Les animaux rêvent-ils ?

Les jeunes araignées sauteuses se balancent à un fil toute la nuit, dans une boîte, dans un laboratoire. De temps en temps, leurs jambes se courbent et leurs filières se contractent – et la rétine de leurs yeux, visible à travers leurs exosquelettes translucides, se déplace d’avant en arrière.

"Ce que font ces araignées semble ressembler de très près au sommeil paradoxal", explique Daniela Rößler, écologiste comportementale à l'Université de Constance en Allemagne. Pendant le REM (qui signifie mouvement oculaire rapide), les yeux d'un animal endormi se déplacent de manière imprévisible, entre autres caractéristiques.

Chez les humains, le REM est le moment où se produisent la plupart des rêves, en particulier les rêves les plus vifs. Ce qui nous amène à une question intrigante. Si les araignées ont un sommeil paradoxal, les rêves pourraient-ils également se dérouler dans leur cerveau de la taille d’une graine de pavot ?

Les jeunes araignées sauteuses ont une peau translucide. Derrière leurs yeux, des rétines en forme de tube bougent lorsque les araignées regardent autour d'elles. Comme le montre cette vidéo accélérée, les chercheurs ont également observé un tel comportement de déplacement du tube rétinien chez des araignées au repos, voire endormies. Au cours de ces épisodes actifs et intermittents, les pattes des animaux s’enroulent et leurs filières se contractent, ce qui suggère que les araignées peuvent éprouver quelque chose comme le sommeil paradoxal.

Rößler et ses collègues ont rendu compte des araignées à rétine pivotante en 2022. En entraînant des caméras sur 34 araignées, ils ont découvert que les créatures avaient de brefs sorts de type REM toutes les 17 minutes environ. Le comportement du regard était spécifique à ces combats : cela ne se produisait pas à des moments de la nuit où les araignées sauteuses remuaient, s'étiraient, réajustaient leurs lignes de soie ou se nettoyaient avec une brosse sur la patte.

Bien que les araignées soient immobiles à l’approche de ces combats de type REM, l’équipe n’a pas encore prouvé qu’elles dormaient. Mais s’il s’avère que c’est le cas – et si ce qui ressemble au REM est réellement REM – rêver est une possibilité réelle, dit Rößler. Il lui est facile d’imaginer que les araignées sauteuses, en tant qu’animaux très visuels, pourraient bénéficier des rêves pour traiter les informations qu’elles ont recueillies au cours de la journée.

Rößler n’est pas le seul chercheur à réfléchir à de telles questions chez des animaux très éloignés de nous. Aujourd’hui, les chercheurs découvrent des signes de sommeil paradoxal chez un plus grand nombre d’animaux que jamais : chez les araignées, les lézards, les seiches et le poisson zèbre. Ce chiffre croissant amène certains chercheurs à se demander si le rêve, un état autrefois considéré comme réservé aux êtres humains, est beaucoup plus répandu qu'on ne le pensait autrefois.

Le sommeil paradoxal se caractérise généralement par une suite de caractéristiques en plus des mouvements oculaires rapides : la paralysie temporaire des muscles squelettiques, des contractions corporelles périodiques et une augmentation de l'activité cérébrale, de la respiration et de la fréquence cardiaque. Observé chez les nourrissons endormis en 1953, le REM a rapidement été identifié chez d'autres mammifères tels que les chats, les souris, les chevaux, les moutons, les opossums et les tatous.

Les événements cérébraux pendant le REM ont été bien caractérisés, du moins chez les humains. Pendant les périodes non paradoxales, également appelées sommeil tranquille, l’activité cérébrale est synchronisée. Les neurones se déclenchent simultanément puis se taisent, en particulier dans le cortex cérébral, provoquant des vagues d’activité appelées ondes lentes. Pendant le REM, en revanche, le cerveau affiche des sursauts d’activité électrique qui rappellent le réveil.

Même chez les mammifères, le sommeil paradoxal n’est pas tous pareil. Les mammifères marsupiaux appelés échidnés présentent à la fois des caractéristiques de sommeil paradoxal et non paradoxal. Les rapports sur les baleines et les dauphins suggèrent qu'ils pourraient ne pas ressentir de REM du tout. Les oiseaux ont un sommeil paradoxal, qui s'accompagne de contractions du bec et des ailes et d'une perte de tonus dans les muscles qui soutiennent leur tête.

Pourtant, les chercheurs commencent à trouver des états de sommeil similaires dans de nombreuses branches de l’arbre de la vie animale.

Les chercheurs découvrent différentes phases de sommeil chez de plus en plus de créatures du règne animal. Chez les mammifères, le sommeil est divisé en sommeil actif à mouvements oculaires rapides (REM) et sommeil calme et non paradoxal, et ces phases sont associées à des schémas spécifiques d'activité cérébrale. Bien que de tels schémas d’activité cérébrale n’aient pas été étudiés chez de nombreux animaux, les chercheurs ont documenté des phases de sommeil actif, au cours desquelles les animaux subissent des mouvements saccadés tels que des contractions ou des mouvements oculaires rapides, entrecoupés d’un sommeil calme (au repos), lorsque ces comportements ne sont pas présents. Ce chiffre croissant suggère une importance évolutive pour plusieurs types de sommeil.

En 2012, par exemple, des chercheurs ont signalé un état de sommeil chez la seiche, ainsi qu'un curieux comportement de type REM pendant cet état de sommeil putatif : périodiquement, les animaux bougeaient rapidement leurs yeux, remuaient leurs bras et modifiaient la coloration. de leur corps. Au cours d'une bourse au Laboratoire de biologie marine de Woods Hole, dans le Massachusetts, la biologiste comportementale Teresa Iglesias a étudié le phénomène plus en profondeur, collectant des téraoctets de vidéo d'une demi-douzaine de seiches.

Tous les six ont montré des épisodes d'activité de type REM qui se répétaient environ toutes les 30 minutes : des mouvements de bras et des yeux au cours desquels leur peau faisait un spectacle, sautant à travers une variété de couleurs et de motifs. Les créatures ont émis des signaux de camouflage et des signaux accrocheurs, qui sont tous deux affichés lors des comportements de veille. Puisque le cerveau du céphalopode contrôle directement cette structure cutanée, « cela suggère en quelque sorte que l’activité cérébrale devient un peu sauvage », explique Iglesias, maintenant à l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa au Japon.

Les chercheurs ont depuis observé un état similaire chez les poulpes. Si les poulpes et les seiches rêvent, « cela détruit en quelque sorte ce que nous pensons de l’humanité si spéciale », dit Iglesias.

Lorsque les pigeons tentent de courtiser un partenaire potentiel, leurs pupilles se contractent. Les chercheurs ont enregistré les ondes cérébrales de pigeons endormis et filmé leurs yeux. Lorsque les animaux entraient en sommeil paradoxal, leurs pupilles se contractaient d'une manière similaire à celle observée pendant la parade nuptiale. Les oiseaux pourraient-ils revivre des expériences de parade nuptiale pendant leur sommeil ?

Les chercheurs ont également observé un stade de type REM chez les dragons barbus en enregistrant les signaux des électrodes situées dans leur cerveau. Et ils ont signalé au moins deux états de sommeil chez le poisson zèbre sur la base des signatures cérébrales des poissons. Dans l’un des États, l’activité neuronale s’est synchronisée comme dans un stade non REM des mammifères. Dans un autre état, le poisson a montré une activité neuronale rappelant un état de veille, comme cela se produit dans le REM. (Le poisson n’a pas montré de mouvements oculaires rapides.)

En observant plusieurs stades de sommeil chez un parent aussi éloigné de nous sur le plan évolutif, les auteurs ont suggéré que différents types de sommeil sont apparus il y a des centaines de millions d'années. On sait maintenant que les mouches peuvent également osciller entre deux ou plusieurs états de sommeil. Les vers ronds semblent n’avoir qu’un seul état de sommeil.

Les chercheurs envisagent la possibilité que des animaux non humains rêvent pendant un sommeil paradoxal, car les créatures adoptent des comportements semblables à ceux de l'éveil dans cet état, comme le clignotement des céphalopodes ou le tremblement de la filière des araignées. Chez les pigeons, la scientifique du sommeil Gianina Ungurean de l'Institut Max Planck d'intelligence biologique de Munich et de l'Université de médecine de Göttingen a observé, avec ses collègues, que les pupilles se contractent pendant le sommeil paradoxal comme elles le font pendant la parade nuptiale. Cela soulève la question de savoir si les pigeons rêvent ou revivent d'une manière ou d'une autre ce qui s'est passé lors de leurs parades nuptiales éveillées, dit-elle.

Le sommeil paradoxal a également été associé à la répétition d'expériences chez certains animaux. Par exemple, lorsque les chercheurs ont examiné l'activité électrique du cerveau de souris endormies qui avaient parcouru un labyrinthe auparavant, ils ont constaté l'activation de neurones qui facilitent la navigation et sont liés à la direction de la tête, même si la tête des souris ne bougeait pas. . Ils ont également observé une activité dans les neurones associée aux mouvements oculaires. Cette combinaison suggère que les souris ont peut-être vécu une expérience onirique dans laquelle elles scrutaient l'environnement, explique Ungurean.

Avec tous ces signes, il est juste de supposer que les animaux pourraient rêver, dit Ungurean. "Cependant, si l'on prend ces raisons une à une, il s'avère qu'aucune d'entre elles n'est suffisante." L’activité cérébrale associée à la répétition, comme celle des souris qui courent dans un labyrinthe, ne se produit pas uniquement pendant le sommeil paradoxal ou pendant le sommeil, explique Ungurean. Cela peut également se produire lors de la planification ou de la rêverie. Et le lien entre le sommeil paradoxal et le rêve n’est pas absolu : les humains rêvent également en mode non paradoxal, et lorsque des médicaments sont utilisés pour supprimer le sommeil paradoxal, les participants humains à l’étude peuvent toujours faire des rêves longs et bizarres.

En fin de compte, les gens savent qu'ils rêvent parce qu'ils peuvent le signaler, explique Ungurean. "Mais les animaux ne peuvent pas signaler, et c'est le plus gros problème que nous rencontrons pour établir cela de manière purement scientifique et solide."

Il y a encore un débat sur l’utilité du REM. "Personne ne sait vraiment quelle est la fonction du sommeil - non paradoxal ou paradoxal", explique Paul Shaw, neuroscientifique à l'Université Washington de Saint-Louis. L’une des idées les plus acceptées est que le REM aide le cerveau à former et à réorganiser les souvenirs ; D’autres théories prétendent que le REM soutient le développement du cerveau, aide au développement des systèmes de mouvement du corps, maintient les circuits nécessaires aux activités d’éveil afin qu’ils ne se dégradent pas pendant le sommeil ou augmente la température du cerveau.

Mais si le REM s'avère présent chez des espèces éloignées du règne animal, cela suggère que son rôle, quel qu'il soit, pourrait être très important, dit Iglesias.

Tous les scientifiques ne croient pas que les chercheurs observent le REM. Ils pourraient simplement concrétiser des idées préconçues selon lesquelles tous les animaux ont deux états de sommeil et interpréter l'un de ceux-ci comme un sommeil paradoxal, explique Jerome Siegel, neuroscientifique qui étudie le sommeil à l'UCLA. Certains de ces animaux, comme les araignées, pourraient même ne pas dormir, affirme-t-il. « Les animaux peuvent faire des choses qui se ressemblent, mais la physiologie n’est pas nécessairement la même », dit-il.

Les chercheurs continuent de chercher des indices. L’équipe de Rößler tente de développer des colorants qui leur permettraient d’imager le cerveau des araignées – cela pourrait révéler une activation dans des zones fonctionnellement analogues à celles que nous utilisons lorsque nous rêvons. Iglesias et d’autres ont implanté des électrodes dans le cerveau des céphalopodes et ont capturé leur activité électrique pendant deux états de sommeil : l’un qui montre une activité semblable à celle de l’éveil et l’autre un état calme, avec des signatures neuronales similaires à celles observées chez les mammifères. Ungurean a entraîné des pigeons à dormir dans un appareil IRM et a découvert que de nombreuses zones du cerveau qui s'allument pendant le sommeil paradoxal humain s'activent également chez les oiseaux.

Si les seiches, les araignées et un large éventail d'autres créatures rêvent, cela soulève des questions intéressantes sur ce qu'elles vivent, explique David M. Peña-Guzmán, philosophe à l'Université d'État de San Francisco et auteur du livre Quand les animaux rêvent : le monde caché de Conscience animale. Puisque les rêves se déroulent du point de vue du spectateur, les animaux qui rêvent devraient avoir la capacité de voir le monde de leur point de vue, dit-il.

Rêver laisserait également entendre qu’ils ont des capacités imaginatives, ajoute-t-il. « Nous voulons penser que les humains sont les seuls à pouvoir opérer cette rupture avec le monde », dit-il. "Nous devrons peut-être penser un peu plus aux autres animaux."

NDLR : Cet article a été mis à jour le 1er septembre 2023, pour corriger une erreur sur les espèces dans une étude. Les chercheurs ont étudié l'activité électrique cérébrale de souris endormies qui avaient auparavant parcouru un labyrinthe, et non de rats.

Traduit et publié avec l'aimable autorisation de Knowable Magazine. L'article original est à retrouver ICI.