Découverte d’un circuit cérébral régulant sommeil, hormone de croissance et éveil

Une équipe de scientifiques de l’Université de Californie à Berkeley a mis en évidence un circuit neuronal jusque-là inconnu reliant le sommeil profond, la sécrétion d’hormone de croissance et l’état d’éveil. Cette étude, publiée dans la revue Cell, révèle un mécanisme de rétroaction cérébral qui équilibre les niveaux hormonaux tout en régulant la vigilance.

Le sommeil, souvent perçu comme une période de repos, implique en réalité des processus cérébraux complexes qui influent sur le métabolisme, la réparation tissulaire, la mémoire et la production hormonale. L’hormone de croissance joue un rôle clé dans la construction musculaire et osseuse, la régulation du métabolisme des graisses et le maintien de la santé globale.

Depuis plusieurs décennies, les chercheurs savent que la sécrétion de cette hormone est étroitement liée au sommeil profond, notamment aux premiers stades du sommeil non-REM. Une nuit sans sommeil suffit à diminuer son taux, mais les mécanismes cérébraux sous-jacents restaient mal compris.

Identification des neurones impliqués dans la régulation hormonale

Les chercheurs ont localisé les neurones responsables dans l’hypothalamus, une région cérébrale commune à tous les mammifères. Ces neurones incluent ceux produisant l’hormone de libération de l’hormone de croissance (GHRH) ainsi que deux types de neurones à somatostatine. La GHRH stimule la libération de l’hormone de croissance, tandis que la somatostatine l’inhibe.

Après la sécrétion de l’hormone de croissance, celle-ci active le locus coeruleus, une zone du tronc cérébral impliquée dans l’attention, l’éveil, la cognition et la réaction aux nouveautés. Des dysfonctionnements du locus coeruleus sont associés à plusieurs troubles psychiatriques et neurologiques.

Une boucle de rétroaction entre sommeil et éveil

Les chercheurs ont observé que pendant le sommeil paradoxal (REM), les niveaux de GHRH et de somatostatine augmentent fortement, favorisant la sécrétion d’hormone de croissance. Pendant le sommeil non-REM, la somatostatine diminue tandis que la GHRH augmente modérément, ce qui stimule également la production hormonale.

Une boucle de rétroaction a été identifiée : la croissance progressive de l’hormone de croissance stimule le locus coeruleus, favorisant l’éveil. Cependant, une activité excessive de cette région peut paradoxalement accroître la somnolence, selon des travaux antérieurs du co-auteur Daniel Silverman.

“Cela suggère que sommeil et hormone de croissance forment un système étroitement équilibré : un sommeil insuffisant réduit la sécrétion hormonale, tandis qu’un excès d’hormone peut pousser le cerveau vers l’éveil”, a expliqué Silverman. “Ce système est essentiel pour la croissance, la réparation et la santé métabolique.”

Implications pour les maladies métaboliques et neurodégénératives

La régulation de l’hormone de croissance affecte aussi le métabolisme du glucose et des graisses, ce qui relie la qualité du sommeil aux risques d’obésité, de diabète et de maladies cardiovasculaires. Les chercheurs estiment que cette découverte pourrait ouvrir la voie à de nouveaux traitements hormonaux pour améliorer la qualité du sommeil ou rétablir l’équilibre hormonal.

Par ailleurs, comme le locus coeruleus régule l’éveil cérébral, maintenir l’équilibre dans ce circuit pourrait influencer l’attention et les fonctions cognitives. “L’hormone de croissance ne contribue pas seulement à la construction musculaire et osseuse, ni à la réduction des tissus adipeux, elle pourrait aussi avoir des effets cognitifs en favorisant le niveau d’éveil au réveil”, a précisé Xinlu Ding, auteur principal de l’étude.

Méthodologie et financement

Les chercheurs ont implanté des électrodes dans le cerveau de souris pour enregistrer l’activité neuronale tout en stimulant les neurones hypothalamiques par lumière. Les cycles de sommeil courts et fréquents des souris ont permis d’étudier à plusieurs reprises l’activité hormonale pendant les phases de sommeil.

Cette recherche a été financée par le Howard Hughes Medical Institute (HHMI) et le fonds Pivotal Life Sciences Chancellor’s Chair. Yang Dan, professeur de neurosciences et biologie moléculaire, a dirigé l’étude. Parmi les co-auteurs figurent des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley et de l’Université de Stanford.

Référence : “Neuroendocrine circuit for sleep-dependent growth hormone release”, Xinlu Ding et al., Cell, 24 juin 2025, DOI : 10.1016/j.cell.2025.05.039.