La taille de l’élève ouvre une fenêtre sur le sommeil profond

Une nouvelle étude montre que le sommeil profond est corrélé à la taille réduite de la pupille chez la souris.

Source: Petr Novák / Wikipedia Commons

On sait généralement que la taille de la pupille fluctue en fonction de la luminosité et de l’obscurité pendant l’éveil. Ce que l’on sait moins, c’est que la taille de la pupille est également régulée par le système nerveux autonome (ANS) en réponse à divers degrés d’éveil, d’activité cérébrale et d’états corticaux.

Par exemple, en période de détresse, les mécanismes de «combat ou de fuite» du système nerveux sympathique (SNS) dilatent les pupilles pour optimiser la vision face à un danger potentiel. À l’inverse, lorsqu’il est temps de “se reposer et de digérer”, le système nerveux parasympathique (SNP) réduit la taille de la pupille.

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Dans l’optique de la psychophysiologie, l’augmentation de la taille de la pupille est déclenchée par le SNS dans le cadre d’un système adrénergique alimenté par l’adrénaline. D’un autre côté, la réponse inhibitrice modulée par le SNP diminue la taille de la pupille et est entraînée par un système cholinergique, qui utilise l’acétylcholine.

Cholinergic signifie «compter sur l’acétylcholine». Au départ, l’acétylcholine était à l’origine appelée «vagusstoff» ou «substance vague», car le nerf vague expulse l’acétylcholine pour ralentir le rythme cardiaque et calmer le système nerveux.

Les scientifiques étudient depuis des décennies comment le système nerveux autonome modifie la taille de la pupille pendant l’éveil chez l’homme et l’animal. Cependant, le sommeil se produisant avec les paupières fermées, il était impossible aux chercheurs d’observer directement les changements de diamètre de la pupille à différents stades du sommeil, jusqu’à présent. La technologie infrarouge de pointe mise au point par des chercheurs suisses à l’Université de Genève a récemment ouvert une nouvelle fenêtre sur l’évolution de la taille des pupilles pendant le sommeil.

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L’étude pionnière suisse «Le couplage de la taille des pupilles aux états corticaux protège la stabilité du sommeil profond par la modulation parasympathique» a été publiée le 18 janvier dans la revue Current Biology.

Illustration artistique de la façon dont la taille de la pupille de souris est une fenêtre sur l’activité cérébrale, même pendant le sommeil.

Source: Daniel Huber / Université de Genève

Pour cette étude, des chercheurs de l’Université de Genève ont utilisé une technique de rétroéclairage infrarouge pour mesurer avec précision la «pupillométrie» (taille de la pupille) couplée à un électrocorticogramme pour mesurer l’activité cérébrale et les états corticaux chez des souris endormies.

Petits élèves = sommeil plus profond

Les chercheurs ont découvert que le système nerveux parasympathique entraînait des modifications de la taille de la pupille lors d’un sommeil profond provoquant des mouvements oculaires non rapides. Les scientifiques spéculent que la taille réduite de la pupille pendant le sommeil profond remplit une fonction de protection de la stabilité du sommeil, même si la lumière ambiante s’éclaire.

Notamment, les chercheurs ont également observé que les modifications de l’activité cérébrale et des états corticaux fluctuaient en même temps que les changements du diamètre de la pupille à divers stades du sommeil.

Comme l’écrivent les auteurs dans le résumé de l’étude: “Notre étude révèle que la taille de la pupille est dynamique pendant le sommeil et étroitement liée aux différents états de sommeil. Plus le sommeil est profond, plus la pupille se contracte. Ce couplage est principalement assuré par le système parasympathique et pourrait assurer une fonction de protection en bloquant l’entrée visuelle pendant le sommeil profond. ”

Pour déterminer comment le système nerveux parasympathique module la taille de la pupille pendant le sommeil, les scientifiques ont utilisé un antagoniste pharmacologique pour bloquer la fonction de l’acétylcholine sur les récepteurs cholinergiques.

Comme une autre mesure indépendante du rôle parasympathique “vagabond” joué dans la réduction de la taille de la pupille, les chercheurs ont également surveillé les fluctuations de la fréquence cardiaque. Comme l’expliquent les auteurs, “ces résultats complètent des rapports antérieurs montrant que la fréquence cardiaque est en corrélation avec la modulation parasympathique et également avec l’activité corticale pendant le sommeil NREM.”

Cette étude est significative car elle révèle pour la première fois qu’il existe une forte corrélation entre les états corticaux et la taille de la pupille pendant le sommeil profond, qui était jusqu’alors caché derrière les paupières fermées.

“Le dicton courant selon lequel” les yeux sont la fenêtre sur l’âme “pourrait même être vrai derrière les paupières fermées pendant le sommeil”, a conclu le co-auteur Özge Yüzgeç dans un communiqué. “L’élève continue de jouer un rôle important pendant le sommeil en bloquant les entrées sensorielles et en protégeant ainsi le cerveau en période de sommeil profond, lorsque les souvenirs doivent être consolidés.”

Les futures recherches de l’équipe de l’Université de Genève exploreront la possibilité d’utiliser leur technique de pupillométrie infrarouge dans des études sur l’homme. Le suivi non invasif des pupilles pourrait offrir de nouvelles informations sur la façon dont le système nerveux parasympathique entraîne des modifications de la taille de la pupille et protège également la stabilité du sommeil profond chez l’homme.

Les références

Özge Yüzgeç, Mario Prsa, Robert Zimmermann, Daniel Huber. “Le couplage de la taille des pupilles aux états corticaux protège la stabilité du sommeil profond par la modulation parasympathique.” (Publié en ligne: 18 janvier 2018) Biologie actuelle DOI: 10.1016 / j.cub.2017.12.049

Margaret M. Bradley, Rosemarie G. Sapigao, Peter J. Lang. “Modulation ANS sympathique du diamètre de la pupille dans la perception des scènes émotionnelles: effets du contenu hédonique, de la luminosité et du contraste.” Psychophysiologie (Première publication: 8 mai 2017) DOI: 10.1111 / psyp.12890

Margaret M. Bradley, Laura Miccoli, Miguel A. Escrig et Peter J. Lang. “La pupille comme mesure de l’excitation émotionnelle et de l’activation autonome.” Psychophysiologie (2008) DOI: 10.1111 / j.1469-8986.2008.00654.x