Manque de sommeil : les capacités influencées différemment par les rythmes circadiens et l'homéostat du sommeil

Différentes régions du cerveau ne sont pas affectées de la même façon par le manque de sommeil, montre une étude publiée dans la revue Science.

Cette étude précise comment le cycle sommeil/veille est contrôlé par deux systèmes différents : les rythmes circadiens (ou horloge biologique) et l'homéostat du sommeil qui concerne le temps passé éveillé et la dette de sommeil.

Derk-Jan Dijk et ses collègues des universités de Liège et de Surrey ont mené cette étude avec 33 participants éveillés pendant 42 heures consécutives. Pour chaque participant, des images cérébrales ont été prises 13 fois au cours de cette période et après une nuit de sommeil.

L'effet du manque de sommeil était plus marqué lorsque les participants effectuaient des tâches simples, par exemple de temps de réaction, que des tâches complexes faisant appel à la mémoire.

L'activité de nombreuses régions, en particulier celles du cortex frontal qui est le siège de processus cognitifs de haut niveau (raisonnement, planification…) diminuait progressivement en fonction de la durée de veille, témoignant de l’accumulation du besoin de sommeil (et de leur régulation par l'homéostat du sommeil). Leur niveau d'activation était restauré après le sommeil.

Alors que l'activité de plusieurs autres régions, en particulier des régions sous-corticales, suivait un rythme circadien de 24 heures dont le timing, « de façon surprenante », était spécifique à chaque région et variait d'une à l'autre.

Certaines régions présentaient un pattern qui était une combinaison d'un effet rythmique et d'une baisse associée au temps éveillé.

Au cours d'une période de privation de sommeil, la performance ne se détériore pas linéairement avec le temps éveillé, soulignent les chercheurs. Elle a tendance à être moins affectée au cours de la journée, à se détériorer plus rapidement au cours de la nuit biologique, puis à s'améliorer légèrement le lendemain.

Cette étude confirme que la performance est à tout moment la résultante de deux effets principaux : la dette de sommeil et l’horloge circadienne, souligne le Pierre Maquet de l’Université de Liège, coauteur.