Pourquoi a-t-on besoin de dormir ?

sommeil_conferenceNous passons en moyenne 8 heures par jour à dormir, ce qui sur l’ensemble d’une vie représente environ 25 années au lit. Et pourtant, aussi incroyable que cela puisse paraître, on ne sait pas vraiment pourquoi nous avons besoin de dormir.

Bien sûr, on dort « parce qu’on est fatigué », mais cela ne nous dit pas quelle est la fonction biologique du sommeil. Par exemple on sait qu’on ne mange pas simplement « parce qu’on a faim », mais parce que notre organisme a besoin de nutriments pour fonctionner.

Il existe ainsi plusieurs hypothèses crédibles pour expliquer le rôle du sommeil, mais aucune ne s’est encore définitivement imposée.

Le sommeil, une anomalie ?

Pour l’homme et les autres animaux, devoir dormir représente quand même un sacré inconvénient ! D’une part il s’agit de temps perdu, que l’on ne peut pas consacrer à d’autres activités importantes comme chasser, manger ou se reproduire. Mais en plus pour un animal, le sommeil est une activité risquée, qui le met à la merci des prédateurs. Si le fait de dormir a été conservé par l’évolution, c’est que le sommeil doit être drôlement utile ! Mais à quoi ?

Pour essayer de comprendre le rôle fondamental du sommeil, il existe une méthode simple : arrêter de dormir et regarder ce qui se passe ! On connait quelques cas attestés de personnes ne dormant pas pendant plus de 10 jours, mais il est évidemment problématique de réaliser des expériences bien contrôlées sur l’homme. Alors comme d’habitude, on va se tourner vers nos amis les animaux.

Les effets de la privation

disk over water ratsC’est une expérience très connue publiée en 1983 par Allan Rechtschaffen et ses collègues [1] : on prend des rats, et on les empêche de dormir par une méthode appelée « disk over water ». Dans cette expérience, on utilise une cage dont le bas est rempli d’eau, et on place un rat en surélévation sur un disque dont seulement une moitié est à l’intérieur de la cage (vue de dessus ci-contre).

Tout va bien pour le rat, sauf que le disque est rotatif, et quand il se met à tourner, le rat doit se déplacer pour éviter de tomber dans l’eau. On surveille donc l’activité du rat, et on fait tourner le disque chaque fois qu’il menace de s’endormir (ce qui se produit en moyenne une centaine de fois par jour)

Les effets de la privation de sommeil semblent sans appel : tous les rats meurent dans les deux semaines, soit bien plus rapidement que lors d’une privation de nourriture. Au cours de l’expérience, ils développent des lésions sur la peau, ils mangent plus et pourtant maigrissent beaucoup. Toutefois à l’autopsie, il n’a pas été possible de déterminer la cause exacte de leur mort.

Cette expérience sur les rats est très impressionnante, mais il semble qu’il faille la modérer. D’une part chez la souris ou le pigeon, elle a été reproduite sans entraîner la mort des animaux [2]. D’autre part même chez les rats, ces derniers ne meurent plus si on utilise des méthodes de réveil moins brutales : pour certains chercheurs la cause de la mort dans l’expérience de Rechtschaffen serait surtout le stress intense engendré par la méthode du « disk over water ».

Le sommeil, pas si indispensable ?

Évidemment cette expérience n’a pas été tentée chez l’homme, mais à ce jour il n’a jamais été rapporté de cas d’un être humain mort « par manque de sommeil » (mais il faudrait consulter les données classées secrètes issues d’expériences à des fins militaires ou de torture…)

Outre cela, dans le règne animal, il existe de nombreux animaux se privant parfois volontairement de sommeil. C’est le cas de certains oiseaux lors de la migration, et même des dauphins. Ces derniers peuvent rester éveillés plusieurs jours d’affilé si on les stimule avec des jeux. Encore plus fort, la maman et le bébé dauphin ne dorment presque pas pendant les 6 semaines qui suivent la naissance ! [3] De manière intéressante, ces privations volontaires ne s’accompagnent pas d’un besoin de récupération de la dette de sommeil.

becasseau cour 250Récemment, un article amusant a été publié dans Science [4]. Les auteurs ont examiné une population de bécasseaux pendant la saison des amours (dont vous voyez une scène ci-contre). Ils ont comparé certains mâles qui dorment normalement, à d’autres qui ne dorment presque pas pendant les 3 semaines que dure la période d’accouplement. Résultat des courses : les mâles qui ne dorment pas ont plus d’accouplements avec les femelles que les autres, et leur descendance sera plus nombreuse.

Cette conclusion paraîtra évidente aux habitués de la drague nocturne, mais sur le plan de l’évolution elle est perturbante : si les petits dormeurs sont avantagés sur le plan sexuel, pourquoi est-ce que les gros dormeurs n’ont pas été supprimés par la sélection naturelle ?

Cela montre que les gros dormeurs doivent quand même posséder un avantage à long terme sur les petits dormeurs, qui compense le fait qu’ils aient moins de succès lors de la chasse aux femelles. Je cite cette merveilleuse conclusion de l’article [4], qui pourrait faire une pub pour Meetic « Why do some males sleep more than others, when fertile females are available ? »

Bref, le sommeil n’est pas forcément indispensable, mais quand même avantageux pour la survie ! Alors voyons les différentes hypothèses.

Quelle fonction pour le sommeil ?

La première fonction à laquelle on peut penser, c’est la conservation de l’énergie, puisque quand on dort on dépense moins de calories. Mais cette explication n’est pas totalement satisfaisante, car un état d’éveil calme remplirait presque aussi bien cette fonction, tout en étant beaucoup moins risqué que le sommeil.

sommeil et poids herbivores 400Pour essayer de comprendre la fonction fondamentale du sommeil, il existe un indice important : les variations de durée d’un animal à l’autre. En effet le sommeil peut durer de 3 heures pour l’éléphant, à 20 heures pour certaines chauves-souris !

Cette grande variabilité ne semble pas liée à la position de l’animal dans l’arbre du vivant, mais plutôt à son poids et à son régime alimentaire. Le graphique ci-contre [2] montre la corrélation qui existe entre poids et temps de sommeil chez différents herbivores.

Par ailleurs chez des animaux proches et de taille comparable, les carnivores peuvent dormir beaucoup plus que les herbivores (14 heures pour la chouette contre 6 heures pour les oies cendrées, par exemple)

Ces observations montrent que même si le sommeil est plus qu’une simple conservation d’énergie, il doit quand même être lié au métabolisme.

La piste métabolique

Une des explications les plus en vogue est celle de la protection du cerveau contre ce qu’on appelle le « stress oxydatif ». En effet, quand notre organisme produit de l’énergie en brûlant des nutriments, la réaction chimique fabrique parfois ce qu’on appelle des radicaux libres. Il s’agit de molécules contenant des atomes d’oxygènes disponibles (comme l’eau oxygénée H_2O_2), et pouvant donc réagir avec leur environnement selon une réaction d’oxydation.

On sait que ces radicaux libres causent des dommages à nos cellules et à notre ADN, et que cela constitue d’ailleurs une cause importante du phénomène de vieillissement. Heureusement notre organisme sait se défendre (via des enzymes) contre ce stress oxydatif, d’où l’importance des anti-oxydants. On suspecte ainsi que l’un des rôles du sommeil serait de réduire l’activité du cerveau, afin de diminuer son attaque par les radicaux libres, et de permettre à des phénomènes de réparation d’avoir lieu.

A l’appui de cette hypothèse, il a été récemment montré que chez le rat, la privation de sommeil conduit à des dommages accrus dans les cellules du cerveau via un mécanisme de stress oxydatif [5].

Et le rêve dans tout ça ?

Jusqu’ici nous avons parlé du sommeil en général, mais laissé de côté le fait qu’il existe un état particulier : le sommeil paradoxal. C’est dans cette période, appelée Rapid Eye Movement (REM) par les anglo-saxons, que se produisent les rêves. On entend parfois que la privation de sommeil paradoxal conduirait à la folie, mais il semble que cela soit une légende.

Plusieurs théories intéressantes existent pour expliquer le sommeil paradoxal. L’une constate que certains neurotransmetteurs ne sont plus émis pendant le sommeil paradoxal, ce qui expliquerait le caractère assez désinhibé des rêves, mais permettrait un certain « repos » des communications dans le cerveau [3].

bébé ornithorynqueUne autre théorie audacieuse a été proposée par le français Michel Jouvet. Elle se base sur une observation étonnante : la quantité de sommeil paradoxal dans le règne animal semble corrélée au niveau de maturité des bébés à la naissance. Le dauphin, qui est complètement fonctionnel dès sa naissance, n’en possède pas du tout ! Au contraire l’ornithorynque, qui nait aveugle et totalement vulnérable (voir ci-contre), rêve en moyenne 8 heures par jour !

Une explication possible serait alors la suivante : les rêves servent à accélérer notre maturation cérébrale en nous présentant une simulation de la réalité. Lors des rêves, notre cerveau travaille et se développerait un peu comme lors d’expériences réelles. Le rêve serait donc à la vie ce que le simulateur de vol est au pilotage : un moyen de s’entraîner plus souvent, et sans danger.

Sur ce, je retourne me coucher !

Billets plus ou moins reliés :

Sommeil et métabolisme : Le remède miracle contre le jet-lag : 16 heures de jeûne

Métabolisme et durée de vie : Pour vivre longtemps, vivez fraichement !

La production d’énergie : Les mitochondries, des aliens dans nos cellules

L’ornithorynque, preuve que Darwin a de l’humour

Même lui semble dormir : C. Elegans, le plus petit cerveau monde

Références :

[1] Rechtschaffen, A., Gilliland, M. A., Bergmann, B. M., & Winter, J. B. (1983). Physiological correlates of prolonged sleep deprivation in rats. Science, 221(4606), 182-184

[2] Siegel, Jerome M. « Clues to the functions of mammalian sleep. » Nature 437.7063 (2005): 1264-1271.

[3] Siegel, Jerome M. « Why we sleep. » Scientific American 289.5 (2003): 92-97.

[4] Lesku, John A., et al. « Adaptive sleep loss in polygynous pectoral sandpipers. » Science 337.6102 (2012): 1654-1658.

[5] Ramanathan, Lalini, et al. « Sleep deprivation decreases superoxide dismutase activity in rat hippocampus and brainstem. » Neuroreport 13.11 (2002): 1387.

[6] Hublin, C., Partinen, M., Koskenvuo, M., & Kaprio, J. (2007). Sleep and mortality: a population-based 22-year follow-up study. Sleep, 30(10), 1245. (Cet article qui montre qu’il existerait un optimum de durée de sommeil, situé autour de 7 heures)

The end of sleep ? Un article étonnant qui fait le point sur les technologies permettant de nous éviter de dormir. Une vision audacieuse qui consiste à voir le sommeil comme une maladie !

37 réflexions sur “Pourquoi a-t-on besoin de dormir ?

  1. Je vous lit régulièrement sans laisser de messages. Aujourd’hui je prends le temps de vous dire que ce blog et des articles comme celui-ci sont simplement exceptionnels.
    Merci.

  2. Salut!
    Pour la partie sur les rêves : tous les animaux ne rêvent pas. Et il y a des animaux qui dorment, et qui ne rêvent pas. Est ce que du coup la piste du rêve (j’ai toujours rêvé d’écrire un truc comme ça) ne serait pas insuffisante pour répondre à la question de la nécessité du sommeil?

    • Oui en effet, c’est pour ça que je n’en ai parlé qu’à la fin ! Effectivement les dauphins ne rêvent pas comme je le disais. Et d’après la théorie que j’évoque, ça « collerait » avec l’idée que le rêve est là pour aider les bébés immatures à maturer plus vite. Mais du coup on peut se demander pourquoi chez les adultes il existe encore…

      • Ok! Et bien je n’en n’ai aucune idée. Je pensais au début que le sommeil pouvait s’expliquer seulement par l’aspect énergétique (mais du coup on ne comprends pas pourquoi on ne dort pas plus). Merci pour ce billet toujours aussi instructif.

  3. Pingback: Pourquoi a-t-on besoin de dormir ? | Projet Syn...

  4. et comment peut on ainsi affirmer, comme ça, de but en blanc, que « les dauphins de rêvent pas » ?
    Y’a t’il eu des études EEG de dauphins au cours de longues périodes ?
    Quelqu’un parlant dauphin courament a t’il mené un sondage auprès d’une centaine de dauphins ?
    Je pense qu’il serait plus honnètes de parler de suppositions.

    • Bonne remarque : l’affirmation correcte serait « les dauphins n’ont pas de phase présentant les caractéristiques du sommeil paradoxal »

  5. Bonjour. Très bon article ! J’aimerais vous apporter un petit élément de réflexion concernant ce point (je ne suis nullement scientifique, votre article a simplement éveillé ma curiosité):

     » Mais en plus pour un animal, le sommeil est une activité risquée, qui le met à la merci des prédateurs. Si le fait de dormir a été conservé par l’évolution, c’est que le sommeil doit être drôlement utile ! Mais à quoi ?  »

    Je dirais que l’état de sommeil est en fait l’état ancestral, et que certaines espèces ont développé, par sélection naturelle, un état de veille (ou plutôt de conscience).

    Et comme vous l’avez indiqué, les prédateurs ont tendance à dormir plus longtemps que les proies. Etant exposés à moins de danger, l’aptitude à se priver de sommeil n’impacte que peu, selon moi, le processus de sélection naturelle de leur espèce. A l’inverse, les espèces plus souvent chassées semblent pouvoir se passer de sommeil plus aisément.

    Je ne dirais donc pas que le sommeil a été conservé par l’évolution. Il s’agirait plutôt selon moi d’un trait commun ancestral, qui pourrait éventuellement être voué à disparaître chez certaines espèces. Est-ce là une idée farfelue ?

    Merci beaucoup pour ce blog !

  6. Excellente lecture, comme toujours! En ce qui concerne les rêves, j’ai entendu une hypothèse intéressante: ils auraient pour fonction de stimuler l’activité musculaire afin de maintenir la température corporelle. Cette évolution serait alors apparue au moment de l’apparition des animaux à sang chaud.

  7. Article très intéressant, toutefois il est avéré depuis assez longtemps que les rêves se produisent également en sommeil profond et non pendant la seule phase de sommeil paradoxal. (pour les références voir le dernier S&V hors série sur le sommeil). Sinon bravo pour votre blog.

  8. J’avais lu je ne sais plus où que les oiseaux migrateurs dorment, mais d’un seul côté du cerveau, l’autre restant éveillé en alternance. Sinon, j’avais pour ma part compris que l’hypothèse la plus couramment admise sur la fonction du sommeil était la consolidation des expériences dans le cerveau: par récapitulation, apprentissage et mémorisation de ce qui s’est passé durant l’éveil. Un peu comme on purgerait son disque dur chaque jour après avoir analysé ce qui a été stocké en mémoire vive durant la journée pour éliminer ce qui semble inutile, et compacter puis stocker ce qui va servir dans des zones différentes du cerveau. D’où -pour les hommes du moins- le phénomène de l’idée du matin où on se souvient brusquement qu’on a oublié de faire ceci ou cela, ou bien d’une manière différente d’envisager tel ou tel problème…

      • Je n’ai pas accès à l’article complet mais d’après l’abstract j’ai l’impression qu’il remet en question le rôle du sommeil paradoxal dans la consolidation de la mémoire, sans aborder le rôle du sommeil tout court. Il y a pléthore d’expériences sur les rats, les mouches ou les humains (ici, ou par exemple) qui montrent qu’un petit roupillon aide à mémoriser/assimiler ce qu’on a appris avant de s’endormir.

  9. Et si, tout simplement, le sommeil nous reposait ? Je veux dire, quand on est vraiment très fatigué, on a du mal à réfléchir/bouger, etc … J’ai une maladie rare du sommeil (hypersomnie) qui a fait que pendant des années j’étais tout le temps fatigué, et réfléchir dans ces conditions c’est dur, mais surtout faire du sport, ou des activités plus physiques. Et rester coucher pendant des heures sans rien faire ne me remettait pas en forme. Pour moi c’est juste une manière de récupérer, comme quand on récupère après avoir couru par exemple. Je pense que se reposer de temps et avoir de « meilleures performances » au lieu de rester éveillé tout le temps et être plus faible, est peut-être bénéfique ? Je ne sais pas si tout ça est très clair.

  10. Le sommeil peut être le fruit de l’interaction des cellules cervicales avec des particules virtuelles spécifiques(qui peuvent être extraterrestre),emportant la personne dans une autre densité temporelle;c-a-d un autre univers (parallèle).DIEU tout puissant seul connais les bienfaits du sommeil, pour ses créatures.

  11. Juste une petite note… J’avais vu un reportage (sur Arte ?) au sujet d’un homme dcd par manque de sommeil. Par ailleurs, chez certains oiseaux migrateurs leurs hémisphères droit/gauche cérébraux dorment par alternance ceux qui nous fait croire qu’ils ne dorment pas (reportage « Sur les ailes des oiseaux »… sur Arte ;))

  12. J’ai adoré cet article.
    Je pense que les rêves sont le fruit de notre imagination. On peut voir plusieurs éléments dans notre journée et les interpréter différemments la nuit.

  13. Pas d’expérience d’humain mort par manque de sommeil certes…mais lorsqu’on voit la fatigue perdurer quand on enchaîne des nuits très courtes, on se dit que le sommeil est tout de même essentiel pour notre bien-être.

  14. la science est incroyable mais aussi pitoyable pk tuer des animaux toujours tou faire sur eu pour repondre a no caprice pour chercher a ne plus avoir bessoin dormire ridicule serieusement la sciemce nous amenera au chao pcq on ne sai pas lutiliser

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  17. En fait il semblerait que le temps de sommeil dépende également du temps qu’il faut pour… se nourrir. D’où l’éléphant qui ne dors que 4h par jour, parce qu’il doit « se dépêcher » pour réussir à manger les 200kg de verdure qu’il lui faut par jour… Alors que les lions, qui sont au sommet de la chaîne alimentaire et qui n’ont pas besoin de manger tous les jours, dorment eux beaucoup

  18. Salut, je suis MICHEL Andy Ing.Agronome et j’ecris actuellement un livre dans lequel je decris une theorie qui semble bien expliquer le fonctionnement du cerveau humain, mais la theorie (Theorie des instemps) semble assez prometteuse et explique egalement et explique egalement les raison precise du repos, je ne peux rien vous relater pour le moment mais je peux vous garantir que c’est une fonction tres importante…

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  21. Je trouve ça vraiment horrible de faire subir ce genre de chose à des rats ou d’autres animaux car en plus ça n’avance à rien. Si nous dormons c’est que nous nous somme programmés pour ça et que c’est indispensable à notre équilibre, si nous mangeons c’est que notre corps en a besoin et c’est pareil car cela correspond au fonctionnement de la même façon que le sommeil évidemment.
    .
    Faire ce genre de test sur les animaux c’est perdre du temps et faire souffrir volontairement.
    Il faut se demander plutôt pourquoi certaines personnes vont se permettre de faire souffrir des animaux en justifiant ces analyses soit disant scientifiques Remettez vous en question!!! ou faites ces tests sur vous, ça vous démotivera rapidement.

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