Étude sur le sommeil paradoxal chez les arachnides Les araignées rêvent-elles de moutons à huit pattes ?

Pendant le sommeil, nous nous reposons, mais le cerveau reste très actif : pendant le sommeil paradoxal, nos yeux bougent et nous rêvons ; les chiens « courent » parfois sur place de tout leur corps… Et les araignées ? Des chercheurs de l'Institut de biologie organismique de l'université de Bonn ont étudié l'araignée-ressort australienne afin de déterminer si elle connaissait également le sommeil paradoxal.

Les araignées sont la source de nombreux cauchemars. Mais les araignées rêvent-elles elles-mêmes ? Et dorment-elles d’ailleurs comme les humains et les autres vertébrés, qui passent par différentes phases de sommeil ? Une équipe de l’université de Bonn, dirigée par le Dr Daniela C. Rößler, s’est penchée sur ces questions. Pour ce faire, la responsable du groupe Emmy-Noether et son équipe de l’Institut de biologie organismique ont enregistré en haute résolution et testé expérimentalement le comportement de l’araignée sauteuse australienne Portia fimbriata pendant plusieurs jours et nuits. Jusqu’à présent, il n’existait aucune preuve expérimentale du comportement de sommeil chez les araignées.

Huit yeux, des habitudes de sommeil inconnues

À partir des données vidéo enregistrées sur les araignées, les scientifiques ont tiré les conclusions suivantes : l'araignée présente un véritable sommeil régulé, comportant deux phases clairement distinctes, dont un état similaire au sommeil paradoxal, caractérisé par des mouvements oculaires et des contractions musculaires. L'équipe dirigée par Rößler affirme ainsi apporter la première confirmation exhaustive du comportement de sommeil chez une araignée.

Les scientifiques ont observé des individus de l'espèce Portia fimbriata placés dans de petits bacs en plastique de douze centimètres de diamètre, sous différentes conditions d'éclairage, pendant plusieurs jours, afin d'étudier leurs rythmes jour-nuit. Pour les enregistrements nocturnes, ils ont utilisé des caméras infrarouges afin de documenter en détail la position de sommeil, les phases de repos et les phases de type REM. Les chercheurs ont vérifié si les animaux se trouvaient effectivement dans un état de sommeil à l’aide de stimuli acoustiques et en mesurant leur temps de réaction à ceux-ci. Ils ont également cherché à savoir si les araignées présentaient un « rebond de sommeil » après une perturbation de leur sommeil, c’est-à-dire si elles rattrapaient le sommeil manquant.

L'araignée sauteuse Portia fimbriata

Les espèces du genre Portia se nourrissent d'autres araignées. Leurs stratégies de chasse variées sont souvent considérées comme une manifestation d'intelligence : elles imitent par exemple les vibrations des insectes qui se débattent après s'être pris dans la toile, afin d'attirer les araignées tisserandes. Ce comportement de chasse sophistiqué laisse supposer des capacités d'apprentissage particulières. C’est ce qui rend cette araignée si intéressante pour la recherche. 

Si ses capacités cognitives sont peut-être considérables, ses dimensions corporelles sont plutôt modestes : à l’âge adulte, l’araignée sauteuse australienne Portia fimbriata a à peu près la taille d’une pièce d’un euro.

Expériences vidéo avec des araignées endormies

Le plus grand défi consistait à trouver, pour les expériences de réveil, un stimulus auquel les animaux réagissent de manière fiable. En effet, les araignées perçoivent le monde de manière très différente des humains. Parallèlement, les scientifiques devaient veiller à ne pas surinterpréter les mouvements de type REM, mais à vérifier étape par étape s’ils étaient réellement associés à la phase REM du sommeil. Toutes ces expériences ont été menées sans qu’il soit possible de mesurer l’activité cérébrale des araignées. Les interprétations des chercheurs reposent uniquement sur le comportement des animaux. Cela a nécessité une documentation vidéo très détaillée et surtout de longue durée, accompagnée d’ensembles de données tout aussi volumineux.

À quoi sert la recherche sur le sommeil chez les araignées ?

Ces résultats permettent de mieux comprendre l'évolution du sommeil et l'étendue de la présence d'états de type REM dans le règne animal. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour la biologie comportementale, la neurobiologie et la chronobiologie comparatives, ainsi que pour l'étude des systèmes nerveux plus simples.

Sur la base des conclusions de cette étude, les chercheurs de Bonn recommandent de ne pas se limiter à l'étude du sommeil chez les organismes modèles classiques ou les vertébrés, mais d'élargir le champ d'étude sur le plan taxonomique. Les spécialistes devraient notamment étudier le sommeil chez des animaux dotés de systèmes nerveux très différents ou présentant des adaptations extrêmes. Selon les chercheurs de Bonn, cela pourrait aider à identifier des principes universels et une fonction potentiellement originelle du sommeil. En effet, malgré des recherches intensives sur le sujet, il existe encore étonnamment de nombreuses lacunes dans la compréhension du sommeil – chez les araignées, mais aussi chez nous, les humains.

Perspectives

L'équipe dirigée par la responsable de groupe, Mme Rößler, souhaite étudier comment le sommeil, en particulier le sommeil de type REM, s'est développé chez l'ensemble des espèces d'araignées. De plus, les chercheurs comparent les comportements de sommeil des araignées dans la nature et en laboratoire. D'autres études visent à élucider le lien entre le sommeil et les capacités cognitives, ainsi que les processus qui se déroulent dans le cerveau des arachnides et des insectes. Par ailleurs, les scientifiques de Bonn souhaitent comprendre comment le changement climatique et d'autres influences anthropiques affectent le comportement de sommeil de ces animaux. L'accent est notamment mis sur les conséquences de la pollution lumineuse.

Publication originale : Nadja Geiger, Maxim Q. Capelle, Phillip Rosentreter, Marie E. Herberstein, Armin Bahl, Massimo De Agrò, Barrett A. Klein, Daniela C. Rößler : Preuves comportementales d'un sommeil en deux phases chez les araignées, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), DOI : 10.1073/pnas.2618030123