Sommeil et rythmes synaptiques

Selon l'étude menée par Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) publiée dans Science ici et ici, le cycle veille-sommeil serait critique pour la dynamique des protéines et de la phosphorylation dans les synapses afin de réguler son activité

Comme le soulignent les chercheurs, l'horloge interne contrôle pratiquement tous les processus physiologiques du corps humain en prédisant les changements environnementaux récurrents quotidiens tels que le jour et la nuit. Or, ces derniers mentionnent que l'influence du rythme circadien et du sommeil sur les mécanismes moléculaires au niveau cellulaire du cerveau n'est pas encore bien comprise. Selon les chercheurs, le sommeil et les cycles de veille, plutôt que l'horloge circadienne, entraînent les cycles d'abondance des protéines ainsi que la phosphorylation chez les protéines synaptiques pour orchestrer la dynamique de l'activité synaptique dans le cerveau. Les cycles veille-sommeil jouent un rôle central dans la régulation temporelle de nombreux aspects des fonctions synaptiques

Les chercheurs ont utilisé une protéomique quantitative basée sur la spectrométrie de masse pour établir le profil quotidien de la dynamique quotidienne des protéines et de la phosphorylation dans des synapses isolées in vivo provenant du cerveau antérieur de souris. Ces derniers ont étudié comment le protéome et le phosphoprotéome synaptiques se façonnent de manière dynamique tout au long de la journée et comment il est affecté par la privation de sommeil.

Les chercheurs ont découvert que, dans une journée normale, un quart des 8 000 phosphorylations de nombreuses protéines synaptiques critiques oscillent avec deux pics principaux: un au réveil des souris et un second juste avant de s'endormir. Ces derniers croient que la phosphorylation synaptique joue un rôle clé dans la régulation de la fonction synaptique, en particulier lors des transitions sommeil-veille-sommeil. Ce schéma de phosphorylation caractéristique semble refléter une accumulation et une dissipation du sommeil et de la pression de veille, car la privation de sommeil a presque complètement supprimé les rythmes de phosphorylation synaptique.

Les chercheurs ont également découvert que l'abondance des protéines synaptiques est également façonnée de manière rythmique par les cycles veille-sommeil. En particulier, ils ont démontré que l'activité synaptique déclenche la production cyclique de protéines à partir de molécules messagères qui s'accumulent de manière rythmique dans les synapses tout au long de la journée. Alors que la production de protéines dépend entièrement des cycles veille-sommeil, les molécules messagères voyagent et s'accumulent dans les synapses principalement en réponse à des mécanismes circadiens.