Les décès Dus à la Privation de Sommeil Liés Causalement de l’Intestin, et est Évitable chez les Mouches
Video: Rick Groleau
la Harvard Medical School (HMS) les neuroscientifiques ont identifié un imprévu, un lien de causalité entre la privation de sommeil et de mort prématurée. Leur étude sur les mouches des fruits privées de sommeil a révélé que la mort était toujours précédée par l’accumulation d’espèces oxydantes réactives (ROS) dans l’intestin. Lorsque les mouches des fruits recevaient des composés antioxydants qui neutralisaient et éliminaient les ROS de l’intestin, les animaux privés de sommeil restaient actifs et avaient une durée de vie normale. Des expériences supplémentaires sur des souris ont confirmé que les ROS s’accumulaient dans l’intestin lorsqu’elles ne dormaient pas suffisamment.
Les résultats, rapportés dans Cell, laissent entrevoir la possibilité que les animaux puissent survivre sans sommeil, dans certaines circonstances. La recherche pourrait également indiquer de nouvelles pistes d’étude qui nous aideront à comprendre toutes les conséquences d’un sommeil insuffisant, et potentiellement le développement de nouvelles approches pour contrer les effets néfastes du manque de sommeil chez l’homme.
« Nous avons adopté une approche impartiale et avons cherché dans tout le corps des indicateurs de dommages causés par la privation de sommeil”, a déclaré l’auteure principale de l’étude, Dragana Rogulja, PhD, professeure adjointe de neurobiologie à l’Institut Blavatnik du HMS. « Nous avons été surpris de constater que c’est l’intestin qui joue un rôle clé dans la mort. Plus surprenant encore, nous avons constaté que la mort prématurée pouvait être évitée. Chaque matin, nous nous rassemblions tous pour regarder les mouches, avec incrédulité pour être honnête. Ce que nous avons vu, c’est que chaque fois que nous pouvions neutraliser les ROS dans l’intestin, nous pouvions sauver les mouches. Rogulja et ses collègues ont rapporté leurs résultats dans un article intitulé « La perte de sommeil peut entraîner la mort par Accumulation d’Espèces Réactives de l’Oxygène dans l’Intestin. »
La plupart d’entre nous connaîtront les signes révélateurs que nous n’avons pas assez dormi. Ceux-ci peuvent inclure la fatigue et la fatigue générale, la difficulté à se concentrer et l’irritabilité. Les effets d’une privation de sommeil plus prolongée peuvent être plus graves et entraîner une désorientation, une paranoïa et des hallucinations. « D’innombrables études cliniques et expérimentales lient un sommeil insuffisant à de graves problèmes de santé”, ont écrit les auteurs. Chez l’homme, un sommeil insuffisant chronique est associé à une maladie cardiaque, au diabète de type 2, au cancer, à l’obésité, à la dépression et à de nombreuses autres conditions. Et bien que le lien entre la privation totale de sommeil et la mort n’ait été rapporté chez l’homme qu’à titre anecdotique, » restriction la restriction du sommeil peut entraîner une mort prématurée chez les organismes modèles, y compris les chiens, les rats, les cafards et les mouches”, ont poursuivi les auteurs.
Cependant, malgré des décennies d’études, les scientifiques n’ont toujours pas découvert pourquoi les animaux meurent quand ils ne dorment pas. Pour tenter de comprendre comment la privation de sommeil aboutit à la mort, la plupart des recherches se sont concentrées sur le cerveau, d’où provient le sommeil. « Le sommeil est généré par les neurones, il a donc généralement été supposé que la mort observée avec une privation de sommeil résulte d’une altération de la fonction cérébrale”, a noté l’équipe. « Cette idée est soutenue par le déclin cognitif significatif perceptible après la perte de sommeil. »Cependant, les études n’ont pas encore donné de résultats concluants. Et, fait intéressant, les chercheurs ont ajouté: « en plus d’altérer la cognition, la perte de sommeil entraîne un dysfonctionnement des systèmes gastro-intestinal, immunitaire, métabolique et circulatoire. »
Ce qui n’est pas clair, c’est si ces effets sur d’autres systèmes sont des conséquences secondaires de modifications du fonctionnement du système nerveux, ou s’ils sont des effets indépendants et directs de la privation de sommeil. On ne sait pas non plus si l’un de ces effets contribue à la mort chez les animaux privés de sommeil.
Dirigée par les co-premiers auteurs de l’étude, Alexandra Vaccaro, PhD, et Yosef Kaplan Dor, PhD, qui sont des chercheurs en neurobiologie au HMS, l’équipe du HMS a mené une série d’expériences sur les mouches des fruits, pour rechercher dans tout le corps des signes de dommages causés par la privation de sommeil. Les mouches des fruits partagent de nombreux gènes régulant le sommeil avec les humains. « Dans notre recherche de facteurs qui lient directement la perte de sommeil et la mort, nous avons adopté une approche agnostique en termes d’anatomie, examinant plusieurs tissus en parallèle”, ont écrit les enquêteurs. « Notre premier modèle était la mouche, car les mouches et les mammifères partagent les principaux attributs du sommeil et les mouches ont besoin de sommeil pour une durée de vie normale. »
Pour surveiller le sommeil, les chercheurs ont utilisé des faisceaux infrarouges pour suivre en permanence le mouvement des mouches logées dans des tubes individuels. Ils ont découvert que les mouches peuvent dormir par des secousses physiques, alors ils ont plutôt manipulé génétiquement les mouches des fruits pour exprimer une protéine sensible à la chaleur dans des neurones spécifiques, dont l’activité est connue pour supprimer le sommeil. Lorsque les mouches étaient logées à 29 ° C, la protéine induisait les neurones à rester constamment actifs, empêchant ainsi les mouches de dormir.
Les scientifiques ont constaté que la mortalité des mouches des fruits augmentait après 10 jours de privation de sommeil induite par la température et que toutes les mouches mouraient vers le 20e jour. Les mouches témoins qui dormaient normalement ont vécu jusqu’à environ 40 jours dans les mêmes conditions environnementales. Parce que la mortalité a augmenté autour du jour 10, les chercheurs ont cherché des marqueurs de dommages cellulaires sur ce jour et les jours précédents. Ils ont constaté que si la plupart des tissus, y compris dans le cerveau, étaient indiscernables entre les mouches privées de sommeil et les mouches non privées de sommeil, il y avait une exception notable. Les tripes des mouches privées de sommeil avaient une accumulation dramatique de ROS. Ces molécules contenant de l’oxygène hautement réactives peuvent, en grande quantité, endommager l’ADN et d’autres composants dans les cellules, entraînant la mort cellulaire. L’accumulation de ROS dans les tripes des mouches des fruits a culminé vers le 10e jour de privation de sommeil, et lorsque la privation a été arrêtée, les niveaux de ROS ont diminué.
Des expériences supplémentaires ont confirmé que l’accumulation de ROS ne se produisait que dans les intestins des animaux ayant subi une perte de sommeil prolongée, et que l’intestin semblait être la principale source de ROS apparemment létales. « Trois méthodes indépendantes de privation de sommeil chez la mouche ont conduit à une accumulation de ROS dans l’intestin, déclenchant un stress oxydatif dans cet organe”, ont noté les chercheurs. « Lorsque la privation a été arrêtée, les marqueurs de stress oxydatif ont progressivement disparu. »
”Nous avons constaté que les mouches privées de sommeil mouraient au même rythme, à chaque fois, et lorsque nous avons examiné les marqueurs de dommages cellulaires et de mort, le seul tissu qui se démarquait vraiment était l’intestin », a déclaré Vaccaro. « Je me souviens que lorsque nous avons fait la première expérience, vous pouviez immédiatement dire au microscope qu’il y avait une différence frappante. Cela n’arrive presque jamais dans la recherche en laboratoire. »
L’équipe a également examiné si une accumulation de ROS s’était produite chez d’autres espèces, en utilisant une stimulation mécanique douce et continue pour garder les souris éveillées jusqu’à cinq jours. Par rapport aux animaux témoins, les souris privées de sommeil avaient également des niveaux élevés de ROS dans le petit et le gros intestin, mais pas dans d’autres organes. « La privation de sommeil chez la souris a produit un résultat similaire, les ROS s’accumulant spécifiquement dans le petit et le gros intestin et déclenchant un stress oxydatif”, ont rapporté les auteurs.
Pour savoir si les ROS dans l’intestin jouent un rôle causal dans la mort induite par la privation de sommeil, les chercheurs ont ensuite examiné si la prévention de l’accumulation de ROS pouvait prolonger la survie. Ils ont testé des dizaines de composés aux propriétés antioxydantes connues pour neutraliser les ROS et en ont identifié 11 qui, lorsqu’ils sont administrés en complément alimentaire, permettaient aux mouches privées de sommeil d’avoir une durée de vie normale ou quasi normale. Ces composés, tels que la mélatonine, l’acide lipoïque et le NAD, étaient particulièrement efficaces pour éliminer les ROS de l’intestin. Notamment, les suppléments n’ont pas prolongé la durée de vie des mouches non privées de sommeil.
Le rôle de l’élimination des ROS dans la prévention de la mort a été confirmé par des expériences dans lesquelles des mouches ont été manipulées génétiquement pour surproduire des enzymes antioxydantes dans leurs tripes. Ces mouches avaient une durée de vie normale à presque normale lorsqu’elles étaient privées de sommeil, tandis que les mouches qui surproduisaient des enzymes antioxydantes dans leur système nerveux n’étaient pas protégées contre la mort liée à la privation de sommeil. « Contrairement à la surexpression ciblée sur l’intestin, la surexpression ciblée sur le système nerveux des enzymes antioxydantes n’a pas eu d’effet de sauvetage majeur, bien que la durée de vie ait été prolongée de plusieurs jours”, a noté l’équipe.
Alors que les résultats ont démontré que l’accumulation de ROS dans l’intestin joue un rôle central dans la mort prématurée due à la privation de sommeil, les chercheurs ont reconnu que de nombreuses questions restent toujours sans réponse. « Comment la privation de sommeil conduit-elle à l’accumulation de ROS? » ils ont écrit. « Pourquoi cela a-t-il lieu dans l’intestin? Il se peut que la clairance du ROS soit une fonction de sommeil quotidienne, mais il est également possible que la privation de sommeil génère des conditions défavorables uniques qui conduisent à l’accumulation de ROS. »
Dor a ajouté: « Nous ne savons toujours pas pourquoi la perte de sommeil provoque une accumulation de ROS dans l’intestin et pourquoi cela est mortel. La privation de sommeil pourrait affecter directement l’intestin, mais le déclencheur peut également provenir du cerveau. De même, la mort pourrait être due à des dommages dans l’intestin ou à des niveaux élevés de ROS ayant des effets systémiques, ou une combinaison de ceux-ci. »
Un sommeil insuffisant est connu pour interférer avec les voies de signalisation de la faim du corps, de sorte que l’équipe a également mesuré l’apport alimentaire des mouches des fruits pour analyser s’il existait des associations potentielles entre l’alimentation et la mort. Ils ont constaté que certaines mouches privées de sommeil mangeaient plus tout au long de la journée que les témoins non privés de sommeil. Cependant, la restriction de l’accès à la nourriture n’a eu aucun effet sur la survie, ce qui suggère que des facteurs autres que l’apport alimentaire sont impliqués.
Les chercheurs travaillent maintenant à identifier les voies biologiques qui conduisent à l’accumulation de ROS dans l’intestin et aux perturbations physiologiques subséquentes. L’équipe espère que son travail guidera le développement d’approches ou de thérapies pour compenser certaines des conséquences négatives de la privation de sommeil. Selon le CDC des États-Unis, un adulte américain sur trois dort moins que les sept heures de sommeil recommandées par nuit, et un sommeil insuffisant fait partie de la vie normale pour beaucoup dans le monde.
Les études de l’équipe de la Harvard Medical School ont également indiqué qu’il n’est pas nécessaire de restreindre complètement le sommeil pour que l’accumulation de ROS devienne évidente. « Une restriction sévère du sommeil a été présentée ici, mais une privation légère entraîne également une accumulation de ROS dans l’intestin, bien que plus lente”, ont-ils commenté. « Cela signifie que nos résultats sont probablement pertinents pour le sommeil insuffisant chronique chez l’homme et pourraient aider à expliquer les pathologies associées à la restriction du sommeil. »
Ils ont conclu: « Nous reconnaissons que ce qui tue les animaux extrêmement privés de sommeil ne reflète pas nécessairement ce que le sommeil fait quotidiennement. Quoi qu’il en soit, nos résultats démystifient l’observation selon laquelle une perte de sommeil extrême peut entraîner la mort et montrent qu’il est possible de diminuer le coût de l’éveil forcé. »
”Nous pensons avoir identifié un problème central qui, une fois éliminé, permet de survivre sans sommeil, du moins chez les mouches des fruits », a déclaré Rogulja « Beaucoup d’entre nous sont chroniquement privés de sommeil. Même si nous savons que rester éveillé tard tous les soirs est mauvais, nous le faisons toujours. Nous devons comprendre la biologie de la façon dont la privation de sommeil endommage le corps, afin que nous puissions trouver des moyens de prévenir ce mal.”