Etude du sommeil chez les animaux pour mettre au jour les racines de l’autisme

Des études sur certains animaux peuvent approfondir notre compréhension du rôle du sommeil dans le développement et le fonctionnement du cerveau. Ils peuvent révéler les différentes façons dont le dérèglement du sommeil contribue à l’autisme et aux troubles associés, et dont les améliorations de ce sommeil peuvent représenter une bonne lecture de l’efficacité des thérapies dédiées à l’autisme.

spectrumnews.org  Traduction par lulamae "How studying sleep in animals could unearth autism’s roots"

Comment l'étude du sommeil chez les animaux pourrait mettre au jour les racines de l'autisme

Par Philippe Mourrain / 3 Septembre 2019

L’expert :  Philippe Mourrain Professeur associé, Université de Stanford

Le sommeil joue un rôle capital dans le développement des enfants, et pour bien entretenir leurs cerveaux. Une majorité d’enfants autistes souffrent de problèmes de sommeil, ce qui peut compromettre ces processus cruciaux.

On a cru tout d’abord que les problèmes de sommeil chez les autistes découlaient de problèmes comportementaux associés au trouble. Cependant, les schémas altérés du sommeil et du rythme circadien (jour-nuit) ont depuis été observés chez des modèles animaux de l’autisme et de nombreux autres troubles, comprenant les syndromes de l’X fragile, Rett, Prader-Willi et Angelman. (1, 2)

Cette correspondance laisse à penser que les problèmes d’autisme appartiennent à la biologie sous-jacente et pourraient même contribuer à l’altération de la structure cérébrale et de l’activité que l’on rencontre chez les autistes.

Étant donné que le sommeil se retrouve à travers les espèces, depuis la mouche et le poisson zèbre, jusqu’aux souris et aux hommes, les études ciblant le sommeil chez les modèles animaux pourraient révéler la façon dont les dérèglements de ce processus vital contribuent à l’autisme. Les mesures physiologiques effectuées pour définir le sommeil pourraient offrir des biomarqueurs fiables pour évaluer des thérapies.

Depuis plus de dix ans, mon laboratoire s’intéresse aux dérèglements du sommeil chez les personnes ayant des troubles du développement tels que l’autisme et le syndrome de l’X fragile. (1, 3) Nous estimons que le sommeil est nécessaire pour que les neurones forment des connexions entre eux.

On recense des perturbations du sommeil chez au moins 80% des enfants autistes. On sait qu’un manque de sommeil chronique entraîne un appauvrissement de la mémoire, de l’irritabilité, de l’agressivité, de l’anxiété et des difficultés d’attention. Chez les personnes autistes, les problèmes de sommeil sont également associés à une vigilance défaillante, des problèmes d’apprentissage et de mémoire, des comportements répétitifs et de l’hypersensibilité aux stimuli sensoriels. (4, 5)

Les chercheurs étudient le sommeil grâce à la polysomnographie – technique pour suivre l’activité cérébrale, la tonicité musculaire, le rythme cardiaque et le mouvement des yeux. Les mesures effectuées ont révélé deux principaux stades de sommeil : le sommeil REM (mouvements oculaires rapides) et non-REM (sommeil lent profond). Une nuit de sommeil normale comporte quatre ou cinq cycles non-REM/REM, chacun durant environ 90 minutes.

Les personnes autistes présentent une diminution marquée de la durée globale de sommeil, ainsi que des dérèglements dans ces deux stades de sommeil. Il leur arrive souvent de se réveiller pendant les phases de sommeil non-REM et d’avoir trop peu de phases REM. Ces problèmes, lorsqu’ils empirent, sont associés à une incidence plus élevée de convulsions et des performances réduites aux tests d’attention, de mémoire et de cognition (5). Au contraire, des études préliminaires chez les autistes indiquent que les médicaments ou les stratégies pour améliorer le sommeil offrent des avantages comportementaux, en renforçant l’attention, la communication sociale, et en diminuant les comportements répétitifs (6).

Quoi qu’il en soit, on ne sait pas clairement de quelle façon les modifications chez les autistes sont reliées à leurs problèmes comportementaux – et si les inverser améliorerait la capacité des personnes à fonctionner. Pour aborder ces questions, nous pouvons nous tourner vers les modèles animaux.

Sculpteur de cellules : le sommeil renforce ou réduit les connections neuronales selon le besoin. © Spectrum News Sculpteur de cellules : le sommeil renforce ou réduit les connections neuronales selon le besoin. © Spectrum News

Ré-initialiser le cerveau

La présence du sommeil s’est avérée une constante chez tous les animaux étudiés jusqu’ici, et les stades du sommeil chez les souris, les oiseaux ou les reptiles et – comme mon équipe l’a rapporté cette année – le poisson zèbre, sont parallèles à la dynamique du cerveau chez les humains. (7) Ce maintien du sommeil et de ses signatures biologiques favorise la possibilité pour nous d’utiliser des modèles animaux pour étudier son rôle dans le développement cérébral.

Malgré tout, ce n’est que sur les dix dernières années environ que nous avons commencé à comprendre le sommeil au niveau des molécules et des cellules.

On peut considérer le sommeil comme un état récurrent du développement, qui rebranche le cerveau toutes les nuits (1). Le sommeil renforce ou réduit les connections neuronales selon les besoins ; il purifie le cerveau des métabolites toxiques ; et il répare les ruptures d’ADN dans les neurones. (8)

Étant donné ces rôles – qui sont primordiaux pour le développement des neurones et la connectivité – les perturbations du sommeil sont susceptibles d’aboutir à certains des changements neurologiques caractéristiques de l’autisme.

On peut aussi utiliser le sommeil comme un biomarqueur précis et quantifiable, qui pourrait enrichir des mesures plus qualitatives du comportement. La difficulté à quantifier les progrès cognitifs et sociaux a toujours représenté un obstacle pour expérimenter des traitements pour l’autisme. Une solution pourrait être de mesurer les paramètres physiologiques, cellulaires et moléculaires du sommeil. Les chercheurs peuvent utiliser la polysomnographie pour quantifier les améliorations du sommeil - et ces améliorations peuvent refléter en même temps, et aussi mener à des améliorations dans le comportement.

Les chercheurs peuvent effectuer des mesures similaires chez les modèles animaux. Des études sur la mouche, le poisson zèbre et la souris peuvent approfondir notre compréhension du rôle du sommeil dans le développement et le fonctionnement du cerveau. Ils peuvent révéler les différentes façons dont le dérèglement du sommeil contribue à l’autisme et aux troubles associés, et dont les améliorations de ce sommeil peuvent représenter une bonne lecture de l’efficacité des thérapies dédiées à l’autisme.

Philippe Mourrain est professeur associé de psychiatrie et sciences du comportement à l’Université de Stanford en Californie.

Philippe Mourrain Philippe Mourrain

Références :

  1. Wang G. et al. Trends Neurosci. 34, 452-463 (2011) Pubmed
  2. Missig G. et al. Neuropsychopharmacology - Epub avant impression (2019) Pubmed
  3. Wang G. et al. Neuron 84, 1273-1286 (2014) PubMed
  4. Calhoun S.L. et al. J. Autism Dev. Disord. Epub avant impression (2019) PubMed
  5. Trauner D.A. Epilepsy Behav. 47, 163-166 (2015) PubMed
  6. Carnett A. et al. Dev. Neurorehabil. Epub avant impression (2019) PubMed
  7. Leung L.C. et al. Nature 571, 198-204 (2019) PubMed
  8. Zada D. et al. Nat. Commun. 10, 895 (2019) PubMed

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