Les scientifiques ont découvert une contradiction intrigante dans la manière dont le cerveau utilise l’énergie pendant le sommeil paradoxal, cette phase étroitement liée aux rêves. Alors que l’apport sanguin au cerveau commence à augmenter avant même le début du sommeil paradoxal, l’énergie immédiatement disponible pour les neurones – mesurée par le taux d’ATP – diminue pendant cette période. Cela suggère que les processus internes intenses liés au rêve consomment tellement d’énergie qu’ils dépassent la capacité du cerveau à la reconstituer. Pour étudier ce phénomène, des chercheurs de l’université de Tohoku ont utilisé une résine spéciale polymérisable aux UV pour rendre les crânes de souris transparents, leur permettant d’observer le cerveau pendant le sommeil naturel. Ils ont employé une technique d’imagerie par fluorescence à grand champ pour suivre les variations du volume sanguin cérébral, indicateur de l’apport en « carburant » au cerveau. Ils ont également mesuré les niveaux d’ATP neuronaux ainsi que ceux du pyruvate astrocytaire, un composé essentiel qui relie le glucose sanguin au métabolisme énergétique du cerveau. Le cerveau semble se préparer au sommeil paradoxal bien à l’avance. Le volume sanguin cérébral commence à augmenter environ 50 secondes avant le début traditionnel du sommeil paradoxal. Ce changement débute dans le cortex postérieur avant de s’étendre vers l’avant, ce qui évoque un processus à grande échelle susceptible de préparer métaboliquement le cerveau à cette phase. Une fois le sommeil paradoxal enclenché, les niveaux de pyruvate astrocytaire augmentent également, signe soit d’un surplus de carburant métabolique, soit d’une activité accrue des astrocytes, ces cellules qui soutiennent les neurones. Pourtant, simultanément, les taux d’ATP neuronaux chutent. Plusieurs hypothèses pourraient expliquer cette baisse d’ATP. Les neurones pourraient consommer de grandes quantités d’ATP pendant le sommeil paradoxal pour soutenir les modifications liées à la mémoire dans les connexions cérébrales, la communication entre l’hippocampe et le cortex, ou encore les changements globaux d’activité cérébrale. Une autre possibilité serait que le transfert de ressources métaboliques des astrocytes vers les neurones se modifie à ce moment-là. Enfin, les mitochondries, ces centrales énergétiques cellulaires responsables de la production d’ATP, pourraient fonctionner différemment pendant le sommeil paradoxal. Cette découverte pourrait offrir des éclairages inédits sur la façon dont les systèmes biologiques traitent l’information. Contrairement aux ordinateurs traditionnels, les cerveaux animaux doivent fonctionner dans des limites métaboliques strictes. Plutôt que de répartir uniformément l’énergie, le système nerveux pourrait réallouer les ressources en fonction des besoins immédiats du cerveau, qu’il s’agisse de l’état comportemental ou des exigences mnésiques. Comprendre comment le cerveau gère son approvisionnement et sa consommation d’énergie pourrait aider à expliquer l’efficacité remarquable de l’intelligence biologique.