Les origines du sommeil pourraient être métaboliques – pour réduire les espèces réactives de l'oxygène (ROS), entraînées par l'oxydation des graisses

Une étude fascinante qui met à nouveau en lumière le rôle central que joue le métabolisme dans les activités que la médecine considère comme faiblement liées ou sans rapport avec le métabolisme. En particulier, l'étude suggère que le déclencheur principal du sommeil est l'accumulation de ROS, qui, dans des conditions normales, se forment principalement à la suite d'une oxydation excessive des graisses, elle-même principalement due au stress. Virtuellement toutes les ROS sont formées à la suite du soi-disant flux électronique inverse (REF), que l'oxydation excessive des graisses déclenche en formant un bloc fonctionnel au complexe II de la chaîne de transport des électrons (ETC). Le complexe II dépend de manière cruciale du cofacteur FAD (synthétisé à partir de la vitamine B2), et l'oxydation excessive des graisses consomme beaucoup de FAD par la voie de la bêta-oxydation qui précède l'entrée des métabolites des acides gras dans le cycle de Krebs. Comme des niveaux élevés de ROS sont toxiques pour les cellules, il est parfaitement logique que les organismes développent un mécanisme conservé sur le plan évolutif (à travers les espèces et le temps), tel que le sommeil, qui force l'organisme à réduire drastiquement l'activité physique et mentale, ce qui, à son tour, réduit l'oxydation excessive des graisses et donc la production de ROS. Les résultats de l'étude sont corroborés de manière anecdotique par de nombreux rapports de personnes qui pratiquent des exercices d'endurance de longue distance (que votre serviteur a également (ab)usés il y a des années et a ainsi causé de graves perturbations de la santé). En effet, ils se sentent extrêmement somnolents après une séance d'exercice de ce type et dorment souvent beaucoup plus longtemps la nuit par rapport aux jours sans un tel exercice (ou un stress moins aigu). Les bébés sont également un bon exemple, car ils deviennent invariablement très somnolents après un événement stressant ou épuisant, surtout s'ils n'ont pas été bien nourris avant l'événement, augmentant ainsi davantage l'oxydation des acides gras. Enfin, les produits chimiques qui augmentent les fuites d'électrons dans la matrice mitochondriale, tels que le 2,4-dinitrophénol (DNP), sont également connus pour provoquer de la somnolence. Il existe également l'hypothèse de la "fatigue centrale", qui postule que la fatigue et la somnolence sont causées par une élévation de la sérotonine cérébrale et que de telles élévations sont connues pour se produire lorsque les taux sanguins d'acides gras sont élevés, ce qui entraîne le déplacement du tryptophane de l'albumine et donc une entrée accrue dans le cerveau, conduisant à une augmentation de la synthèse de sérotonine. Les interventions qui réduisent l'oxydation des graisses et/ou la sérotonine cérébrale sont connues pour prévenir largement les sentiments de fatigue et de somnolence, corroborant ainsi les résultats de l'étude. L'aspirine, qui réduit à la fois les taux sanguins d'acides gras et la sérotonine plasmatique, a un effet anti-fatigue connu, confirmé dans de multiples études humaines sur des patients souffrant de conditions caractérisées par une fatigue invalidante et une somnolence diurne (par exemple, sclérose en plaques, maladie de Crohn, rectocolite hémorragique, diabète, cancer, etc).

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09261-y

https://www.the-scientist.com/animals-sleep-because-electrons-leak-73356

“…Récemment, des chercheurs ont découvert que l'accumulation de molécules toxiques dans les mitochondries pourrait être la réponse qu'ils cherchaient.1 Gero Miesenböck, un neuroscientifique de l'Université d'Oxford, et ses collègues ont montré que l'étendue des fuites d'électrons de la chaîne de transport des électrons dans les mitochondries déterminait la quantité de sommeil des mouches du fruit. Leurs résultats, publiés dans Nature, suggèrent un mécanisme expliquant pourquoi différents animaux, y compris les humains, ont besoin de sommeil.

“…Pour générer de l'énergie, les cellules transportent des électrons du cycle de Krebs à travers quatre complexes protéiques au sein de la membrane mitochondriale interne dans un processus connu sous le nom de respiration cellulaire. Ce flux d'électrons établit un gradient de protons à travers la membrane mitochondriale, que l'ATP synthase peut exploiter pour produire de l'ATP. Une fois que les électrons atteignent finalement la cytochrome c oxydase (Complexe IV), ils se combinent avec des protons d'hydrogène et de l'oxygène pour former de l'eau. Mais **parfois, les électrons peuvent fuir dans la matrice mitochondriale avant d'atteindre la fin de la chaîne de transport. Lorsque cela se produit, les électrons peuvent réduire l'oxygène libre pour former des espèces réactives de l'oxygène, qui sont toxiques pour les cellules. Les cellules métaboliquement actives, telles que les neurones, sont particulièrement sujettes à de telles fuites. « La chaîne respiratoire traite des électrons uniques, non appariés, et si vous faites cela en présence d'oxygène, vous demandez presque une fuite d'électrons », a déclaré Miesenböck. « La vie veut utiliser la respiration parce que les gains énergétiques sont si grands, mais elle doit d'une manière ou d'une autre gérer la fuite d'électrons, et l'une des façons de le faire est de dormir. Nous pensons que c'est le grand compromis qui est au cœur de tout cela. »

“…Ensuite, pour comprendre comment la respiration cellulaire régule le sommeil, Miesenböck et ses collègues ont manipulé le transport des électrons dans des directions opposées. Tout d'abord, les chercheurs ont surexprimé des protéines capables de dissiper le gradient de protons générateur d'ATP dans les dFBNs de la mouche. En augmentant la demande en électrons générés métaboliquement, cela a réduit les fuites d'électrons. En conséquence, les mouches ont dormi moins. Inversement, les chercheurs ont imité l'augmentation des fuites d'électrons mitochondriaux en externalisant la synthèse de l'ATP via l'expression d'une pompe à protons archéenne. Cette manipulation a rendu les électrons du cycle de Krebs redondants, et a augmenté le temps que les mouches ont passé endormies. « Une question évidente à se poser est de savoir si la même chose se produit également dans le cerveau des mammifères », a déclaré Miesenböck. « Je pense que oui, mais formellement, cela doit être prouvé. » Savage a déclaré : « Cette étude apporte une preuve solide que la force motrice principale du sommeil est de contrer le métabolisme des graisses, mais cela ne signifie pas que d'autres fonctions, comme la consolidation de la mémoire ou le renforcement du système immunitaire, n'aient pas été greffées par-dessus. »