Dynamique du réseau neuronal du sommeil paradoxal – SLEEPNET

Le sommeil des Mammifères comprend deux états centraux majeurs, le sommeil lent (SL) et le sommeil paradoxal (SP), ou sommeil du rêve. Ces deux phases de sommeil, qui alternent avec l'éveil de façon cyclique et dans un ordre constant (le SP suit toujours le SL) reposent sur un réseau de structures cérébrales nombreuses et distribuées sur l'ensemble du névraxe. Depuis plus de cinquante ans, des travaux de lésions, d'électrophysiologie, de pharmacologie, et plus récemment de biologie moléculaire ont progressivement permis d'identifier les composants de ce réseau. On distingue ainsi des structures du SL au sein de l'aire préoptique latérale et ventro-latérale, et des structures du SP initialement limitées au tronc cérébral et formées du noyau sublatérodorsal, du noyau réticulé profond du mésencéphale, et des noyaux du tegmentum pontique. A ces derniers s'ajoutent les neurones hypothalamiques contenant le peptide MCH (melanin-concentrating hormon) dont l'implication dans la régulation homéostasique du SP a été montrée récemment au laboratoire. Ces structures du sommeil sont anatomiquement connectées entre elles mais aussi aux structures de l'éveil comprenant les neurones monoaminergiques, cholinergiques et les neurones à hypocrétine (oréxine). - A ce jour cependant, le rôle spécifique de chacune de ces structures nerveuses, ainsi que les interactions fonctionnelles qu'elles établissent entre elles et sous-tendent l'alternance des états de vigilance demeurent inconnus. Cela explique en partie l'absence de modèle dynamique pertinent capable de rendre compte de la succession ordonnée des états de sommeil et d'éveil. La prévalence des troubles du sommeil (hypersomnie, insomnie, narcolepsie), récemment mise en exergue par le Ministère de la Santé, rend plus que jamais crucial le décryptage exhaustif des mécanismes neuronaux qui sous-tendent le cycle veille-sommeil. Ce décryptage nécessite la capacité technique de suivre l'activité de l'ensemble du réseau du sommeil ou à défaut de ses structures clefs. Cette approche est maintenant rendue possible chez l'animal vigile par des implants de multi-électrodes et des dispositifs d'enregistrement multi-canaux qui permettent, non seulement le suivi simultané de l'activité unitaire et les potentiels de champs au sein de multiples structures cérébrales distantes, mais aussi la détermination des interactions qu'elles établissent entre elles. - Encore inexistante en France, l'approche électrophysiologique multi-sites est celle que nous proposons de mettre en place afin d'élucider l'organisation fonctionnelle du réseau du sommeil et de sa dynamique. Cette approche novatrice sera initialement mise en œuvre dans l'étude des structures ponto-bulbaires responsables du déclenchement du SP puis étendue aux structures hypothalamiques impliquées dans la régulation homéostasique du SP. Des analyses quantitatives inspirées des histogrammes péri-évènements seront appliquées à l'activité unitaire de multiples neurones afin d'établir finement la chronologie des évènements neuronaux critiques qui surviennent dans le réseau lors des transitions entre états de sommeil. Une fois cette chronologie établie, nous tenterons d'en déterminer les mécanismes sous-jacents par l'analyse fine des corrélations et de la synchronisation de l'activité unitaire et des potentiels de champs des différentes populations neuronales du réseau. L'ensemble de ces données devrait permettre de progresser significativement dans la connaissance des mécanismes du sommeil normal, préalable essentiel à la compréhension de ses pathologies, et d'ouvrir la voie à la réalisation de modèles plausibles du réseau du cycle veille-sommeil. - Centré sur la dynamique du réseau neuronal responsable du cycle veille-sommeil, ce projet s'inscrit totalement dans la thématique du laboratoire d'accueil. Sa réalisation fait appel à l'expertise de jeunes chercheurs : Damien Gervasoni et Shih-Chieh Lin, spécialistes de l'électrophysiologie multi-sites chez le Rat