Serions-nous plus proches des méduses et des anémones de mer que nous ne le pensions ? Si l’origine de ces êtres gélatineux dépourvus de système nerveux central remonte à bien avant l’émergence des poissons – et donc, a fortiori, des premiers cerveaux complexes –, leurs habitudes de sommeil sont pourtant similaires à celles des êtres humains.

C’est l’étonnante découverte effectuée par une équipe internationale de chercheurs qui, en étudiant l’activité comportementale des méduses et des anémones de mer, a démontré que le sommeil jouait un rôle essentiel de maintenance des cellules nerveuses chez ces animaux. Leurs travaux, publiés dans la revue Nature Communications, mardi 6 janvier, offrent un nouvel éclairage sur l’histoire évolutive du sommeil de ces invertébrés marins.

Pour parvenir à ces résultats, les chercheurs des équipes de Lior Appelbaum et d’Oren Levy, spécialistes en neurosciences et biologie marine à l’université Bar-Ilan (Israël), ont enfilé palmes, masques et tubas afin d’observer des méduses cassiopées (Cassiopea andromeda) – une espèce qui passe sa vie « à l’envers », l’ombrelle côté fond et les tentacules vers la surface – dans les eaux peu profondes de Key Largo, en Floride.

A l’aide de compteurs manuels, de blocs-notes étanches et de chronomètres, ils ont relevé le nombre de pulsations de leur ombrelle. L’équipe a également étudié ces méduses et des anémones étoilées (Nematostella vectensis) en laboratoire.

Les chercheurs ont retenu quatre critères comportementaux. Par exemple, si l’animal reste immobile pendant une durée définie et présente une moindre réactivité aux stimulations (jet d’eau, flash lumineux ou présentation de nourriture). Autre indicateur, le rebond de sommeil : l’animal maintenu éveillé pendant plusieurs heures entre très rapidement en sommeil dès que les stimulations cessent. Ils ont ainsi pu identifier que les méduses cassiopées dormaient lorsqu’elles ralentissaient leurs pulsations à moins de 37 par minute pendant plus de trois minutes. Quant aux anémones étoilées, elles entrent en phase de sommeil lorsqu’elles restent calmes, dans un état de quiescence, pendant plus de huit minutes.

Au total, ces deux êtres gélatineux se reposent environ huit heures par jour et passent un tiers de leur vie à dormir, comme les êtres humains. Mais le plus étonnant se situe ailleurs. En effet, l’équipe a pu établir que, si les méduses et les anémones de mer dormaient, c’est parce que le sommeil réparait et protégeait le matériel génétique (ADN) des cellules neuronales. Autrement dit, le sommeil joue un rôle de maintenance des neurones, indispensable à un fonctionnement durable, comme chez les humains.

« Nous avons été surpris de constater que des animaux aussi éloignés de nous que les méduses et les anémones de mer dormaient en fait pour les mêmes raisons fondamentales, explique Raphaël Aguillon, postdoctorant en neurobiologie à l’Institut de biologie physico-chimique de Paris et copremier auteur de l’étude. Cela montre que le sommeil répond à des contraintes biologiques très anciennes, communes à tous les systèmes nerveux. »

Une stratégie de survie

Les méduses, qui appartiennent à l’embranchement des cnidaires (anémones de mer, gorgones ou coraux), sont apparues sur Terre il y a environ 600 millions d’années. Une étude menée par l’équipe de Ravi Nath de l’université Caltech (Etats-Unis) montrait déjà en 2017 que les méduses plongeaient la nuit dans un état semblable au sommeil. Cependant, la fonction du sommeil chez ces organismes dépourvus de système nerveux central n’était pas connue.

La grande majorité des animaux ont un rythme d’activité locomotrice circadien qui suit le jour (animaux diurnes) ou la nuit (animaux nocturnes) sur une période de vingt-quatre heures. D’après les chercheurs des équipes de Lior Appelbaum et d’Oren Levy, le sommeil n’est pas régulé de la même manière chez les méduses et les anémones de mer. Chez C. andromeda, le sommeil est influencé par l’alternance du jour et de la nuit. Ces ombrelles gélatineuses dorment une fois la nuit venue et font même de courtes siestes en début d’après-midi. En revanche, chez N. vectensis, qui dorment principalement la journée, le sommeil dépend surtout d’une horloge biologique interne.

Mais un point commun essentiel émerge : dans les deux cas, le sommeil permet de réduire les dommages à l’ADN des neurones qui s’accumulent pendant l’éveil. Lorsque les méduses ou les anémones sont privées de sommeil, ces dommages augmentent, ce qui déclenche une phase de sommeil plus longue que la normale.

Ces résultats font écho à de nombreuses observations chez l’humain, où les troubles du sommeil sont associés à un déclin cognitif et à des maladies neurodégénératives. Pour le chercheur, dormir n’est donc pas un luxe, mais une stratégie de survie : « Le sommeil, chez les animaux comme chez les humains, est une nécessité biologique pour préserver la santé de nos neurones à long terme », conclut Raphaël Aguillon.

Source : Le Monde