Des chercheurs de l’université de Tsukuba ont découvert une voie de signalisation des cellules cérébrales, impliquant des enzymes et des protéines telles que HDAC4, SIK3 et LKB1, qui influence la durée et la profondeur du sommeil. Cette découverte pourrait avoir des répercussions sur la compréhension et le traitement des troubles du sommeil.
Des scientifiques ont identifié une voie de signalisation dans les cellules du cerveau qui régule la durée et la profondeur du sommeil.
Une bonne nuit de sommeil peut faire des merveilles pour le corps et l’esprit. Mais qu’est-ce qui détermine la durée de notre sommeil et qu’est-ce qui peut nous permettre de dormir plus profondément ?
Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’université de Tsukuba, au Japon, ont apporté quelques réponses, révélant une voie de signalisation au sein des cellules cérébrales qui régule la durée et la profondeur du sommeil.
« Nous avons examiné les mutations génétiques chez les souris et la façon dont elles affectent leurs habitudes de sommeil », explique l’auteur principal de l’étude, le professeur Hiromasa Funato. « Nous avons identifié une mutation qui permettait aux souris de dormir beaucoup plus longtemps et plus profondément que d’habitude ». Les chercheurs ont découvert que ce phénomène était dû à de faibles niveaux d’une enzyme appelée histone désacétylase 4 (HDAC4), connue pour supprimer l’expression de gènes cibles.
Des études antérieures sur HDAC4 ont montré qu’elle est fortement affectée par la fixation de molécules de phosphate dans un processus connu sous le nom de phosphorylation. Lorsque cela se produit, HDAC4 a tendance à s’éloigner du noyau cellulaire et la suppression de certaines protéines est réduite. Les chercheurs ont voulu savoir si cette phosphorylation de HDAC4 pouvait affecter le sommeil.
« Nous nous sommes concentrés sur une protéine appelée kinase 3 inductible au sel, également connue sous le nom de SIK3, qui phosphoryle HDAC4 », explique le professeur Funato. « Nous avions précédemment découvert que cette protéine avait des effets importants sur le sommeil. L’équipe a constaté que les souris dormaient moins lorsqu’il n’y avait pas de SIK3 ou lorsque l’HDAC4 était modifiée pour empêcher la phosphorylation. En revanche, lorsque les souris avaient une version plus active de SIK3, qui augmentait la phosphorylation de HDAC4, elles dormaient beaucoup plus. Les chercheurs ont également identifié une autre protéine, LKB1, qui phosphoryle SIK3 et qui, lorsqu’elle est déficiente, a des effets similaires sur le sommeil.
« Nos résultats indiquent qu’il existe une voie de signalisation dans les cellules cérébrales qui va de LKB1 à SIK3, puis à HDAC4 », explique le professeur Masashi Yanagisawa, coauteur principal de l’étude. « Cette voie conduit à la phosphorylation de HDAC4, qui favorise le sommeil, très probablement parce qu’elle affecte l’expression des gènes favorisant le sommeil.
L’équipe a mené d’autres expériences pour identifier les cellules cérébrales dans lesquelles ces voies régulent le sommeil. Il s’agissait de modifier les quantités de SIK3 et de HDAC4 dans différents types de cellules et régions du cerveau. Les résultats indiquent que la signalisation dans les cellules du cortex régule la profondeur du sommeil, tandis que la signalisation dans l’hypothalamus régule la quantité de sommeil profond. Dans les deux régions du cerveau, les neurones excitateurs, qui peuvent activer d’autres neurones, ont été identifiés comme jouant un rôle clé.
Ces résultats donnent un aperçu important de la façon dont le sommeil est régulé, ce qui pourrait permettre de mieux comprendre les troubles du sommeil et de mettre au point de nouveaux traitements.
Référence : « Kinase signalling in excitatory neurons regulates sleep quantity and depth » par Staci J. Kim, Noriko Hotta-Hirashima, Fuyuki Asano, Tomohiro Kitazono, Kanako Iwasaki, Shinya Nakata, Haruna Komiya, Nodoka Asama, Taeko Matsuoka, Tomoyuki Fujiyama, Aya Ikkyu, Miyo Kakizaki, Satomi Kanno, Jinhwan Choi, Deependra Kumar, Takumi Tsukamoto, Asmaa Elhosainy, Seiya Mizuno, Shinichi Miyazaki, Yousuke Tsuneoka, Fumihiro Sugiyama, Satoru Takahashi, Yu Hayashi, Masafumi Muratani, Qinghua Liu, Chika Miyoshi, Masashi Yanagisawa et Hiromasa Funato, 7 décembre 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05450-1
Ce travail a été soutenu par le World Premier International Research Center Initiative du MEXT, JSPS KAKENHI, JST CREST, AMED, JSPS DC2, University of Tsukuba Basic Research Support Program Type A, Funding Program for World-Leading Innovative R&D on Science and Technology (FIRST Program).