Comme vous le savez, je suis obsédé par les lois de puissance en biologie, qui sont une conséquence biologique de principes fondamentaux, comme la conservation de l'énergie selon la première loi de la thermodynamique. Geoffrey West a montré comment des réseaux biologiques hautement optimisés—pensez aux vaisseaux sanguins ou aux systèmes respiratoires—mènent à un scaling allométrique. Plus précisément, la production d'énergie par unité de masse corporelle (taux métabolique spécifique à la masse) évolue comme la masse corporelle (M) à la puissance de -0,25. C'est ce qu'on appelle la loi de Kleiber (ou comme nous l'avons surnommée dans nos recherches, la loi Kleiber-West), où le taux métabolique basal du corps entier évolue comme M^{0,75}. C'est pourquoi les éléphants brûlent de l'énergie plus efficacement par gramme que les souris, mais les souris vivent vite et meurent jeunes. Ce qui est intéressant, c'est que ce même scaling apparaît dans quelque chose d'aussi quotidien que le sommeil. Chez les mammifères, la durée quotidienne de sommeil suit une loi de puissance similaire : elle diminue avec la taille corporelle comme environ M^{-0,25}. Les animaux plus petits comme les musaraignes peuvent dormir plus de 15 heures par jour, tandis que des géants comme les baleines se contentent de quelques heures. C'est un indice que le sommeil est profondément lié au métabolisme. Les systèmes nerveux sont des consommateurs d'énergie, absorbant jusqu'à 20 % de l'oxygène de notre corps malgré ne représenter que 2 % de notre masse. Chez les créatures plus petites, ces réseaux de distribution fractals livrent plus d'oxygène par cellule, permettant à leurs cerveaux de fonctionner "plus chaud" avec des taux de tir plus rapides et des demandes énergétiques plus élevées. Mais ce métabolisme accéléré épuise les ressources plus rapidement, créant des déficits énergétiques que le sommeil a probablement évolué pour corriger. Essentiellement, les mammifères plus petits brûlent leur carburant neural plus vite et ont besoin de plus de temps de repos pour se réapprovisionner. Dans cette optique, le sommeil n'est pas juste du repos—c'est une solution ancienne aux compromis énergétiques imposés par le scaling Kleiber-West, garantissant que les créatures à métabolisme élevé ne surchauffent pas leurs circuits. Bien sûr, le sommeil fait des choses sophistiquées aujourd'hui. Chez les humains et d'autres mammifères, il consolide les souvenirs en élaguant les synapses inutiles pendant les phases de sommeil paradoxal et élimine les toxines cérébrales via le système glymphatique, qui s'intensifie pendant le sommeil non paradoxal pour évacuer les déchets comme le bêta-amyloïde. La relation entre le sommeil et le métabolisme pourrait avoir des preuves dans l'histoire évolutive. L'émergence du métabolisme anaérobie pourrait être liée à l'événement de grande oxygénation, il y a 2 milliards d'années. Le prochain événement d'oxydation (l'événement d'oxygénation néoprotérozoïque, il y a 750 millions d'années) a préparé le terrain pour l'explosion cambrienne menant à l'émergence des systèmes neuronaux à travers les espèces. Et nous n'avons jamais eu assez d'oxygène depuis. Le lien vers un excellent article de Nature par @RafSarnataro et al., ainsi que certaines implications pratiques de cette étude, se trouvent dans le commentaire suivant. Comme d'habitude, merci de liker et de repartager - c'est une science fascinante (merci @Alexey_Kadet d'avoir soulevé ce point)