Durant l'éveil, un flot d'informations sensorielles stimulent en permanence notre cerveau, nous renseignant à chaque instant sur l'état de notre environnement et de notre organisme. Mais lorsque l'on s'endort, ces informations visuelles auditives ou tactiles cessent progressivement de parvenir jusqu'aux aires du cortex où elles sont traitées durant l'éveil. Les sensations s'estompent et la perception consciente du monde environnant diminue peu à peu. « Au moment de l'endormissement, mais également lorsque l'on “décroche”, par exemple, lors d'une conférence un peu ennuyeuse, le cerveau semble se déconnecter des organes sensoriels, explique Thierry Bal, chercheur à l'unité de Neurosciences intégratives et computationnelles de l'Institut Alfred Fessard, à Gif-sur-Yvette. Ce changement est bien visible sur un électroencéphalogramme. Les ondes rapides et irrégulières qui caractérisent l'activité des neurones pendant l'éveil laissent progressivement place à des bouffées d'oscillations lentes et synchrones de plus grande amplitude : les fuseaux du sommeil. » On sait depuis quelques dizaines d'années que le thalamus, structure cérébrale chargée notamment de « trier » et de diriger les informations sensorielles vers le cortex, joue un rôle essentiel dans l'apparition des fuseaux du sommeil. Mais sa position de relais entre les organes sensoriels et le cortex cérébral laissait également penser qu'il pouvait jouer un rôle important dans la diminution de la perception sensorielle associée à l'endormissement, le fameux « rideau du sommeil ». Pour tester cette hypothèse, Gwendal Le Masson¹, Sylvie Renaud² et Thierry Bal ont imaginé et mis au point un dispositif expérimental inédit associant des cellules nerveuses et des « neurones électroniques » 3. Les scientifiques ont tout d'abord placé in vitro la partie du thalamus chargée de traiter les informations visuelles. Puis, ils ont connecté un neurone biologique à des neurones électroniques, via des synapses artificielles – une microélectrode de verre connectée au réseau – pour simuler les impulsions émises par la rétine lorsque les yeux sont fermés. « Les fuseaux du sommeil apparaissent rapidement, ce qui se traduit par de puissantes inhibitions et une diminution importante de l'envoi d'informations vers le cortex : le réseau s'endort, explique Thierry Bal. L'apport de noradrénaline, un neuromodulateur impliqué dans l'éveil, suffit à le réveiller. Les fuseaux du sommeil disparaissent et le transfert d'informations vers le cortex reprend. » La mise en évidence du rôle joué par le thalamus dans la transition veille-sommeil contribuera peut-être un jour à expliquer et à soigner certaines formes d'épilepsies caractérisées par une perte de conscience de la réalité. Mais pour Thierry Bal l'important est surtout d'être parvenu à prouver la faisabilité des cyborgs 4 cellulaires et à démontrer leur intérêt dans la résolution d'une question de recherche fondamentale. « Grâce aux systèmes hybrides, une technique développée à Bordeaux, nous pouvons aujourd'hui explorer avec une grande finesse le fonctionnement encore mal connu des réseaux neuronaux, se réjouit Thierry Bal. Et ces dispositifs peuvent en effet très facilement être déclinés pour étudier d'autres fonctions neurophysiologiques. »

J.G.