Pourquoi avons-nous besoin de dormir pour apprendre?

Les neurosciences avancent à grand pas dans le décryptage de notre sommeil. C’est une tâche à la fois vaste et passionnante. En effet, en dépit de décennies d'efforts, l'un des plus grands mystères de la biologie est de savoir pourquoi le sommeil existe et pourquoi il est à la fois indispensable et réparateur. Ou encore, à l’inverse, pourquoi le manque de sommeil altère le fonctionnement du cerveau.

Il est en effet bien établi que la privation de sommeil réduit les performances d’apprentissage, nuit aux performances dans les tests cognitifs, et augmente les temps de réaction. On sait aussi que, dans les cas les plus extrêmes, la privation continue de sommeil peut avoir des conséquences mortelles. Et nous connaissons également la dimension auto-purificatrice et réparatrice des nuits passées à bien dormir.

Un tiers de notre vie

Nous passons un tiers de notre vie dans l’inconscience du sommeil, sans savoir s’il s’agit bien d’inconscience. Pouvons-nous, directement ou pas, commander à nos songes, les utiliser? Le cerveau peut-il apprendre en dormant? Ce sont là de vieilles questions auxquelles des chercheurs américains et allemands apportaient il y a peu de nouvelles réponses. Tandis que le Pr Michel Jouvet, l’un des plus grands spécialistes mondiaux du sommeil, révèle le contenu, assez souvent érotique, de quelques-uns de ses milliers de rêves⁽¹⁾.

Une nouvelle publication vient s’ajouter à ces conclusions. Elle est signée par Giulio Tononi et Chiara Cirelli, du département de psychiatrie de l’Université du Wisconsin à Madison. Leur recherche a été récemment publiée dans la revue spécialisée Neuron⁽²⁾. Les auteurs ont eux aussi cherché à comprendre pourquoi les animaux et les êtres humains ont à ce point besoin de dormir.

Nouvelle hypothèse

Le besoin de repos est d’autant plus étonnant que, du seul point de vue de l’évolution, ces périodes régulièrement consacrées au sommeil pourraient constituer un risque et une mise en danger potentiellement mortelle. La réponse que ces chercheurs nous proposent est que le sommeil est une méthode de choix pour économiser les énergies, limiter les stress cellulaires et, au final, assurer le maintien de la capacité des neurones à répondre sélectivement aux stimuli auxquels ils sont soumis.

Cette hypothèse a un nom. Ses auteurs l’appellent «SHY» (pour synaptic homeostasis hypothesis). Selon elle les périodes de sommeil renforceraient les connexions inter-neuronales au sein cerveau.

Réinitialisation du cerveau

Le Dr Tononi explique: «Durant la période d’éveil, l'apprentissage renforce les connexions synaptiques dans le cerveau, ce qui augmente les besoins en énergie et sature le cerveau avec de nouvelles informations. Le sommeil permet à ce dernier de se réinitialiser et contribue aussi à l’intégration des souvenirs consolidés et à être "frais et dispos" au moment du réveil.»

Les deux chercheurs ont mené leurs études en laboratoire de sommeil à la fois chez l’animal et chez l’homme. Ils estiment avoir aujourd’hui les éléments nécessaires pour pouvoir annoncer que la consolidation et l'intégration des souvenirs (ainsi que la restauration rapide des capacités d'apprentissage) sont le fruit de la capacité du sommeil à modifier certaines caractéristiques biologiques: diminuer la «force synaptique» et améliorer le rapport «signal-bruit». Leur hypothèse est démontrée par les résultats de leurs études moléculaires et électrophysiologiques, mais aussi par les études comportementales et celles incluant des simulations informatiques.

Décupler les possibilités d’apprentissage

Au final cette approche soulève une question majeure et riche de perspectives: celle de savoir si le cerveau serait capable de capable d’atteindre cette «homéostasie synaptique» non plus durant le sommeil mais bien durant les phases d’éveil. Il y aurait là une manière de décupler des capacités d’apprentissage, tout particulièrement durant les périodes de développement que sont celles de l’enfance et l’adolescence.

(1) Le Pr Michel Jouvet, 87 ans, est l’un des plus grands spécialistes mondiaux de la recherche sur le sommeil et inventeur du concept de «sommeil paradoxal». Il vient de publier ses mémoires sous le titre De la science et des rêves, mémoires d’un onirologue aux Editions Odile Jacob. Dans le chapitre intitulé «Mon inconscient érotique (1970-2009)», le Pr Jouvet nous révèle les statistiques élaborées à partir du contenu de ses 270 rêves érotiques (soit entre le 14 novembre 1970 et le 9 mars 2009). Des «commerces érotiques» avec «cent femmes et une crevette».

(2) Un résumé (en anglais) de cette étude est disponible ici.