Cerveau : Anesthésie générale et sommeil, est-ce la même chose ?

Le sommeil naturel et celui provoqué par une anesthésie générale sont-ils identiques au niveau cérébral ? Sous anesthésie générale, le cerveau ne se comporte pas de la même manière que durant un sommeil naturel. Il perd la flexibilité et la richesse de ses connexions, source de la conscience. L’on observe ainsi une «rigidification» des voies de transmission des informations dans le cerveau. 

 

Le sommeil est divisé en deux états de vigilance : le sommeil lent et le sommeil paradoxal, aussi appelé sommeil REM (Rapid Eye Movement). Le sommeil lent est lui-même composé de trois stades : l’endormissement durant lequel la respiration ralentit, les muscles se relâchent et la conscience s’atténue; le sommeil lent léger qui constitue 50% du temps de sommeil total; et le sommeil lent profond durant lequel l’organisme récupère de la journée écoulée et durant lequel l’activité cérébrale est la plus réduite. C’est pendant la phase de sommeil paradoxal (REM) qui suit que le cerveau reprend une activité proche de celle de l’éveil, ce qui permet de rêver, le pouls et la respiration devenant irréguliers. Après la clôture de ce cycle, 3 à 5 autres suivront, pour une durée de 90 minutes chacun environ.

Les chercheurs ont examiné les connexions cérébrales de cinq singes grâce à une machine à IRM. Par groupes de trois (tous n’ont pas reçu tous les produits), ces animaux ont été examinés éveillés ou après qu’on leur a administré un produit anesthésiant parmi trois des plus utilisés : le propofol, la ketamine, ou le sévoflurane. Les scientifiques ont alors découvert que la circulation des informations est radicalement modifiée par l’anesthésie, quel que soit le produit utilisé, et donc indépendamment de leurs modes d’action moléculaires respectifs.

Pour mieux comprendre, le neurochirurgien américain George Mashour proposait en 2018 dans un éditorial rédigé dans Anesthesiology de se référer à une analogie simple entre le cerveau et le réseau routier. Dans cette métaphore, les voitures sont les impulsions électriques transmises de neurone en neurone afin d’acheminer l’information, figurée par les passagers. Les axes autoroutiers représentent les connexions anatomiques, physiques, directes entre différentes zones du cerveau ainsi qu’avec le reste du corps. Enfin, les bretelles et routes secondaires figurent des voies annexes permettant une transmission flexible, dynamique et synchronisée des informations à plusieurs zones du cerveau. «Exactement comme dans le système autoroutier, le trafic peut être dynamique (comme lorsque l’on est éveillé) ou les rues être complètement vides (comme dans un état de mort cérébrale)», explique le Pr Mashour.

Or, selon les observations des chercheurs sur les singes, l’anesthésie générale ne permet plus d’utiliser que les autoroutes, c’est-à-dire les connexions anatomiques ! L’activité du cerveau est alors fortement conditionnée par son anatomie et perd sa flexibilité. Vu par IRM, cela se traduit par des images monotones et très peu variées par rapport à l’état de conscience, dont les rendus sont bien plus riches. Cette limitation du trafic «ne permet ni une bonne flexibilité, ni une bonne répartition du flux, générant en quelque sorte des embouteillages», explique Béchir Jaraya, qui a co-dirigé ces travaux. «Ces données suggèrent que contraindre le flux d’informations à emprunter des voies moins flexibles – les autoroutes cérébrales – pourrait être une des principales raisons pour lesquelles les anesthésiants suppriment la conscience», conclut le Pr Mashour. En somme, l’anesthésie générale ne supprime pas l’activité cérébrale mais en «rigidifie» le fonctionnement en limitant le cheminement de l’information au sein du cerveau. Elle est alors cantonnée aux connexions anatomiques et n’a plus la possibilité d’emprunter des trajets flexibles, ce qui supprime la conscience.

C’est donc la première signature cérébrale universelle établie de l’anesthésie générale. «Des travaux futurs devront sonder si cette signature se généralise également à d’autres états tels que le coma, l’état végétatif ou l’épilepsie», concluaient en 2018 les auteurs de la publication. En attendant, cette découverte pourrait impacter significativement la manière dont on surveille et ajuste une anesthésie générale chez les patients devant être opérés ou chez les patients comateux qui reçoivent une sédation en réanimation