Gène, rêve et mémoire

Les mammifères, à l'instar des hommes, dorment une grande partie de leur vie et rêvent pendant leur sommeil. Depuis longtemps déjà, les chercheurs supposent que le sommeil joue un rôle important dans le processus de stockage des expériences vécues pendant la journée. Mais ils ignorent encore en quoi consistent précisément les processus neurobiologiques mis en jeu. Pour le découvrir, Sidarta Ribeiro, chercheur à l'université Rockefeller de New York, a étudié l'activation de certains gènes dans le cerveau de rats endormis.

Un capteur a été placé sur des rats afin de surveiller leur activité cérébrale. Avant l'heure du coucher, certains ont pu quitter leur cage étroite pour partir à la découverte d'un labyrinthe improvisé contenant de quoi stimuler tous les sens.

Sidarta Ribeiro, Université Rockefeller, New York : Voici le labyrinthe " high-tech " que nous avons utilisé pour l'expérience : quatre boites en carton qui sont reliées par des tubes en plastique !
Les petites tâches blanches sont des cornflakes de cinq goûts et odeurs différents. Il y a de l'eau, des cachettes et des jouets.
Nous voulions que les rats puissent avoir la liberté dont ils rêvent et disposent d'un espace à explorer. Nos rats passent donc soudain de leur petite cage à cet énorme espace complexe qu'ils peuvent explorer et qui leur offre de la nourriture, de l'eau et des cachettes.

Selon les scientifiques, les rêves surviennent lors de la phase de sommeil profond, ou sommeil paradoxal. Pour Ribeiro, il s'agissait de comparer le sommeil des rats ayant visité le " parc d'attraction " à celui des rats restés dans leur cage à s'ennuyer, sans rien faire de particulier. A cette fin, l'activité du gène Zif-268, un gène important dans le traitement de l'information chez les mammifères, a été mesurée dans le cerveau des deux groupes de rats.

Sidarta Ribeiro : Voici des coupes cérébrales où les niveaux d'expression du gène sont associés à différentes couleurs : rouge pour un niveau élevé, jaune pour un niveau plus faible, puis vert et enfin bleu pour l'absence d'expression.
On voit ici, en haut, des animaux qui ne sont pas allés dans le labyrinthe, qui n'ont pas joué dans un environnement enrichi. A l'état de veille, le niveau d'expression est d'abord élevé dans le cortex cérébral et dans l'hippocampe, ici. Puis l'expression diminue pendant le sommeil lent avant de chuter plus encore pendant le sommeil paradoxal.
Mais pour les animaux qui ont vécu cette expérience d'éveil dans le labyrinthe - en bas - le niveau d'expression est d'abord élevé, puis baisse au cours du sommeil lent mais remonte ensuite pendant le sommeil paradoxal.

Le gène Zif-268 est l'élément essentiel d'un groupe de gènes qui commandent la mobilité des neurones et stimulent la création de connexions. Or, c'est grâce à l'établissement de nouvelles connexions que les expériences vécues peuvent être enregistrées dans la mémoire. L'activité accrue du gène au cours du sommeil paradoxal indique que de nouvelles connexions sont créées. Le cerveau revit les expériences de la journée et les assimile avant de les enregistrer.

Sidarta Ribeiro : On peut résumer les résultats ainsi : l'expression du Zif-268 est élevée pendant la phase d'éveil, puis chute au moment du sommeil lent et, pendant le sommeil paradoxal, elle devient fonction de ce qui a été vécu pendant la dernière phase d'éveil. Si l'animal n'a rien vécu, l'expression du gène continue de chuter. Mais s'il a connu un environnement enrichi, l'expression remonte au niveau de ce qu'elle était pendant la phase d'éveil dans l'hippocampe et dans le cortex cérébral, deux régions impliquées dans le traitement moteur et sensoriel.

Le sommeil assure une fonction primordiale. Si le corps se repose, le cerveau, lui, continue de travailler et de créer des connexions entre les neurones. Les souvenirs et la mémoire reposent sur ce processus. L'équipe de Sidarta Ribeiro a fait une découverte importante en mettant en évidence le rôle essentiel que joue le gène Zif-268 dans les processus d'apprentissage et de mémorisation chez les mammifères, dont l'homme fait partie.