est directement reliée à la déclenchement réel du signal de somnolence
• La respiration oxygénée suggère qu’elle provoque inévitablement un état de sommeil nécessitant la récupération des mitochondries du système nerveux
• Sommeil et faim montrent tous deux une étroite corrélation avec les processus de contrôle énergétique et de gestion mitochondriale

---

La véritable origine du sommeil : les mitochondries

Il n’a jamais été clairement établi pourquoi le sommeil est absolument nécessaire et quelle est la véritable origine biochimique de la sensation de "je suis somnolent et j’ai envie de m’allonger". Bien que de nombreux changements soient observés à l’échelle cellulaire, on a longtemps hésité à savoir si ces changements annonçaient le besoin de sommeil ou en étaient les conséquences. Cette confusion de causalité est un problème courant en biomédecine, comme dans la relation entre la maladie d’Alzheimer et le dépôt d’amyloïde.

Le rôle des mitochondries révélé par les modèles d’insectes

Les chercheurs ont montré que la zone cérébrale de la drosophile (notamment le dorsal fan-shaped body) joue un rôle central dans la régulation du sommeil. Dans des travaux récents, les neurones de cette région ont été placés dans un état de privation de sommeil et une analyse unicellulaire a été réalisée, révélant une hausse de l’expression de 122 gènes, avec des variations particulièrement marquées dans la fonction mitochondriale et la transmission synaptique. Selon les observations cellulaires détaillées, plus la privation de sommeil s’aggravait, la fragmentation mitochondriale, la mitophagie (recyclage des mitochondries) et le contact direct entre mitochondries et réticulum endoplasmique augmentaient. Le contact avec le réticulum est considéré comme une manière de se réapprovisionner en nouveaux lipides afin de réparer les dommages causés par le stress oxydatif.

Lien direct entre les changements du transport d’électrons et le signal de sommeil

Les chercheurs ont mené diverses expériences en modifiant artificiellement le transport d’électrons au sein des mitochondries. Les variations de ce processus se sont révélées directement reliées au processus d’induction du sommeil de ces neurones. Dans une situation de manque de sommeil, l’activité incessante des mitochondries conduit à une augmentation de la fission et du recyclage mitochondriaux, et l’accumulation d’électrons suggère finalement que c’est le facteur le plus fondamental déterminant le « besoin de sommeil ».

Relation inévitable entre respiration oxygénée et sommeil

L’article souligne que la respiration aérobie elle-même constitue le coût d’un état de sommeil nécessaire pour la restauration des mitochondries du système nerveux. Chez l’humain, la « fatigue extrême » est souvent signalée comme symptôme principal chez les patients présentant des dysfonctions mitochondriales, et cette fatigue n’est généralement pas améliorée par un « sommeil réparateur ».

Équilibre énergétique, mitochondries, sommeil et faim

L’équipe de recherche souligne par conséquent que sommeil et faim sont étroitement liés à l’équilibre énergétique des mitochondries. Les organismes qui pratiquent la respiration aérobie doivent toujours coordonner l’apport de carburant aux mitochondries, et plus particulièrement le temps de repos et de récupération des mitochondries du système nerveux. Les chercheurs ont élégamment formulé : « Les électrons qui circulent dans la chaîne respiratoire, comme le sable d’un sablier, décident quand il faut rétablir l’équilibre ». En plus de ce mécanisme (p. ex. la formation de la mémoire), diverses fonctions s’intègrent au cycle du sommeil, mais les auteurs proposent que la fonction mitochondriale soit le socle le plus fondamental de tous les états de sommeil. En conclusion, toute forme de vie qui consomme de l’oxygène ne peut pas éviter d’avoir besoin de sommeil.

[GN⁺]

Avis sur Hacker News

• Je pense que l’ancien mystère de la nécessité du sommeil a peut-être enfin été résolu. D’après l’article, un faible découplage mitochondrial autonome de la cellule via Ucp4A/Ucp4C dans les neurones inducteurs du sommeil chez la drosophile réduit le « Δp mitochondrial » et, par conséquent, les fuites d’électrons, ce qui fait dormir moins. Je trouve intéressant qu’on puisse expliquer la raison du sommeil à partir de ce processus biochimique. La plupart des découplants mitochondriaux traversent mal la BBB (barrière hémato-encéphalique), mais cette étude semble très localisée et assez inédite. Si cet article a raison, on pourrait à la fois résoudre le mystère du sommeil et voir apparaître de nouveaux médicaments favorisant un état d’éveil « sain ». Je me demande aussi si ce mécanisme pourrait expliquer les différences entre gros dormeurs, petits dormeurs ou les variations des besoins en sommeil

  • Ce serait vraiment surprenant que le sommeil n’ait qu’un seul but. Dans des systèmes complexes et fortement interconnectés, l’idée qu’une causalité unique explique tout correspond rarement à la réalité
  • Comme explication de l’apparition évolutive du sommeil sous cette forme, c’est plausible, mais chez l’humain le sommeil sert aussi à bien d’autres choses, comme la consolidation de la mémoire (fuseaux du sommeil) ou l’intégration de la mémoire procédurale (sommeil paradoxal)
  • Il y a davantage de couches à ce sujet. Une partie des raisons pour lesquelles nous dormons n’a rien d’un « ancien mystère ». Notre environnement suit un cycle jour-nuit, et il a été avantageux, d’un point de vue évolutif, d’effectuer le jour les tâches optimisées pour la journée, puis de cesser d’utiliser le corps la nuit pour mener d’autres activités. S’il n’y avait pas de cycle jour-nuit, le cerveau n’aurait probablement pas forcément évolué pour mettre le corps au repos « pendant la nuit »
  • Cette recherche présente « une nouvelle théorie sur la nécessité du sommeil ». On ne peut pas affirmer que le mystère est réellement résolu. On n’est même pas certain que l’article propose une théorie vraiment nouvelle
  • Dans ce contexte, je voudrais citer une raison plus générale du sommeil tirée du livre Life Time de Russell Foster. « Le sommeil est un comportement adapté à un cycle de 24 heures, variable selon les espèces. Pendant le sommeil, l’inactivité du corps permet d’éviter une activité dans un environnement auquel on est moins bien adapté, tout en accomplissant durant ce temps des opérations de nettoyage physiologiquement indispensables. » Ce livre est l’explication la plus claire que j’aie lue sur le sommeil

• La phrase « les électrons traversent la chaîne respiratoire de ce contrôleur de rétroaction comme du sable dans un sablier, ce qui détermine le moment où l’équilibre doit être rétabli » est absolument géniale. Elle est devenue l’une de mes phrases préférées, aux côtés de celle issue d’une légendaire réunion de la Royal Society : « on dirait que nous observons un monde à la Seigneur des anneaux »
  Lien connexe

  • Cette fois, le sable ne te sauvera pas, mais il te fera gagner du temps

• L’article est ici. Je ne suis pas spécialiste, donc je peux me tromper, mais j’ai l’impression que l’article simplifie un peu le concept et en fait trop. En plus, il ne porte que sur la drosophile, et à strictement parler on pourrait même se demander s’il s’agit vraiment de « sommeil » plutôt que de « repos ». C’est intéressant et ça vaut la lecture, mais j’ai l’impression qu’il existe une chaîne mécanistique plus longue, et je ne suis pas certain que cela se reproduise chez l’humain ou les mammifères. Je peux me tromper, mais ça reste incertain

  • Cet article n’est pas terrible. Je me considère moi-même comme expert du domaine, et c’est amer de voir que la réalité de la science est souvent comme ça

• Je me demandais si la raison pour laquelle l’on finit par mourir quand on ne dort pas assez pourrait venir de ce mécanisme mitochondrial. La raison pour laquelle le Guinness Book n’accepte pas les records extrêmes de durée d’éveil est la même que celle pour laquelle il n’accepte pas les records de roulette russe

  • En fait, Guinness a cessé d’homologuer les records liés à la privation de sommeil pour des raisons de santé. Une privation de sommeil extrême peut mener à des épisodes schizophréniques, à une hospitalisation psychiatrique et à la prescription d’hypnotiques. À court terme, manquer de sommeil ne tue pas immédiatement, mais à long terme (sur des années ou des décennies), un manque chronique de sommeil augmente le risque de mortalité

• Le lien entre cette étude et le sommeil naturellement court familial est intéressant. En particulier, les personnes porteuses des gènes associés semblent aussi bénéficier d’un effet protecteur contre Alzheimer. Cela suggère que cette variation génétique pourrait agir en aval du cycle de maintenance mitochondriale décrit dans l’article

• Je pensais que l’idée selon laquelle « les mitochondries viennent de bactéries, donc les antibiotiques peuvent les endommager » relevait de la légende d’Internet, mais il semble qu’il existe bien une base scientifique réelle

  • Les antibiotiques de la famille des quinolones peuvent notamment nuire aux mitochondries. Ce risque n’existe pas avec des antibiotiques comme la pénicilline. La pénicilline, issue de champignons, n’est pas concernée de la même manière alors même que les champignons ont eux aussi des mitochondries. En règle générale, il faut utiliser l’antibiotique le plus léger et le plus spécifique possible, et si une quinolone est prescrite à la légère, il devrait y avoir une justification claire, comme l’identification de la bactérie en cause
    Lien connexe
  • En réalité, ce sont les inhibiteurs du ribosome qui posent problème, en particulier des antibiotiques comme les tétracyclines qui affectent les mitochondries
    Article connexe
  • Les antibiotiques classiques ciblent les ribosomes bactériens (ribosomes procaryotes), qui sont extrêmement différents des ribosomes des cellules eucaryotes. Il peut bien sûr exister des exceptions, mais c’est précisément pour cela que les nouveaux médicaments sont testés de manière approfondie
  • Il faut être très prudent avec ce genre de discours. Des personnes peu au fait de la science ou de la médecine risquent facilement de s’en servir pour alimenter des positions anti-médecine ou anti-vaccins. Chaque antibiotique a une cible différente, et la grande majorité n’a pratiquement aucun effet sur les mitochondries. La symbiose entre mitochondries et cellule remonte à environ 3 milliards d’années, et l’ensemble est aujourd’hui tellement imbriqué qu’il est difficile de les considérer comme des organismes séparés

• ChatGPT m’a dit que la caféine joue indirectement un rôle dans l’activation des UCP (uncoupled proteins), et je trouve fascinant que la substance que nous utilisons quotidiennement comme stimulant agisse peut-être réellement en nous permettant de dormir moins

• La fatigue physique et la fatigue mentale (la somnolence) sont différentes. On peut passer toute la journée allongé sur un canapé et avoir quand même sommeil le soir, et on ne peut pas tenir longtemps sans dormir. Si le cerveau a mentalement besoin de sommeil, c’est parce qu’il lui faut un temps de « nettoyage » en mode hors ligne (sans entrées sensorielles), pour trier et stocker les souvenirs à court terme accumulés dans la journée, entre autres

  • L’une des causes des fuites d’électrons est, d’après ce que j’ai lu sur ChatGPT, le fait que le NADH (carburant) dépasse l’ATP (demande énergétique). Donc fatiguer le corps peut retarder le besoin mental de sommeil, et on ne peut pas dire que ces deux processus soient totalement séparés
  • Le cerveau consomme aussi un peu plus d’énergie — de manière marginale, de l’ordre de 5 % — lorsqu’il accomplit des tâches mentalement exigeantes. Il faut donc recharger les mitochondries déchargées, et c’est peut-être pour cela qu’il est finalement assez normal de se sentir fatigué même après une journée passée à ne rien faire

• Augmenter le nombre et l’efficacité des mitochondries est très important. Le ME/CFS (syndrome de fatigue chronique) viendrait d’un mauvais fonctionnement de ces organites

  • Je recommande vivement la red light therapy. Il existe un tableur récapitulatif recensant tous les articles sur ses effets mitochondriaux
  • À ceux que cela intéresse, je conseille de chercher « MOTS-C » et « SS-31 ». Ce sont deux peptides censés améliorer la fonction mitochondriale, et on peut facilement s’en procurer en ligne. MOTS-C est particulièrement intéressant ; je ne l’ai pas encore essayé, mais j’ai déjà un flacon de 20 mg
  • J’utilise moi aussi des compléments impliqués dans des étapes clés du cycle de Krebs, ainsi que du glutathion pour ralentir les dommages liés aux ROS, et j’en ressens de grands effets. Les jours où j’en prends, ma concentration augmente fortement, y compris pour de longues sessions de programmation ou pour gérer la politique d’entreprise. Mon prochain objectif est d’augmenter fortement mon endurance cardio-respiratoire, même si une légère faiblesse pulmonaire reste un obstacle
  • ME/CFS signifie Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome (encéphalomyélite myalgique / syndrome de fatigue chronique)
  • Je ne suis pas certain que le syndrome de fatigue chronique existe réellement. J’ai l’impression qu’il s’agit surtout d’un diagnostic fourre-tout pour des troubles mal compris, ce qui rend la chose confuse

• Le sommeil est extrêmement important. Les bourreaux de travail que j’ai connus dormaient presque toujours très peu, puis finissaient trop souvent par avoir de gros problèmes plus tard dans la vie

  • L’un des meilleurs avantages après avoir été licencié, c’est de pouvoir dormir le matin aussi longtemps qu’on le veut
  • Le workaholisme cache toujours en arrière-plan des problèmes psychiques, des TOC, un profond malheur ou une tentative d’échapper au vide. Cet état mène à toutes sortes de comportements destructeurs, et la privation de sommeil fait partie de ce cercle vicieux. Au final, on ne peut pas échapper à la psychologie, et acquérir seulement les bases rend déjà bien plus facile le fait de comprendre les gens et d’interagir avec eux. Je me suis souvent dit qu’on aurait dû nous enseigner cela correctement à l’école