Diffusé au moment précis où le cerveau plonge dans ses phases de sommeil profond, un léger bruit statique pourrait amplifier la circulation du liquide qui évacue les déchets accumulés dans le cerveau au fil de la journée.
Le rôle méconnu du liquide céphalo-rachidien pendant le sommeil
Tout au long de la journée, le cerveau accumule des déchets métaboliques, comme l’acide lactique et des protéines usées issues de son activité. La nuit, des vagues de liquide céphalo-rachidien balaient ces résidus, contribuant à préserver la santé cérébrale. Ce liquide transparent, qui entoure et protège le cerveau ainsi que la moelle épinière, joue un double rôle : il apporte des nutriments comme le glucose et évacue les déchets sécrétés par les cellules cérébrales lorsqu’elles produisent de l’énergie.
En 2019, la chercheuse Laura Lewis, du Massachusetts Institute of Technology, avait mis au point une méthode utilisant l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle pour mesurer ces vagues de liquide céphalo-rachidien pendant le sommeil. Ces travaux avaient révélé qu’elles sont étroitement liées à des ondes cérébrales appelées ondes lentes, caractéristiques du sommeil profond. Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Science Translational Medicine, Laura Lewis et son équipe, dont le premier auteur Joshua Levitt, ont cherché à approfondir cette relation et à déterminer si le fait d’agir sur les ondes cérébrales pouvait renforcer la circulation de ce liquide.
Un bruit rose délivré au bon moment pour stimuler le nettoyage cérébral
Des travaux antérieurs avaient déjà montré qu’un stimulus sonore délivré précisément au pic d’une onde lente pouvait amplifier cette onde. « On peut générer davantage de ces ondes électriques lentes grâce à un stimulus auditif, à condition qu’il survienne au bon moment. C’est un peu comme un enfant sur une balançoire : si on le pousse au moment idéal de son mouvement, on peut l’envoyer plus loin », explique Laura Lewis. Le défi consistait alors à repérer ce moment précis.
Le stimulus utilisé dans l’étude consiste en une brève salve de 50 millisecondes de bruit rose, un son proche du bruit blanc mais dont les fréquences graves sont plus marquées que les fréquences aiguës, produisant une sonorité douce et homogène, comparable à une pluie régulière ou au bruit lointain d’une cascade. Pour délivrer ce son au sommet exact des ondes lentes, les chercheurs devaient mesurer en temps réel l’activité électroencéphalographique de chaque participant pendant son sommeil, une tâche compliquée par les interférences que provoque le champ magnétique de l’IRM sur les signaux d’électroencéphalogramme. L’équipe a donc développé une méthode capable de nettoyer ces signaux en moins de cent millisecondes, ainsi qu’un algorithme prédictif permettant d’anticiper le moment exact du pic de chaque onde lente malgré ce léger décalage de traitement.
Testée auprès de 14 volontaires en bonne santé, cette stimulation sonore, trop discrète pour réveiller une personne endormie, a permis d’augmenter à la fois l’amplitude des ondes électriques lentes et celle des vagues de liquide céphalo-rachidien pendant le sommeil. Les données d’imagerie ont par ailleurs révélé que ces ondes lentes provoquent la contraction et la dilatation des vaisseaux sanguins, un mécanisme qui agit comme une pompe expulsant le liquide céphalo-rachidien hors du cerveau. Ce phénomène n’apparaît que pendant le sommeil non paradoxal, et devient plus marqué à mesure que le sommeil s’approfondit.
Vers des applications contre l’insomnie et les maladies neurodégénératives
Les chercheurs souhaitent désormais déterminer si cette circulation renforcée du liquide céphalo-rachidien pourrait favoriser un sommeil plus réparateur, en particulier chez les personnes souffrant d’insomnie. Ils envisagent également d’étudier si une meilleure élimination des déchets cérébraux pourrait bénéficier aux personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer ou d’autres pathologies liées à l’accumulation de protéines toxiques. Selon Joshua Levitt, l’évacuation des déchets cérébraux joue un rôle important dans la maladie d’Alzheimer et d’autres formes de démence, en partie causées par l’accumulation de molécules comme l’amyloïde et la protéine tau dans le cerveau, et améliorer ce processus pourrait aider à prévenir la formation des dépôts responsables de ces maladies.
Joshua Levitt a par ailleurs fondé une entreprise visant à développer un dispositif, comme un bandeau à porter la nuit, permettant de reproduire cette stimulation sonore à domicile afin de renforcer la circulation du liquide céphalo-rachidien pendant le sommeil.
