HDR "Ecophysiologie et évolution des états de sommeil"

Résumé HDR : Ecophysiologie et évolution des états de sommeil

Malgré son apparente simplicité, le sommeil est un état complexe, tant du point de vue physiologique que comportemental. C’est un état risqué pendant lequel l’animal est déconnecté de son environnement et pourtant il existe chez tous les animaux. Chez les mammifères et les oiseaux il peut même être clairement séparé en deux états physiologiquement et cérébralement distincts: le sommeil lent et le sommeil paradoxal. Il est ainsi vital, et central pour l’animal, qui doit trouver un équilibre entre le temps alloué à des phases actives, bénéficiant directement à sa survie (recherche de partenaire, de nourriture, ...) et à ses besoins liés au sommeil, auxquels il peut difficilement se soustraire. Il existe donc un compromis entre les bénéfices apportés par le sommeil et le coût physiologique ou comportemental, de réduire, fragmenter, ou supprimer ce dernier face à une perturbation ou une opportunité environnementale (prédation, disponibilité de ressources, de partenaires, chaleur, ...). Mais quels sont les bénéfices liés au sommeil et quels sont les coûts en terme de fitness associés à une altération du sommeil ?
D’un point de vue mécanistique, le sommeil et ses sous états font l’objet de nombreuses recherches au niveau génétique, moléculaire, cellulaire, cognitif et comportemental. Les travaux sur les modèles murins et sur l’homme, ont notamment permis de mieux comprendre les réseaux de neurones impliqués dans les différentes phases de sommeil, les voies métaboliques, les liens existant entre les maladies neurodégénératives, les troubles psychiques et le sommeil. Ils ont ainsi permis d’impliquer le sommeil dans la régulation du système immunitaire, du métabolisme, de la mémoire, dans la gestion émotionnelle, la maturation cérébrale, la croissance, ou encore le nettoyage cellulaire. Mais aussi importantes soient elles, toutes ces fonctions associées au sommeil n’expliquent pas à elles seules l’existence et l’universalité du sommeil. En effet, principalement conduites en laboratoire, sur des modèles humains ou des modèles génétiquement sélectionnés, ces études ne reflètent pas la diversité des phénotypes existants et ne remettent pas le sommeil dans un contexte évolutif et écologique, qui lèverait le voile sur les mécanismes de sélection, de plasticité et de flexibilité du sommeil et plus largement des états de vigilance. Pour mieux comprendre l’origine du sommeil et les facteurs de pression physiologiques et environnementaux, il convient ainsi d’utiliser les 3,8 milliards d’années d’évolution et de sélection naturelle afin de comprendre cette universalité et cette variabilité existante dans son expression.
J’ai initié ce projet il y a 10 ans, au sein de l’équipe sommeil du centre de recherche de neurosciences de Lyon. C’est dans ce contexte, j’ai pu intégrer les bases physiologiques et les méthodes de caractérisation du sommeil, notamment dans un projet de biologie comparative, visant à déterminer l’origine du sommeil paradoxal en étudiant les reptiles. Afin de porter ce projet au delà de l’axe purement physiologique, je compte développer et déployer mes approches scientifiques et méthodologiques dans un cadre plus large afin de comprendre les origines évolutives et les facteurs de pression sélectives sur les états de sommeil, grâce à des approches comparatives, écophysiologiques et au développement de méthodes associées. Cette HDR présente le contexte et les enjeux de tels développements, mes travaux passés, actuels, et les futurs axes de recherche envisagés.