Un sommeil profond et réparateur favorise la sécrétion d’hormones de croissance, qui permettent de construire des muscles et des os solides et de brûler les graisses. Les adolescents ne peuvent pas atteindre leur taille maximale sans une quantité suffisante d’hormones de croissance, qui sont produites par un sommeil réparateur. Cependant, la raison pour laquelle le manque de sommeil – en particulier la phase précoce et profonde appelée sommeil non-REM – réduit la sécrétion d’hormones de croissance était jusqu’à présent un mystère.
Un sommeil insuffisant augmente le risque d’obésité, de diabète et de maladies cardiovasculaires
Dans une étude publiée dans le numéro actuel de la revue Cell, des chercheurs de l’Université de Californie, Berkeley, ont examiné les circuits cérébraux qui contrôlent la sécrétion de l’hormone de croissance pendant le sommeil et ont fait état d’un nouveau mécanisme de rétroaction dans le cerveau qui maintient un équilibre fin des niveaux d’hormone de croissance. Les résultats fournissent un guide pour comprendre les interactions entre le sommeil et la régulation hormonale. Ce nouveau mécanisme de rétroaction pourrait ouvrir de nouvelles voies pour le traitement des personnes souffrant de troubles du sommeil liés à des maladies métaboliques comme le diabète et à des maladies dégénératives comme les maladies de Parkinson et d’Alzheimer.
“On sait que la sécrétion d’hormones de croissance est étroitement liée au sommeil, mais jusqu’à présent, cela n’a pu être démontré que par des prises de sang et le contrôle des taux d’hormones de croissance pendant le sommeil”, explique le premier auteur de l’étude, Xinlu Ding, post-doctorant au Département de neurosciences et à l’Institut de neurosciences Helen Wills de l’UC Berkeley. “Nous enregistrons directement l’activité neuronale chez la souris pour voir ce qui se passe. Nous fournissons ainsi un circuit de base sur lequel différentes méthodes de traitement pourront être développées à l’avenir”. Étant donné que les hormones de croissance régulent le métabolisme du glucose et des graisses, un sommeil insuffisant peut également augmenter le risque d’obésité, de diabète et de maladies cardio-vasculaires.
Le cycle veille-sommeil
Les neurones qui contrôlent la libération de l’hormone de croissance pendant le cycle veille-sommeil – l’hormone de libération de l’hormone de croissance (GHRH) et deux types de neurones à somatostatine – se trouvent au plus profond de l’hypothalamus, un ancien centre cérébral qui a été conservé chez tous les mammifères. Une fois libérée, l’hormone de croissance augmente l’activité des neurones dans le locus coeruleus, une zone du tronc cérébral responsable de l’excitation, de l’attention, de la cognition et de la curiosité. Une dérégulation des neurones du locus coeruleus est impliquée dans de nombreux troubles psychiatriques et neurologiques.
“La compréhension du circuit neuronal de la libération de l’hormone de croissance pourrait finalement conduire à de nouvelles thérapies hormonales qui améliorent la qualité du sommeil ou rétablissent l’équilibre normal de l’hormone de croissance”, a déclaré Daniel Silverman, post-doctorant à l’UC Berkeley et co-auteur de l’étude. Il existe certaines thérapies géniques expérimentales qui ciblent un type de cellule spécifique. Ce circuit pourrait être une nouvelle approche pour réduire l’excitabilité du locus coeruleus, ce qui n’a pas encore été discuté.
Les chercheurs, qui travaillent dans le laboratoire de Yang Dan, professeur de neurosciences et de biologie moléculaire et cellulaire, ont étudié le circuit neuroendocrinien en insérant des électrodes dans le cerveau de souris et en mesurant les changements d’activité après la stimulation des neurones de l’hypothalamus par la lumière. Les souris dorment pendant la journée et la nuit à de courts intervalles de plusieurs minutes, ce qui offre de nombreuses possibilités d’étudier les modifications de l’hormone de croissance pendant le cycle veille-sommeil. En utilisant des traceurs de circuit de pointe, l’équipe a découvert que les deux petites hormones peptidiques qui contrôlent la sécrétion de l’hormone de croissance dans le cerveau – la GHRH, qui favorise la sécrétion, et la somatostatine, qui l’inhibe – agissent différemment pendant le sommeil paradoxal et le sommeil non paradoxal. La somatostatine et la GHRH augmentent fortement pendant le sommeil paradoxal pour stimuler l’hormone de croissance, mais la somatostatine diminue et la GHRH n’augmente que modérément pendant le sommeil non paradoxal pour stimuler l’hormone de croissance.
Les hormones de croissance ont également des avantages cognitifs
L’hormone de croissance libérée régule l’activité du locus coeruleus comme mécanisme de rétroaction pour créer un effet homéostatique yin-yang. Pendant le sommeil, l’hormone de croissance s’accumule lentement pour stimuler le locus coeruleus et favoriser l’éveil, comme l’a montré la nouvelle étude. Cependant, lorsque le locus coeruleus est sur-stimulé, il favorise paradoxalement la somnolence, comme l’a montré Silverman dans une étude publiée au début de cette année. “Cela suggère que le sommeil et l’hormone de croissance forment un système étroitement équilibré : Trop peu de sommeil réduit la libération de l’hormone de croissance, et trop d’hormone de croissance peut à son tour pousser le cerveau vers l’éveil”, a déclaré Silverman. Le sommeil pousse à la libération de l’hormone de croissance, et l’hormone de croissance agit en retour pour réguler l’éveil. Cet équilibre est essentiel pour la croissance, la réparation et la santé métabolique.
Étant donné que l’hormone de croissance agit en partie par l’intermédiaire du locus coeruleus, qui contrôle l’excitation générale du cerveau pendant l’état d’éveil, un équilibre pourrait avoir une influence plus globale sur l’attention et la pensée. Selon les chercheurs, les hormones de croissance n’aident pas seulement à construire des muscles et des os et à réduire les tissus adipeux, mais peuvent également avoir des avantages cognitifs et favoriser le niveau d’excitation général au réveil.