# Actualités 2025 en neurosciences fondamentales : présentée par Armelle Rancillac (Chargée de Recherche à l'Inserm, Collège de France, Paris).

Armelle Rancillac

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Preprint submitted on 27 Feb 2026

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# Actualités 2025 en neurosciences fondamentales

## Year in Review 2025: Basic Neuroscience

Présentée par Armelle Rancillac (Chargée de Recherche à l'Inserm, Collège de France, Paris).

Armelle Rancillac

Neuroglial Interactions in Cerebral Physiology and Pathologies, CIRB, Collège de France, Université PSL, CNRS/Inserm, Paris, France.

Dans cette présentation au *Congrès du Sommeil* de Strasbourg, Armelle Rancillac, chargée de recherche à l'Inserm, au Collège de France à Paris, a exposé une synthèse des travaux marquants publiés en 2025 sur le sommeil en neurosciences fondamentales. Les études sélectionnées ont été présentées autour de quatre axes : (i) les mécanismes moléculaires et cellulaires de la pression de sommeil, (ii) la variabilité génétique des besoins de sommeil, (iii) le nettoyage du cerveau, et enfin (iv) les effets des déterminants contextuels tels que le stress et la température externe.

### 1. Pression de sommeil : Encodage neuronal, synaptique et mitochondrial de la pression de sommeil

La régulation du sommeil repose sur l'interaction dynamique entre un processus circadien, orchestré par l'horloge biologique, et un processus homéostatique, qui traduit l'accumulation progressive de la pression de sommeil au cours de l'éveil et sa dissipation pendant le sommeil.
Si l'accumulation d'adénosine extracellulaire constitue un mécanisme historique de ce
processus, des travaux récents mettent également en évidence une intégration du temps
passé éveillé au niveau synaptique, métabolique et redox. Les *Sleep-Need-Index
PhosphoProteins* (SNIPPs), principalement localisées aux synapses, voient ainsi leur niveau de
phosphorylation augmenter avec le temps passé éveillé, puis diminuer au cours du sommeil.
Cette phosphorylation renforce transitoirement les poids synaptiques et module la
perméabilité de canaux ioniques pour favoriser l'activation des neurones promoteurs du
sommeil.

Un progrès conceptuel majeur a été réalisé avec la mise en évidence du rôle central du
métabolisme mitochondrial dans l'encodage de la durée de l'éveil et de la pression de
sommeil. Des travaux récents ont montré que la privation de sommeil induit une
augmentation sélective de l'expression des protéines de la chaîne respiratoire mitochondriale
et de la synthèse d'ATP dans des neurones promoteurs du sommeil, en particulier les
neurones de la structure dorsale en forme d'éventail (dorsal fan-shaped body) chez la
drosophile [1]. Dans ces neurones, l'inhibition de l'activité électrique pendant l'éveil limite la
consommation d'ATP, ce qui conduit à un déséquilibre entre l'apport d'électrons à la chaîne
respiratoire et la demande énergétique. Ce déséquilibre favorise une fuite électronique vers
l'oxygène moléculaire et une production accrue d'espèces réactives de l'oxygène (ROS).

Cette augmentation des ROS entraîne alors une peroxydation lipidique membranaire, associée
à une fragmentation mitochondriale, une activation de la mitophagie et une augmentation
des contacts entre mitochondries et réticulum endoplasmique, permettant ainsi le
renouvellement des lipides peroxydés [1]. De façon très élégante, les auteurs ont pu établir
un lien causal entre cette dynamique mitochondriale et la régulation du sommeil en
manipulant génétiquement la balance fission/fusion des mitochondries, spécifiquement dans les neurones promoteurs du sommeil. Ainsi, ils ont pu montrer que favoriser la fusion augmente les quantités de sommeil, tandis que favoriser la fission les réduit, démontrant que la dynamique mitochondriale n'est pas une simple corrélation, mais un déterminant mécanistique de la pression de sommeil [1].

*In fine*, les auteurs de cette étude ont pu mettre en évidence que la peroxydation lipidique induite par les ROS est détectée par la sous-unité β redox-sensible du canal potassique Shaker, ce qui module la conductance potassique, augmente l'excitabilité de ces neurones et favorise l'entrée en sommeil [1].

Chez la souris, une autre étude étend ce cadre conceptuel en identifiant le peroxyde d'oxygène ($H_2O_2$) cytosolique comme marqueur et effecteur de la pression de sommeil dans un sous-ensemble de neurones GABAergiques de la substance noire réticulée [2]. Il a été observé que l'augmentation progressive de $H_2O_2$ dans ces neurones, visualisée par des capteurs fluorescents génétiquement encodés, est corrélée à la durée d'éveil et prédit l'ampleur du rebond de sommeil. De plus, des manipulations bidirectionnelles ont pu établir la causalité de ces observations : (i) la réduction de $H_2O_2$ diminue la durée du sommeil et atténue son rebond après privation, tandis que (ii) une élévation de $H_2O_2$ favorise le sommeil à doses modérées, mais, à doses élevées, induit de l'inflammation et une fragmentation du sommeil. Enfin, il a été montré que le $H_2O_2$ augmente l'excitabilité de ces neurones via l'activation du canal cationique TRPM2, montrant encore une fois que les ROS modulent directement l'excitabilité neuronale pour réguler le sommeil [3].
À l'échelle des circuits, la pression de sommeil a aussi récemment été reliée à une plasticité synaptique dépendante de la CaMKII (protein kinase II calmodulin calcium dependent). En combinant un traçage rétrograde monosynaptique, de l'optogénétique et des enregistrements électrophysiologiques, les auteurs ont pu identifier un sous-ensemble de neurones glutamatergiques du noyau reuniens (RE) du thalamus comme un centre majeur de l'encodage de la pression de sommeil (Figure 1) [4]. Les auteurs de cette étude ont montré que la privation de sommeil induit une augmentation de la force et du nombre de connexions entre le RE et la Zona Incerta (ZI), qui est proportionnelle à la durée d'éveil. Cette plasticité requiert l'activité de CaMKII, puisque son inhibition ciblée dans le RE bloque le renforcement de cette voie et réduit le rebond de sommeil NREM observé après une privation. À l'inverse, une stimulation optogénétique brève des neurones du RE déclenche d'abord des comportements préparatoires au sommeil, comme le toilettage et la nidification, puis s'accompagne d'un sommeil NREM long et profond rappelant le rebond homéostatique [4] (Figure 1).
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**Figure 1** - Plasticité des connexions RE-ZI : un mécanisme clé dans la régulation homéostatique du sommeil. L'activation des neurones du noyau réuniens (RE) stimule les comportements précurseurs du sommeil et favorise un sommeil profond et continu. Lors d'une privation de sommeil, leur activité s'intensifie, provoquant des modifications synaptiques dépendantes de la CaMKII qui renforcent leurs connexions avec les neurones de la Zone Incerta (ZI), eux-mêmes promoteurs du sommeil. L'ampleur de cette plasticité RE-ZI reflète le besoin accumulé en sommeil et prédit la durée du sommeil de récupération. Illustration réalisée par IA.

L'ensemble de ces résultats suggère que la pression de sommeil résulte d'une intégration multi-échelle de signaux métaboliques, de l'excitabilité neuronale et de la plasticité synaptique, afin de réguler l'initiation, la profondeur et la durée du sommeil.
## 2. Variabilité génétique de la durée de sommeil et du phénotype de petit dormeur

La durée de sommeil présente une grande variabilité interindividuelle d'origine génétique. Dans cette rétrospective, Armelle Rancillac a présenté une étude intéressante publiée dans *PNAS* sur l'identification d'un variant rare de SIK3 (salt-inducible kinase 3), où l'asparagine en position 783 est remplacée par une tyrosine SIK3-N783Y, chez une femme présentant un phénotype de petit dormeur naturel, c'est-à-dire sans somnolence diurne, ni déficit cognitif, ni comorbidité apparente [5]. SIK3 était déjà connu pour réguler le sommeil en tant qu'intégrateur moléculaire de la pression de sommeil, en régulant la phosphorylation des SNIPPs synaptiques. Afin de démontrer la causalité de cette mutation, les auteurs l'ont alors reproduite chez la souris, qui induit alors ce phénotype, avec plus d'éveil et moins de sommeil NREM, une augmentation de la puissance delta de l'EEG, une réduction du temps total de sommeil (~30 min/24 h), moins de rebonds de sommeil après privation (~54 min). De plus, ils ont montré que cette mutation entraîne une diminution de l'activité kinase, en jouant directement sur l'excitabilité neuronale, ainsi que sur d'autres kinases, telles que la PKA et des MAP kinases [5].

Cette mutation SIK3-N783Y s'inscrit dans un ensemble de variants déjà associés au phénotype de petit dormeur, incluant notamment le récepteur au neuropeptide S (NPSR1, Y206H), le récepteur métabolique au glutamate de type 1 (mGluR1, R889W, S458A), le récepteur β 1-adrénergique (A187V) et le facteur de transcription DEC2/BHLHE41 (P384R/P385R). Ces variants agissent sur le processus homéostatique, en abaissant son niveau et/ou en accélérant sa dissipation. Ils déplacent ainsi l'équilibre fonctionnel entre les voies pro-sommeil liées à la phosphorylation synaptique et les systèmes sous-tendant l'éveil, permettant de réduire le temps de sommeil sans générer de dette, ni réduire l'espérance de vie.
### 3. La clairance cérébrale

Longtemps débattue quant à son existence et à ses modalités, notamment au dernier Year in Revue du Congrès du Sommeil [6], l'hypothèse d'une clairance cérébrale préférentiellement active pendant le sommeil a été étayée cette année par un nouveau dispositif sans fil, développé par l'équipe de Jeffrey Iliff. Ce dispositif permet de mesurer en temps réel la résistance du parenchyme cérébral chez l'humain [7], et combine une spectroscopie d'impédance électrique transcrânienne, un électroencéphalogramme, une photopléthysmographie, une pléthysmographie d'impédance et un capteur de mouvement, pour mesurer simultanément la résistance du parenchyme cérébral et les stades de sommeil.
Les auteurs ont ainsi pu démontrer que la résistance du parenchyme cérébral diminue principalement pendant le sommeil NREM profond [7]. Elle est corrélée à la puissance delta et à une baisse de la fréquence cardiaque, ce qui reflète une augmentation de l'espace interstitiel favorable au flux glymphatique.

Dans la lignée de ces résultats, une étude mécanistique, publiée par l'équipe de Maiken Nedergaard, montre que de lentes libérations noradrénergiques issues du locus coeruleus induisent des vasomotions artériolaires pendant le sommeil lent profond, propulsant le liquide cérébrospinal à travers les espaces périvasculaires et le parenchyme, ce qui faciliterait l'élimination de solutés tels que l'amyloïde-β [8]. Cette étude souligne également l'impact pharmacologique du zolpidem, un somnifère largement prescrit, qui altère ces libérations noradrénergiques. Sous zolpidem, les vasomotions sont ralenties et la clairance glymphatique réduite [8]. Ces résultats posent donc question quant aux conséquences à long terme de son utilisation chronique et invitent à une réflexion sur ses modalités de prescription.
### 4. Modulateurs contextuels du sommeil : stress social et température ambiante

Au-delà des mécanismes endogènes, le sommeil est également fortement modulé par des facteurs environnementaux, notamment par le stress. Chez le rongeur, le stress induit par une défaite sociale est le plus impactant. En effet, il a été montré qu'après une exposition à un tel stresseur, malgré une normalisation secondaire des durées d'éveil, de sommeil NREM et REM, la micro-architecture du sommeil reste plus durablement altérée pour le sommeil REM avec des épisodes fragmentés. Une étude française en a identifié le mécanisme, et montré que ces effets dépendent d'une projection directe du cortex préfrontal vers le noyau ventrolateral préoptique (VLPO) [9]. Ainsi, son activation optogénétique raccourcit les épisodes REM et favorise les transitions vers le NREM, tandis que son inhibition empêche les altérations du REM induites par le stress. Ces résultats suggèrent donc que cette connexion fronto-préoptique pourrait constituer une cible thérapeutique pertinente pour atténuer les effets persistants du stress sur le sommeil.

Enfin, l'impact de la température ambiante sur le sommeil a été étudié de plus près. Jusqu'à présent, on considérait que la chaleur altérait un peu la consolidation du N3, mais qu'elle fragmentait surtout le sommeil REM, car la thermorégulation y est suspendue. Une étude chinoise, incluant 214 445 adultes suivis par bracelets connectés, sur plus de 23 millions de nuits, a montré sans grande surprise qu'une hausse de la température extérieure est associée à une altération de la quantité de sommeil. Mais de façon intéressante, les auteurs ont étudié les effets d'une augmentation de 10 °C, sur une plage allant de -5° à 35°, et montré que pour
chaque augmentation de 10 °C, la proportion de nuits de plus de 7 h augmente de 20,1 % et que la durée totale de sommeil diminue de 9,7 minutes. Toutes les phases de sommeil sont raccourcies, mais de façon surprenante, c'est le sommeil profond (N3) qui est proportionnellement le plus affecté (Tableau 1) [10].

<table><caption>Tableau 1 – Effets d'une hausse de 10 °C sur la durée et la structure du sommeil. D'après [10].</caption><thead><tr><th>Paramètres</th><th>Variation en pourcentage (%)</th></tr></thead><tbody><tr><td><strong>Variation en pourcentage (%)</strong></td><td></td></tr><tr><td>Insuffisance de sommeil</td><td>20,1 (19,9 ; 20,3)</td></tr><tr><td><strong>Variation absolue (min)</strong></td><td></td></tr><tr><td>Durée totale de sommeil</td><td>-9,67 (-9,74 ; -9,60)</td></tr><tr><td>Durée du sommeil léger</td><td>-4,04 (-4,09 ; -4,00)</td></tr><tr><td>Durée du sommeil profond</td><td>-3,58 (-3,62 ; -3,55)</td></tr><tr><td>Durée du sommeil paradoxal</td><td>-2,01 (-2,04 ; -1,99)</td></tr><tr><td><strong>Variation absolue (%)</strong></td><td></td></tr><tr><td>Proportion de sommeil léger</td><td>-2,02 (-2,05 ; -2,00)</td></tr><tr><td>Proportion de sommeil profond</td><td>-2,82 (-2,85 ; -2,80)</td></tr><tr><td>Proportion de sommeil paradoxal</td><td>-2,20 (-2,22 ; -2,17)</td></tr><tr><td colspan="2">Lag 0 j = 24 h précédant le réveil</td></tr></tbody></table>

Ces effets apparaissent plus marqués chez les personnes âgées, les femmes et les individus avec un IMC ≥ 25 kg/m², indiquant des vulnérabilités spécifiques [10]. Le réchauffement climatique pourrait donc très prochainement accroître la dette de sommeil.

## Conclusions

Cette revue de la littérature témoigne donc cette année d'un intérêt particulier pour les mécanismes de régulation de la pression de sommeil, désormais envisagés comme un continuum intégré et multi-échelle, du niveau moléculaire et cellulaire jusqu'aux circuits
neuronaux. Les variants génétiques associés au phénotype de petits dormeurs naturels confortent eux aussi la centralité du processus homéostatique dans la détermination des besoins de sommeil. Par ailleurs, les travaux récents ont pu caractériser plus finement les mécanismes sous-jacents à la clairance cérébrale, et montrer qu'elle est augmentée surtout pendant le sommeil lent profond. Enfin, l'influence du stress et de la température sur le sommeil, rappelle la nécessité d'interpréter la physiologie du sommeil à l'interface des déterminants biologiques et des contraintes environnementales.

Pour conclure, il a été rappelé que de nombreuses études rapportent une dégradation de la quantité et de la qualité du sommeil au cours des dernières décennies, notamment à cause de l'augmentation du travail posté. Toutefois, l'affirmation très médiatisée selon laquelle les Français auraient perdu plus de 1 h 30 de sommeil en 50 ans repose sur des données déclaratives et non sur des mesures objectives. Il serait donc prudent d'éviter, tant que possible, de relayer cette affirmation.

Références

[1] Sarnataro R, Velasco CD, Monaco N, Kempf A, Miesenböck G. Mitochondrial origins of the pressure to sleep. Nature 2025. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09261-y.

[2] Liu Z, Xu X-H, Liu T-Y, Hong Z-Y, Urade Y, Huang Z-L, et al. Safranal enhances non-rapid eye movement sleep in pentobarbital-treated mice. CNS Neurosci Ther 2012;18:623–30. https://doi.org/10.1111/j.1755-5949.2012.00334.x.
[3] Tian Y, Kang L, Ha NT, Deng J, Liu D. Hydrogen peroxide in midbrain sleep neurons regulates sleep homeostasis. Cell Metab 2025;37:1442-1452.e7.
https://doi.org/10.1016/J.CMET.2025.04.016.

[4] Lee SS, Liu Q, Cheng AHR, Kim DW, Boudreau DM, Mehta A, et al. Sleep need-dependent plasticity of a thalamic circuit promotes homeostatic recovery sleep. Science (1979) 2025;388. https://doi.org/10.1126/science.adm8203.

[5] Chen H, Xing Y, Wan C, Zhang Z, Shi Z, Liang Y, et al. The SIK3-N783Y mutation is associated with the human natural short sleep trait. Proceedings of the National Academy of Sciences 2025;122. https://doi.org/10.1073/pnas.2500356122.

[6] Gallopin T, Rancillac A. Actualités de 2024 en recherche fondamentale. Médecine Du Sommeil 2025;22:6-8. https://doi.org/10.1016/j.msom.2025.01.217.

[7] Dagum P, Giovangrandi L, Levendovszky SR, Winebaum JJ, Singh T, Cho Y, et al. A wireless device for continuous measurement of brain parenchymal resistance tracks glymphatic function in humans. Nat Biomed Eng 2025.
https://doi.org/10.1038/s41551-025-01394-9.

[8] Hauglund NL, Andersen M, Tokarska K, Radovanovic T, Kjaerby C, Sørensen FL, et al. Norepinephrine-mediated slow vasomotion drives glymphatic clearance during sleep. Cell 2025;188:606-622.e17. https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.11.027.

[9] Chouvaeff M, Descamps A, Bagur S, Macé L, Benchenane K, Gallopin T. A top-down control of stress-induced REM sleep shortening. Current Biology 2025.
https://doi.org/10.1016/J.CUB.2025.07.039.
[10] Li A, Luo H, Zhu Y, Zhang Z, Liu B, Kan H, et al. Climate warming may undermine sleep duration and quality in repeated-measure study of 23 million records. Nature Communications 2025;16. https://doi.org/10.1038/s41467-025-57781-y.