Des chercheurs de l'Université de Liège ont utilisé l'imagerie par résonance magnétique (IRM) de 7 Tesla pour découvrir le rôle des ganglions dans la régulation du sommeil, notamment du sommeil paradoxal. Ils ont découvert que l’activité de ce noyau cérébelleux est liée à la qualité du sommeil paradoxal, sa fonction étant diminuée pour initier et permettre le sommeil paradoxal, un schéma particulièrement prononcé chez les personnes âgées de 50 à 70 ans.

Une étude réalisée par une équipe de recherche de l'Institut de l'Université de Liège (Belgique) utilisant la technologie d'IRM à champ magnétique ultra-élevé de 7 Tesla a approfondi la compréhension des mécanismes de régulation du sommeil. Nous savons depuis longtemps que le sommeil est bon pour le cerveau. Nous savons également que la lumière n’est pas seulement utile pour voir, mais qu’elle joue également un rôle important dans l’humeur et dans d’autres aspects.

Ce que nous ne savons pas, c'est comment cela se produit dans notre cerveau. Des chercheurs de l'Université de Liège ont mené deux études distinctes à l'aide d'un appareil IRM de 7 Tesla sur la plateforme GIGA-Centre de Recherche du Cyclotron, ce qui nous fournit les prémisses d'une explication.

Une équipe scientifique du Centre de Recherche Cyclotron de Liège/In Vivo Imaging (GIGA-CRC-IVI) vient de démontrer que la qualité du sommeil paradoxal (stade du sommeil dans lequel on rêve le plus) est liée à l'activité des lobules ventriculaires. Ce noyau cérébelleux, qui a environ la taille d’une nouille de 2 centimètres de long, est situé à la base du cerveau (tronc cérébral).

En latin, cela signifie « tache coeruleus », ainsi nommée en raison de la couleur qu'elle apparaît lorsqu'elle est disséquée. Il se projette dans presque toutes les zones du cerveau (ainsi que dans la moelle épinière), sécrétant un neuromodulateur appelé noradrénaline. La noradrénaline est importante non seulement pour stimuler les neurones et les maintenir éveillés, mais également pour toute une série de processus cognitifs tels que la mémoire, le traitement des émotions, le stress et l'anxiété. Son activité stimulante doit s’atténuer pour initier le sommeil et cesser avant que le sommeil à mouvements oculaires rapides puisse survenir.

Gilles Vandewalle, co-directeur du GIGACRC-IVI, explique : « De cette façon, le sommeil paradoxal peut fonctionner sans norépinéphrine, en triant les synapses qui doivent être préservées ou éliminées pendant le sommeil, et ainsi affronter une nouvelle journée pleine de nouvelles expériences. »

Des études animales ont montré que la fonction de ce petit nucléole est essentielle au sommeil et à l’éveil. Ekaterina Koshmanova, chercheuse du laboratoire et première auteure de l'article publié dans « JCI Insight », a expliqué : « Dans le corps humain, en raison de la petite taille et de la localisation profonde des noyaux nerveux, il est difficile de les observer in vivo avec l'imagerie par résonance magnétique traditionnelle. Notre lobe cérébelleux externe réagit fortement pendant la journée, plus la qualité de notre sommeil est mauvaise et plus l'intensité du sommeil paradoxal est faible.

Cela semble être particulièrement vrai avec l'âge, puisque l'effet n'a été observé que chez les personnes âgées de 50 à 70 ans, mais pas chez les jeunes adultes âgés de 18 à 30 ans. Cette découverte pourrait expliquer pourquoi certaines personnes développent une insomnie progressive avec l'âge. Ces résultats préliminaires ouvrent également la voie à de futures recherches sur l'activité de ce petit noyau pendant le sommeil et son rôle possible dans l'insomnie et le lien entre le sommeil et la maladie d'Alzheimer.

Parallèlement, la même équipe de recherche tente également de mieux comprendre comment la lumière stimule notre cognition. La lumière est comme une tasse de café, elle nous aide à rester éveillés. Nous vous recommandons donc de ne pas utiliser trop de lumière sur les smartphones et les tablettes la nuit. Cela peut perturber notre sommeil. En revanche, la même lumière nous aide pendant la journée.

De nombreuses études ont montré qu'un bon éclairage peut aider les étudiants, le personnel et les patients des hôpitaux, ainsi que les employés des entreprises. La partie bleue de la lumière est la plus efficace, car nous avons des détecteurs de lumière bleue dans nos yeux qui informent notre cerveau de la qualité et de la quantité de lumière qui nous entoure.

De même, les régions du cerveau responsables de cet effet stimulant de la lumière (également appelé effets « non visuels » de la lumière) ne sont pas bien comprises.

En imagerie par résonance magnétique 7T, les régions pariétales (A) et thalamiques (B) étaient impliquées dans des tâches cognitives auditives plus complexes tandis que les participants étaient éclairés. L’image de droite est une reconstruction temporelle de l’activité au cours d’une période d’enregistrement de 25 minutes. (C) Localisation de différents noyaux dans le thalamus et les régions thalamiques utilisées pour l’analyse. C'est cette dernière zone qui reçoit les informations lumineuses et change d'activité dans les zones pariétales. Source image : Université de Liège/GIGACRCIVI

"Ils sont petits et situés sous le cortex cérébral", explique Ilenia Paparella, doctorante FNRS au laboratoire et première auteure de l'article publié dans Communications Biology. L’équipe de recherche du GIGA-CRC-IVI a de nouveau utilisé la haute résolution de la technologie IRM 7 Tesla pour démontrer que le thalamus, une région sous-corticale située sous le corps calleux (reliant les deux hémisphères du cerveau), joue un rôle dans la transmission d’informations lumineuses non visuelles au cortex pariétal, la zone qui contrôle les niveaux d’attention.

"Nous connaissons son rôle important dans la vision, mais son rôle dans les aspects non visuels est moins certain. Cette étude démontre que le thalamus stimule les régions pariétales, et non l'inverse comme nous le pensions. Ces nouvelles avancées dans la compréhension du rôle du thalamus nous permettront à terme de proposer des solutions d'éclairage qui facilitent la cognition lorsque nous avons besoin d'être pleinement éveillés et concentrés, ou favorisent un meilleur sommeil avec une lumière relaxante."