Dormir avec la moitié de son cerveau à la fois comme les dauphins : à quoi ressemble le sommeil unihémisphérique chez l’homme

Vous est-il déjà arrivé, lorsque vous dormiez pour la première fois dans un nouvel endroit, de vous sentir plus « alerte » que d’habitude pendant votre sommeil ? Qu’il s’agisse d’une chambre d’hôtel ou d’une chambre d’amis chez un ami, la faute – au moins en partie – n’est pas la grande chaleur de cet été étouffant, mais notre cerveau : en effet, un hémisphère de notre cerveau cela reste plus actif pour surveiller la situation dans ce lieu qui nous est inconnu. Dans le règne animal, le phénomène – connu sous le nom sommeil unihémisphérique – ce n’est pas nouveau. Ce sont principalement les oiseaux migrateurs et les cétacés qui recourent à cette stratégie, parvenant ainsi à maintenir certaines fonctions actives même pendant le sommeil. Chez les oiseaux, ce mécanisme permet tout d’abord repos en vol sans interrompre les longues migrations et, en même temps, en maintenant un certain niveau de vigilance contre d’éventuels prédateurs. Cette dernière fonction, ainsi que la nécessité de remonter périodiquement à la surface pour respirer, est également particulièrement importante pour mammifères marins. Chez l’humain, le sommeil unihémisphérique n’est pas aussi développé, mais étudier son fonctionnement chez d’autres espèces peut nous aider à mieux comprendre certains de nos mécanismes.

Les oiseaux et le sommeil unihémisphérique : pourquoi ils dorment d’un seul œil ouvert

Pour bien comprendre le sommeil unihémisphérique, l’un des cas les plus intéressants est celui des oiseaux, chez lesquels cette capacité semble avoir une valeur adaptative précise. En 1999, une équipe de chercheurs a démontré que, chez les canards colverts (Anas platyrhynchos), individus endormis en marge d’un groupedonc plus exposés à d’éventuels prédateurs, recourent plus fréquemment au sommeil unihémisphérique par rapport aux individus positionnés au centre. De plus, ils gardent l’œil opposé ouvert (controlatéral) vers l’hémisphère le plus alerte et l’orienter vers l’extérieur du groupe. Il s’agit d’un mécanisme également connu chez d’autres animaux, mais qui est particulièrement évident chez les oiseaux car – comme l’explique un article de Drenhaus & Rager publié dans Le dossier anatomique – ont des voies visuelles fortement croisées : les informations collectées par chaque œil sont traitées principalement par l’hémisphère opposé.

Cela permet aux canards colverts situés en bordure du groupe de garder le milieu environnant sous contrôle avec l’œil tourné vers l’extérieur, tandis que l’autre hémisphère repose. Et justement cette capacité à augmenter ou réduire le recours au sommeil unihémisphérique selon la position dans le groupe montre à quel point cette stratégie est flexible et modulaire. Cette flexibilité devient encore plus évidente chez les oiseaux qui effectuent des migrations ou de longues périodes de vol, pendant lesquelles le sommeil doit s’adapter aux besoins. de locomotion et de navigation. Dans les frégates (Frégate mineure), cela a été démontré par Rattenborg et ses collègues directement avec l’EEG (électroencéphalogramme). L’étude, publiée le Communication naturesuggère que, lors de vols océaniques, ces oiseaux peuvent entrer en sommeil lent même avec un seul hémisphère, en particulier pendant qu’ils glissent et ils activent les courants ascendants. De la nécessité de contrôler un éventuel prédateur à la nécessité de continuer à voler pendant de longues périodes, les oiseaux nous montrent à quel point se reposer avec un demi-cerveau peut être un grand avantage. Mais le sommeil unihémisphérique n’est pas leur prérogative : chez les cétacés, cette stratégie a pris un rôle encore plus central, devenant leur principale manière de dormir.

Comment les dauphins et les baleines dorment sans arrêter de respirer

Vivre dans l’eau en respirant de l’air pose un problème inévitable : il faut revenir périodiquement à la surface. Tant que vous êtes éveillé, c’est simple, mais quand vient le temps de dormir, s’éteindre complètement peut devenir dangereux. Le maintien d’un hémisphère relativement alerte permet donc aux dauphins et aux baleines de garder le contrôle de mouvements nécessaires à la natation et à la respiration sans renoncer complètement au sommeil. À cela s’ajoutent d’autres avantages possibles, comme la capacité de surveiller l’environnement et de contribuer à la thermorégulation. Une stratégie similaire est également utilisée par les otaries et les otaries à fourrure, surtout lorsqu’elles dorment dans l’eau. Sur terre, cependant, ces animaux ont beaucoup plus recours au sommeil lent bihémisphérique, c’est-à-dire au mode plus « classique » dans lequel les deux hémisphères dorment en même temps. Les dauphins et les baleines, au contraire, ils se reposent principalement grâce à un sommeil unihémisphérique.

Un article de 2008 résume cette réorganisation particulière du sommeil chez les cétacés : au repos, un hémisphère présente des ondes lentes et de forte amplitude typiques du sommeil profond, tandis que l’autre présente une activité plus désynchronisée, similaire à celle de l’éveil. Les deux côtés du cerveau ils alternent au repos et, à la longue, ils reçoivent quantités de sommeil comparables. Comme l’a souligné Mascetti en 2016, au cours d’une seule séance, il peut arriver qu’un hémisphère dort plus que l’autre, mais cette asymétrie a tendance à se compenser lors des séances suivantes, jusqu’à ce que le sommeil soit réparti de manière sensiblement équilibrée entre les deux côtés. Le phénomène semble également être régulé d’une manière indépendant dans les deux hémisphères : si le sommeil est perturbé de manière répétée d’un seul côté, c’est précisément cet hémisphère qui présente ensuite une augmentation compensatoire du sommeil lent, comme le décrit une étude de 1992.

S’endormir avec la moitié de son cerveau à la fois : qu’arrive-t-il aux humains

C’est précisément cette relative indépendance entre les deux hémisphères qui rend le sommeil des cétacés, des mammifères comme nous, particulièrement intéressant également pour comprendre le sommeil humain. Un véritable sommeil unihémisphérique comparable à celui des dauphins et des baleines n’a pas été observé chez l’homme, mais certaines recherches montrent que, sous certaines conditions, les deux hémisphères de notre cerveau peuvent encore atteindre différents niveaux profondeur du sommeil et vigilance. L’un des exemples les plus étudiés est ce qu’on appelle «effet première nuit», bien connu des acteurs de la recherche sur le sommeil : quand une personne dort pour la première fois dans un environnement inconnucomme une chambre d’hôtel, le repos a tendance à être plus fragmenté et moins profond. Une étude publiée dans Biologie actuelle ont montré que, lors de cette première nuit, l’activité cérébrale n’est pas parfaitement symétrique. Au cours de l’expérience, les auteurs ont constaté que l’hémisphère gauche – en particulier le réseau en mode défaut (DMN) – reste dans un état de sommeil plus léger que le droit et semble conserver une plus grande capacité à réagir aux sons provenant de l’environnement. Cette asymétrie disparaît ou se réduit les nuits suivantes, lorsque le lieu devient plus familier. Les chercheurs ont interprété le phénomène comme une sorte de système de «surveillance de nuit » : une version très atténuée de ce qui permet aux cétacés et aux oiseaux de rester en alerte face aux prédateurs lorsqu’ils se reposent. Il n’est cependant pas clair s’il existe une alternance entre les deux hémisphères : des études complémentaires seront nécessaires pour lever ce doute.

Une étude de 2019 coordonnée par l’Université technique de Berlin a cependant analysé les différences entre les deux hémisphères en appliquant des modèles mathématiques à de véritables cartes des connexions cérébrales humaines, également en ce qui concerne degré de synchronisation de l’activité neuronale pendant le sommeil. Dans le cerveau endormi, en effet, l’activité des neurones a tendance à devenir plus coordonnée et régulière (synchronisée). Toutefois, dans certaines conditions, cette synchronisation peut être légèrement plus prononcée dans un hémisphère que dans l’autre, ce qui suggère que les deux côtés du cerveau ne dorment pas toujours avec la même intensité. Les causes de cette asymétrie ne sont pas encore claires et, selon les modèles développés par les chercheurs, elles pourraient également dépendre des différences structurelles et de connectivité entre les deux côtés du cerveau. L’étude de ces phénomènes peut donc aider à comprendre si le cerveau humain conserve, quoique sous une forme beaucoup plus limitée, une partie de la flexibilité observée chez les animaux capables d’un véritable sommeil unihémisphérique.