Comme nous, les lézards sommeillent avec un rythme ultralent

Des chercheurs ont récemment identifié un rythme physiologique commun aux reptiles, aux oiseaux et aux mammifères qui met en jeu une oscillation cérébrale très lente pendant le sommeil. Son rôle pourrait être lié au nettoyage du cerveau.

Il fait beau. Le temps des vacances est l’occasion pour se reposer et se dorer la pilule. Lézarder en somme, par petites touches pour éviter de trop s’exposer. Une occupation dont le lézard raffole justement et ce, dans les mêmes conditions. Animal à sang froid, il régule sa température corporelle en alternant bains de soleil et repos à l’ombre de la végétation. Gare à la surchauffe ! Ce risque n’est pas le seul point commun que les reptiles ont avec l’espèce humaine. Comme nous – et le rat et le pigeon – leur sommeil est traversé par une pulsation, un rythme « ultralent » qui permettrait à leur cerveau de se nettoyer. C’est du moins une des hypothèses formulées par les scientifiques. Publiée fin 2025 dans la revue Nature neuroscience, cette découverte est issue de travaux de chercheurs de l’équipe Sleep menés par Paul Antoine Libourel au sein du CRNL.

L’intérêt pour le sommeil des lézards a débuté il y a une quinzaine d’années au laboratoire. Le scientifique en a fait l’objet de sa thèse doctorale portant sur deux de ces reptiles. En 2019, il démontre que chez ces derniers, il existe deux états de sommeil très différents pouvant varier quelque peu d’une espèce à l’autre. Une première étape.

Il s’agit d’explorer les expressions du sommeil à travers l’arbre du vivant.

Mais au fait : homme, rat, pigeon, lézard…Pourquoi établir des comparaisons entre des animaux qui ont si peu avoir ensemble ? En donnant une perspective évolutive à ses travaux, Paul Antoine Libourel s’attèle à « explorer la diversité de l’expression des phénotypes du sommeil à travers l’arbre du vivant »,  peut-on lire dans un de nos articles brossant le portrait du chercheur en 2023. L’objectif poursuivi à travers cette démarche ? Mieux comprendre l’origine des états du sommeil. Autrement dit, le spécialiste cherche à évaluer dans quelle mesure certains éléments caractéristiques du sommeil ont été façonné par l’évolution en apportant un avantage certain aux espèces. Dans l’étude qui nous intéresse, si ces éléments se retrouvent chez les mammifères, les oiseaux et les lézards, c’est qu’ils existaient probablement chez leur ancêtre commun qui vivait sur Terre il y a 350 millions d’années.

Observé chez les tous animaux pourvus de neurones tels que les mammifères mais aussi les poissons, les insectes, les mollusques ou encore les méduses (encadré en fin d’article), le sommeil est défini par plusieurs critères dont une immobilité prolongée, un état rapidement réversible et une moindre perception des stimuli. Le lézard lui ? Quand il dort, il ferme les yeux. Il prend des positions spécifiques comme de se rouler en boule. Grâce au relevé de paramètres physiologiques, on sait que son tonus musculaire est bas, sa fréquence cardiaque diminue et ses yeux sont globalement immobiles. En outre, en utilisant des dispositifs portables intégrant des électrodes intracérébrales – un savoir-faire développé au sein du laboratoire – il est possible d’avoir accès à l’activité cérébrale du reptile.

L’étude analyse le sommeil de sept espèces de lézards dont des caméléons et des géckos.

Lors de leurs travaux précédents, les scientifiques lyonnais ont étudié le dragon barbu, un reptile endémique d’Australie arpentant les milieux désertiques, et le tégu argentin, un gros saurien affectionnant les forêts tropicales. Analysant les rythmes associés au sommeil des reptiles, les chercheurs ont alors montré que celui-ci se structure en deux phases : l’une caractérisée par des ondes cérébrales lentes et l’autre par des signaux soit désynchronisés soit rapides. La présente étude va plus loin car elle analyse le sommeil de sept espèces de lézards dont les deux précédents (ainsi que des geckos et des caméléons), et de trois animaux que sont l’homme, le rat brun (c’est-à-dire le rat d’égout) et le pigeon des villes – tous deux équipés d’un dispositif d’enregistrement portatif. Les chercheurs ont par ailleurs eu recours à l’imagerie fonctionnelle par ultrasons, une technique mise au point par Antoine Bergel, chercheur à l’Institut du Cerveau de Paris et qui permet de détecter de très subtiles variations du volume sanguin baignant le cerveau.

Qu’ont-ils découvert ? Avant de le révéler, rappelons ce qui est connu chez l’homme. Notre sommeil, comme celui de tous les mammifères et des oiseaux, se caractérise par deux états se relayant jusqu’au réveil : le sommeil lent, qui se divise en phases légères et profondes, et le sommeil paradoxal, celui des rêves. Lors du sommeil profond, l’activité du cerveau présente des oscillations synchrones avec la fréquence cardiaque, et d’autres signaux physiologiques, tels que la production de neurotransmetteurs ainsi que les variations de flux du liquide céphalo-rachidien. Ces oscillations se reproduisent toutes les 50 secondes, soit à un rythme qualifié d’ultralent par les scientifiques. Quel pourrait en être le rôle évolutif ? Chez l’humain, un nombre croissant de travaux l’associe à une évacuation des déchets métaboliques s’accumulant dans le cerveau vers le système lymphatique périphérique. A une fonction de « nettoyage » des tissus cérébraux en quelque sorte.

Le rythme ultralent pourrait aussi avoir une fonction de survie.

C’est un phénomène équivalent qu’ont détecté les scientifiques chez les lézards. Ils ont observé en effet l’existence d’une oscillation semblant synchroniser l’activité cérébrale, l’activité cardiaque, la respiration et les mouvements oculaires. Se répétant toutes les 100 secondes environ chez les reptiles, ce rythme est encore lié aux variations du flux sanguin irrigant leur cerveau et qui entraine l’entrée et la sortie du liquide céphalo-rachidien. Le rythme est plus lent chez les lézards du fait de leur caractère d’ectothermes cependant l’analogie avec l’espèce humaine se fait facilement. Ainsi ce rythme ultralent pourrait correspondre à un mécanisme fondamental apparu il y a 300 millions d’années : une sorte de pompe permettant au cerveau de se nettoyer pendant le sommeil.

Mais, d’après les observations faites chez le caméléon, une autre hypothèse est envisageable. Au cours de la journée, la peau de cet animal connaît des variations de couleur et de luminosité. Le caméléon passe du vert au jaune au crépuscule, et fait le chemin inverse à l’aube, sans variation colorimétrique dans l’intervalle. En revanche, sa peau est plus ou moins claire, selon un cycle calqué sur le rythme ultralent. Cela semble être le reflet de l’oxygénation cutanée. En effet, l’animal a la particularité de respirer de façon séquentielle, prenant coup sur coup trois inspirations. Les caméléons ouvrent aussi plusieurs leurs yeux durant des phases du rythme ultralent.

Ainsi pourrait-on prêter au rythme ultralent une autre fonction : celle de la survie. En effet, la torpeur que connaissent les animaux pendant leur sommeil peut être mise à profit par les prédateurs. Les chercheurs font encore l’hypothèse que les mouvements oculaires et les changements cutanés mis en évidence chez les caméléons seraient liés à des micro-réveils associés à de la vigilance. Une façon de ne dormir que d’un œil tout en surveillant son environnement, qui aurait précédé la diversification des phases de sommeil observée aujourd’hui chez les animaux.

Pendant qu’elles dorment, les méduses nettoient leurs neurones.

Apparues il y a 600 millions d’années, les méduses ont des neurones mais pas de cerveau centralisé, une configuration très ancienne sur le plan de l’évolution. Elles dorment un peu comme nous : huit heures par nuit et font même de courtes siestes l’après-midi, selon une étude publiée dans Nature Communications début janvier.

Pour conclure de la sorte, les neuroscientifiques et biologistes israéliens à l’origine des travaux scientifiques ont observé, chronomètre à la main, le ballet sous-marin des méduses cassiopées (Cassiopea andromeda), une espèce qui passe sa vie « la tête à l’envers » en déployant vers la surface ses tentacules. En outre, ils ont étudié finement le comportement de ces méduses au laboratoire grâce à des caméras infrarouges. Ils ont ainsi pu identifier que, la nuit, les méduses cassiopées dorment lorsqu’elles ralentissent le mouvement de leurs ombrelles à moins de 37 pulsations par minute pendant plus de trois minutes.

Mais le plus étonnant se situe ailleurs. En privant les méduses de sommeil, les chercheurs ont noté que les dégâts cellulaires liés à la dégradation de l’ADN contenu dans leurs neurones (en raison de l’activité des organismes marins, de leur métabolisme et du stress environnemental) augmentent. Cette privation enclenche un « rattrapage » de sommeil chez les méduses qui aux neurones de se réparer et aux déchets cellulaires d’être évacués. Ce qui confirme l’idée selon laquelle le renouvellement des cellules a pu jouer un rôle essentiel dans l’histoire évolutive du sommeil.