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Les mouches, les mollusques, les oiseaux et les humains ne semblent pas avoir grand-chose en commun. Il y a ceux qui vivent sur terre, et ceux qui sont aquatiques. Il y a ceux qui volent, et ceux qui restent sur terre. Certains sont vertébrés, alors que d’autres n’ont pas de colonne vertébrale.
Ces créatures ont évolué séparément et leurs ancêtres communs se trouvent très, très loin dans la chaîne de l’évolution. Néanmoins, elles peuvent partager une caractéristique fondamentale : Elles rêvent.
La recherche scientifique sur les rêves.
Presque toutes les créatures dorment, bien qu’il y ait un débat sur la question de savoir si les organismes unicellulaires comme la paramécie le font. En revanche, la science n’est pas en mesure d’expliquer pourquoi nous rêvons tous.
Depuis des années, les chercheurs avancent des théories selon lesquelles le sommeil favorise la mémoire, la croissance et l’apprentissage. Mais, la seule certitude à ce jour se résume au fait que les êtres humains ont besoin de dormir pour fonctionner correctement.
Frank compare le sommeil à quelque chose d’assez mystérieux.
Il est d’autant plus mystifiant que certaines espèces semblent n’avoir qu’un seul état de sommeil, pendant lequel leur cerveau est relativement calme, alors que d’autres semblent en connaître deux, une phase calme et un état actif.
Chez l’homme, la période pendant laquelle le cerveau s’illumine d’activité est appelée sommeil à mouvements oculaires rapides (REM). C’est le moment où nous rêvons et où nous sommes le plus difficile à réveiller.
Le rêve face à l’évolution.
Pendant longtemps, les scientifiques ignoraient qu’il pouvait y avoir une phase de sommeil active et une phase plus profonde chez les amphibiens ou les reptiles.
Donc jusqu’à récemment, la théorie était que ces deux phases de sommeils avaient évolué plus tard dans l’histoire, via un ancêtre partagé par les oiseaux et les animaux.
Mais en 2016, le sommeil actif a été enregistré chez les lézards. Puis en 2019, cet état a été décrit chez la seiche, et en mars dernier, une équipe de scientifiques du Brésil a publié un article dans iScience l’identifiant chez les pieuvres.
Pourtant les récentes découvertes scientifiques autour des céphalopodes comme ceux observés, nous révèlent que les pieuvres évoluent différemment de presque tous les autres organismes sur la planète.
Poulpes, calmars et seiches peuvent en effet modifier régulièrement leurs séquences d’ARN (acide ribonucléique) afin de s’adapter à leur environnement.
En d’autres termes, les céphalopodes n’auraient partagé aucune lignée avec les oiseaux et les humains.
« Il n’y a aucune chance qu’il y ait un ancêtre commun », déclare Frank.
Les scientifiques se demandent maintenant si cet état de sommeil est plus commun qu’ils ne l’avaient imaginé ou s’il s’est développé chez différentes espèces à différents moments.
La compréhension des pressions sélectives à l’origine de cette adaptation et de la préservation des gènes qui la codent pourrait aider les scientifiques à comprendre la fonction du rêve pour le système nerveux central et l’importance du sommeil.
« Que fait le sommeil pour les animaux ? » se demande Sidarta Ribeiro, coauteur de l’article et directeur de l’Institut du cerveau de l’université fédérale de Rio Grande do Norte.
Le sommeil chez les céphalopodes.
La première étape de l’étude du sommeil des animaux consiste à déterminer quand ils sont effectivement endormis. C’est plus compliqué qu’il n’y paraît.
« Imaginez que vous soyez sur Mars et que vous trouviez un organisme », explique Frank. « Comment sauriez-vous s’il est endormi ou non ? »
Pour les mammifères, les scientifiques pourraient implanter des électrodes dans leur cerveau pour suivre la façon dont leurs neurones agissent.
Mais les pieuvres ont un système nerveux central hautement distribué. Au lieu de concentrer le contrôle de leur système nerveux dans un seul cerveau, elles possèdent huit ganglions dans leurs bras qui agissent souvent indépendamment.
Plutôt que d’utiliser une méthode invasive comme la pose de sondes pour déterminer l’état de sommeil des pieuvres, les scientifiques de l’institut Ribeiro ont étudié quelques-unes de leurs caractéristiques comportementales.
Sylvia Medeiros, étudiante diplômée et auteur principal de l’étude, a testé les seuils d’éveil des animaux. Trois des quatre pieuvres du laboratoire ont reçu un stimulus visuel – une vidéo de crabes en mouvement.
L’autre a reçu un stimulus vibratoire, sous la forme d’une lumière tapant sur son réservoir. Medeiros voulait voir à quelle vitesse ils répondaient aux stimuli lorsqu’ils étaient éveillés. Elle les a ensuite testés lorsqu’ils semblaient inactifs, et a mesuré leur vitesse de réaction. Des réactions plus lentes signifiaient qu’ils étaient plus profondément endormis.
L’incroyable réaction des pieuvres lorsqu’elles rêvent.
Pour mener à bien l’expérience, l’équipe a également placé des caméras sur les animaux endormis pour observer les changements de motifs sur leur peau, qui donnent des indications sur leur activité cérébrale.
Lorsqu’elles sont éveillées, les pieuvres changent de couleur pendant la parade nuptiale, lorsqu’elles se disputent un territoire et lorsqu’elles se cachent des prédateurs. Ces changements sont toujours en réponse à ce qui se passe autour d’elles.
Cependant, les chercheurs ont été confrontés à un phénomène auquel il ne s’attendait pas.
» Ce que nous avons observé avec le sommeil, c’est que ce changement de couleur n’est pas lié à ce qui se passe au même moment dans l’environnement. Au lieu de cela, les pieuvres se transformaient en motifs fantastiques qui n’avaient rien à voir avec des stimuli du monde réel, comme la proximité d’autres créatures ou le besoin de se camoufler. «
Étant donné que les neurones moteurs du cerveau contrôlent ces changements de motifs cutanés, Medeiros affirme qu’il est possible que ces motifs apparaissent parce que les pieuvres rêvaient.
Des recherches scientifiques sur les rêves prometteuses.
Même si l’étude n’a porté que sur quatre pieuvres, ce qui peut sembler un petit échantillon, les résultats sont tout de même encouragent parce que les comportements étaient cohérents.
Trois des pieuvres avaient des temps de réaction retardés de manière similaire selon leur degré d’éveil. (Une pieuvre a été exclue des résultats du test d’éveil pour des raisons techniques). Les quatre autres ont changé de couleur de peau pendant le sommeil actif.
« Des « preuves de plus en plus solides » suggèrent que les céphalopodes rêvent effectivement.
Vient alors la partie la plus difficile, celle des questions. À quoi pensent-ils ? Que ressent-il ? Que vivent-ils ? C’est un grand saut. »
Cependant, le rêve des céphalopodes ne correspond peut-être pas tout à fait à celui des humains. L’équipe brésilienne a constaté que la phase de sommeil actif des pieuvres durait moins d’une minute, une durée fulgurante comparée à l’heure que les humains peuvent passer en sommeil paradoxal.
Un cycle REM plus long donne aux rêves humains des intrigues complexes et tortueuses, pleines de personnages et de symbolisme. Si les pieuvres font des rêves, Medeiros affirme qu’ils sont très probablement très courts.
Même si l’état de sommeil actif est court, il peut être dangereux. Les animaux sont vulnérables lorsqu’ils sont profondément endormis. Ils peuvent ne pas entendre l’approche d’un prédateur et, dans le cas de la pieuvre, le sommeil peut faire sauter leur couverture, car leur peau peut réagir à ce dont ils rêvent, au lieu de les camoufler en fonction de leur environnement.
Les conclusions et recherches à venir.
Les chercheurs pensent que l’adoption d’un comportement aussi dangereux doit présenter un avantage évolutif. M. Ribeiro suppose que le sommeil actif pourrait être un moment où différentes régions du cerveau communiquent pour renforcer les connexions neuronales en fonction de ce que l’animal a vécu ou appris ce jour-là et pour déplacer les souvenirs du stockage à court terme au stockage à long terme.
Il note qu’il a été démontré que les oiseaux répètent leurs chants pendant le sommeil actif.
Il est également possible que, sans que nous le sachions, de nombreux autres types d’animaux rêvent.
Les chercheurs soulignent que les humains recherchent un sommeil actif qui ressemble au nôtre, caractérisé par des comportements tels que les mouvements oculaires rapides et la diminution des seuils d’éveil.
Mais le fait qu’ils n’aient pas les mêmes comportements ne signifie pas que les animaux ne connaissent pas une phase de sommeil similaire, nous ne savons simplement pas encore ce qu’il faut rechercher.
Medeiros et Ribeiro prévoient déjà de nouvelles études qui permettront de vérifier si le sommeil aide les pieuvres à retenir les informations et à apprendre de nouvelles tâches, et si le fait de les priver de sommeil une nuit leur donnera envie de dormir davantage la nuit suivante.
Ces informations pourraient les aider à comprendre si le sommeil des pieuvres est similaire au nôtre ou s’il remplit une fonction différente.