Jusqu’à récemment, on supposait que les vertébrés partageaient des mécanismes similaires contrôlant le comportement du sommeil. C'est pourquoi les chercheurs utilisent le poisson depuis 20 ans comme organisme modèle pour étudier le sommeil et sa régulation.

L'équipe dirigée par le professeur Alex Schier du Biozentrum de l'Université de Bâle a fait une découverte surprenante chez une espèce de poisson d'Asie du Sud : les loches clowns, que l'on trouve également dans les zoos et les aquariums, présentent des rythmes de sommeil normaux, mais leur sommeil est réglementé d’une manière différente. Il leur manque la voie de signalisation dite de l'orexine (également connue sous le nom de voie de signalisation de l'hypocrétine), auparavant considérée comme essentielle au contrôle du sommeil et de l'éveil chez tous les vertébrés. Les résultats de l'étude ont maintenant été publiés dans Biologie actuelle.

Rythme veille-sommeil sans orexine

« Nous avons été très surpris de constater que les loches clowns présentent des rythmes de sommeil normaux et, surtout, qu'elles peuvent facilement être réveillées malgré une voie d'orexine défectueuse », explique le premier auteur, le Dr Vassilis Bitsikas. Ainsi, cette espèce de carpe ne s’évanouit pas, car elle est courante dans la narcolepsie et n’a pas besoin d’orexine pour réguler son cycle veille-sommeil.

Initialement, l’idée était d’étudier plus en détail la voie de signalisation de l’orexine chez les loches clowns. Comme ces poissons arrêtent simplement de nager lorsqu’ils dorment et se reposent sur le côté, il est facile de les observer lorsqu’ils dorment réellement. « Ils semblaient être l'organisme modèle idéal pour notre étude du sommeil. Cependant, des investigations plus approfondies ont révélé que les loches clowns ne disposent pas d'une voie de signalisation fonctionnelle de l'orexine », rapporte Vassilis Bitsikas.

Narcolepsie chez les mammifères

Chez l’homme, une voie de signalisation fonctionnelle de l’orexine est essentielle au maintien des rythmes veille-sommeil. Les déficiences de cette voie conduisent à la narcolepsie. Les patients souffrant de cette maladie souffrent d'une somnolence excessive pendant la journée, d'une perte soudaine de tonus musculaire (cataplexie) et de crises de sommeil incontrôlées, dont ils peuvent difficilement être réveillés.

Cette maladie neurologique est causée par la perte de cellules nerveuses dans le cerveau produisant de l'orexine, un neurotransmetteur qui nous maintient éveillés. « Jusqu'à présent, on supposait qu'une carence en orexine perturbait le comportement veille-sommeil normal chez tous les vertébrés. Il s'avère maintenant que cette hypothèse est manifestement fausse », explique Alex Schier.

Les poissons régulent leur sommeil différemment

Les chercheurs ont également découvert que non seulement les loches clowns, mais aussi le poisson zèbre peuvent contrôler leur rythme veille-sommeil sans compter sur l’orexine. « Ils maintiennent toujours un comportement normal de sommeil et d'éveil malgré une voie de signalisation défectueuse de l'orexine. Ils ne comptent donc pas sur elle pour rester éveillés », rapporte Vassilis Bitsikas. En conséquence, cette espèce de poisson pourrait avoir développé des mécanismes de contrôle du sommeil distincts ou compensatoires par rapport aux mammifères. « Il serait intéressant de savoir quand et pourquoi différents systèmes de contrôle ont évolué chez les vertébrés », explique Alex Schier.

Les poissons ont souvent été utilisés comme organismes modèles pour étudier l’évolution du sommeil. « Ces nouvelles découvertes ont remodelé notre compréhension de la régulation du sommeil et de l'éveil. Les poissons pourraient détenir des secrets qui pourraient nous aider à découvrir pourquoi certains animaux sont plus vulnérables à la narcolepsie que d'autres », souligne Vassilis Bitsikas.