Les méduses n’ont pas de cerveau, mais elles dorment

Elles n’ont pas de cerveau, ni même rien de plus qu’un système nerveux rudimentaire, mais les méduses ont apparemment des heures de coucher.

Une nouvelle recherche révèle que les méduses entrent dans un état semblable au sommeil. Si l’étude, publiée aujourd’hui (21 septembre) dans la revue Current Biology, est confirmée par de futures études, les méduses sont les tout premiers animaux dépourvus de système nerveux central à avoir été observés en train de dormir. Cette découverte pourrait étayer la théorie selon laquelle le sommeil est une propriété émergente des neurones – en d’autres termes, le sommeil pourrait être quelque chose que les cellules nerveuses connectées en réseau font simplement, même sans organisation complexe.

« La vraie nouveauté de ce que nous avons montré est que cet animal qui est presque aussi éloigné, du point de vue de l’évolution, des humains et des animaux supérieurs que vous pouvez aller, semble également avoir cet état comportemental conservé » du sommeil, a déclaré la coauteure de l’étude, Claire Bedbrook, doctorante en bio-ingénierie à l’Institut de technologie de Californie.

Les origines du sommeil

Le sommeil est crucial pour la survie, mais personne ne sait exactement ce qu’il fait ou pourquoi il a d’abord évolué. Une étude publiée en 1995 dans la revue Behavioural Brain Research a révélé que lorsqu’ils étaient complètement privés de sommeil, les rats mouraient en trois semaines. On a constaté que des animaux aussi simples que le ver Caenorhabditis elegans, qui ne possède que 302 neurones et un système nerveux central extrêmement simple, présentent des schémas d’activité et de repos qui ressemblent énormément au sommeil.

Ravi Nath, étudiant diplômé de Caltech et coauteur de la nouvelle étude, étudie généralement cet état de sommeil chez C. elegans. Lui et son conseiller de laboratoire, Paul Sternberg, se sont demandés s’ils pouvaient trouver des preuves de sommeil chez des animaux encore plus simples. Les méduses leur sont venues à l’esprit, a déclaré Nath à Live Science.

Un autre étudiant diplômé de Caltech, Michael Abrams, cultivait par hasard des méduses dans le laboratoire de la biologiste Lea Goentoro au même moment pour un projet sans aucun rapport. Il a remarqué qu’un genre, Cassiopea, ou la méduse à l’envers, semblait devenir moins actif la nuit. La Cassiopea passe la majeure partie de son temps assise à l’envers sur le fond de l’océan ou du bassin, faisant vibrer sa cloche environ une fois par seconde, a expliqué Abrams à Live Science. Ce comportement sédentaire fait de la méduse à l’envers un animal facile à suivre sur le plan comportemental.

Des gelées qui dorment

Abrams et Nath ont joint leurs forces à celles de Bedbrook pour enquêter précisément sur ce que faisaient les gelées. Ils savaient que pour démontrer que les méduses dormaient, ils devaient prouver que leur comportement répondait aux critères standards du sommeil : une activité réduite rapidement réversible, contrairement au coma ou à l’inconscience ; une réactivité réduite aux stimuli par rapport à l’état de veille ; et une régulation homéostatique, ce qui signifie qu’il existe une sorte de  » pulsion  » innée vers le sommeil et que l’animal a besoin de dormir pour fonctionner.

Pour mesurer l’activité, les chercheurs ont compté le taux de pulsation de la cloche chez 23 méduses pendant six jours et nuits consécutifs. Ils ont constaté que le taux a chuté de 32 % la nuit, passant d’environ 1 155 pulsations par 20 minutes pendant la journée à 781 pulsations par 20 minutes la nuit. Lorsque les chercheurs ont mis un petit encas de minuit dans la colonne d’eau, les méduses se sont réveillées et ont commencé à pulser au rythme de la journée, indiquant que cette période de quiescence était facilement réversible.

Mais les méduses étaient-elles moins réactives que d’habitude ? Pour le savoir, les chercheurs ont placé les méduses dans de petits récipients faits de tuyaux en PVC avec un fond en filet. Ils ont soulevé doucement les méduses du fond de la cuve, puis ont tiré rapidement sur le récipient vers le bas, laissant les méduses en suspension dans l’eau.

Les méduses Cassiopea préfèrent la position assise à la nage, de sorte que les méduses suspendues ont pulsé jusqu’au fond de la cuve. Mais elles l’ont fait beaucoup plus rapidement pendant la journée, commençant à pulser au bout de 2 secondes après avoir perdu leur surface de repos, que pendant la nuit, où il leur a fallu environ 6 secondes pour commencer à pulser – presque comme si elles secouaient le sommeil avant de pouvoir réagir.

Puis, les chercheurs ont testé si le comportement somnolent des méduses était sous contrôle homéostatique. Plus simplement, la question était la suivante : Les méduses auraient-elles un comportement fatigué le lendemain si elles étaient privées de leur quiescence la nuit ? Pour le savoir, les chercheurs ont soufflé de légères impulsions d’eau sur les méduses pendant 10 secondes toutes les 20 minutes. Ils ont constaté que lorsqu’ils perturbaient ainsi les méduses pendant les six dernières heures de la nuit, celles-ci affichaient une baisse de 12 % de leurs pulsations pendant les quatre premières heures du jour suivant, comme si elles avaient du mal à se réveiller. Lorsque les chercheurs ont continué à les perturber toute la nuit, les méduses étaient 17 % moins actives le lendemain. Après une nuit complète sans perturbations, les méduses ont retrouvé un niveau d’activité normal le jour suivant.

Évolution du sommeil

Une question brûlante est de savoir si le comportement semblable au sommeil chez les méduses est le même type de comportement qui a finalement donné naissance au sommeil complexe des animaux supérieurs. Les chercheurs savent que les mêmes gènes et molécules qui contrôlent le sommeil chez les vers et les mouches régulent également le sommeil chez le poisson zèbre et l’homme, a déclaré Nath. Les chercheurs n’ont pas pu rechercher ces gènes et ces molécules dans le cadre de cette étude, mais ils ont ajouté à l’eau de la méduse de la mélatonine et de la pyrilamine, deux substances qui rendent les humains somnolents. La méduse, elle aussi, est devenue moins active en présence de ces substances, ce qui suggère que l’état de sommeil chez les plus anciens animaux connus et chez les humains pourrait avoir les mêmes racines biologiques.

« Si c’est quelque chose qui est conservé dans ce que nous observons chez d’autres invertébrés, vertébrés ou humains, alors quel est le dénominateur commun ? ». a déclaré Bedbrook. « Qu’ont-ils en commun qui pourrait être la raison pour laquelle ces animaux passent par cet état de sommeil ? »

La prochaine étape, a déclaré Nath, pourrait être d’utiliser des électrodes pour suivre l’activité des neurones de la méduse pendant l’état de sommeil.

« Nous aimerions voir s’il existe d’autres espèces de méduses qui dorment également », a ajouté Bedbrook. « Nous aimerions également voir si les éponges, le niveau inférieur suivant, dorment ou non ». Les éponges n’ont pas du tout de système nerveux, bien qu’elles possèdent certains des gènes et protéines rudimentaires que l’on trouve dans le système nerveux d’autres animaux.

Article original sur Live Science.

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