Du demi-sommeil hémisphérique en vol aux micro-siestes de quatre secondes pour survivre à la parentalité, ces animaux ont développé d'astucieuses façons de dormir.
Tous les animaux dotés d’un cerveau ont besoin de dormir, et même certains qui n’en ont pas. Les humains dorment, les oiseaux dorment, les baleines dorment et même les méduses dorment.
Le sommeil est universel « même s’il est en réalité très risqué », explique Paul-Antoine Libourel, chercheur au Centre de recherche en neurosciences de Lyon, en France.
Quand les animaux somnolent, ils sont au plus vulnérables face aux prédateurs sournois. Mais malgré les risques, le besoin de sommeil est si puissant qu’aucun être vivant ne peut s’en passer complètement, même quand cela tombe très mal.
Les animaux confrontés à des conditions et des milieux extrêmes ont évolué pour dormir de manière tout aussi extrême : grappiller quelques secondes pendant une garde parentale de tous les instants, piquer du nez en plein vol lors de longues migrations, voire somnoler en nageant.
Pendant longtemps, les scientifiques ne pouvaient qu’émettre des hypothèses éclairées sur les moments où les animaux sauvages dormaient, en observant quand ils restaient immobiles et fermaient les yeux. Mais ces dernières années, des minuscules traceurs et des casques qui mesurent les ondes cérébrales (des versions miniaturisées des équipements des laboratoires du sommeil chez l’humain) ont permis aux chercheurs d’apercevoir pour la première fois les manières variées, parfois spectaculaires, dont les animaux sauvages roupillent.
« Nous découvrons que le sommeil est vraiment flexible et s’adapte aux contraintes écologiques », explique Niels Rattenborg, spécialiste du sommeil animal à l’Institut Max Planck d’intelligence biologique, en Allemagne.
On peut parler d’une science émergente du « sommeil extrême ».
Les manchots à jugulaire et leurs « micro-siestes »
Prenez les manchots à jugulaire d’Antarctique qu’étudie Libourel.
Ces manchots s’apparient pour la vie et se partagent les tâches parentales : l’un couve l’œuf ou le petit poussin gris duveteux pour le garder au chaud et en sécurité, tandis que l’autre part pêcher de quoi nourrir la famille. Puis ils échangent les rôles, maintenant ce labeur sans relâche pendant des semaines.
Les parents manchots sont confrontés à un défi bien connu : dormir suffisamment tout en veillant de près sur leurs petits.
Ils s’en sortent en faisant des milliers de micro-siestes par jour, d’une durée moyenne de quatre secondes chacune.
Ces courtes « micro-siestes », comme les appelle le biologiste Won Young Lee de l’Institut coréen de recherche polaire, semblent suffire à permettre aux parents manchots d’assumer leurs responsabilités pendant des semaines au sein de colonies denses et bruyantes.
Quand un voisin maladroit passe à proximité ou que des oiseaux marins prédateurs rôdent, le parent manchot cligne des yeux pour se remettre en alerte puis se rendort vite, le menton tombant sur la poitrine comme un conducteur somnolent.
Au total, cela compte. Chaque manchot dort environ 11 heures par jour, ont constaté les scientifiques en mesurant l’activité cérébrale de 14 adultes pendant 11 jours sur l’île du Roi-George, en Antarctique.
Pour rester globalement vigilants tout en grappillant assez de sommeil, les manchots ont développé une enviable capacité à fonctionner avec un sommeil extrêmement morcelé, du moins pendant la saison de reproduction.
Les chercheurs peuvent désormais voir quand un hémisphère du cerveau dort, ou les deux à la fois.
Les frégates somnolent en vol avec la moitié de leur cerveau
Poètes, marins et ornithologues se demandent depuis longtemps si les oiseaux qui volent des mois durant parviennent réellement à dormir en plein vol.
Dans certains cas, la réponse est oui, comme l’ont découvert des scientifiques en fixant sur la tête de grands oiseaux marins nichant aux îles Galápagos, les frégates superbes, des dispositifs mesurant l’activité des ondes cérébrales.
En vol, les frégates peuvent dormir avec un seul hémisphère cérébral à la fois. L’autre reste en semi-veille, de sorte qu’un œil continue de surveiller les obstacles sur leur trajectoire.
Cela leur permet de planer pendant des semaines sans toucher la terre ni l’eau, ce qui endommagerait leurs plumes délicates, non hydrofuges.
Les frégates ne peuvent pas effectuer des manœuvres délicates comme battre des ailes, chercher de la nourriture ou plonger avec un seul hémisphère. Lorsqu’elles plongent sur une proie, elles doivent être pleinement réveillées. En revanche, en vol, elles ont évolué pour dormir pendant les phases de vol plané et lorsqu’elles prennent de l’altitude en décrivant des cercles dans de puissantes colonnes d’air chaud ascendant qui les maintiennent en l’air avec un effort minimal.
De retour au nid, dans les arbres ou les buissons, les frégates changent de rythme : elles dorment plus volontiers avec tout le cerveau à la fois et pendant des périodes bien plus longues. Cela suggère, selon Rattenborg, que leur sommeil en vol est une adaptation spécifique aux vols prolongés.
Quelques autres animaux ont des astuces de sommeil similaires. Les dauphins peuvent dormir avec un seul hémisphère cérébral tout en nageant. D’autres oiseaux, notamment les martinets et les albatros, peuvent aussi dormir en vol, selon les scientifiques.
Les frégates peuvent parcourir 410 kilomètres par jour pendant plus de 40 jours avant de toucher terre, ont montré d’autres chercheurs, un exploit impossible sans la capacité de dormir en plein vol.
Les éléphants de mer somnolent en plongée profonde
Sur terre, la vie est facile pour un éléphant de mer du Nord de 2 200 kg. Mais en mer, dormir est dangereux : des requins et des orques qui se nourrissent de phoques rôdent.
Ces phoques entreprennent de longues expéditions alimentaires, pouvant durer jusqu’à huit mois, plongeant à répétition à plusieurs centaines de mètres de profondeur pour attraper poissons, calmars, raies et autres mets marins.
Chaque plongée profonde peut durer environ 30 minutes. Et pendant près d’un tiers de ce temps, les phoques peuvent être endormis, comme l’a révélé une recherche dirigée par Jessica Kendall-Bar de la Scripps Institution of Oceanography.
L’équipe de Kendall-Bar a conçu une coiffe en néoprène, semblable à un bonnet de bain, embarquant des capteurs de mouvement et d’activité cérébrale pendant les plongées, puis a récupéré ces coiffes avec leurs données enregistrées lorsque les phoques sont revenus sur les plages du Nord de la Californie.
Les 13 femelles étudiées avaient tendance à dormir dans les segments les plus profonds de leurs plongées, en dessous des profondeurs habituellement patrouillées par les prédateurs.
Ce sommeil comprenait à la fois du sommeil à ondes lentes et du sommeil paradoxal. Pendant le sommeil paradoxal (REM, pour rapid eye movement), les phoques étaient temporairement paralysés, comme les humains à ce stade de sommeil profond, et leur manière de plonger changeait. Au lieu d’une glissade contrôlée vers le fond, ils se retournaient parfois et tournaient sur eux-mêmes dans ce que les chercheurs ont appelé une « spirale du sommeil ».
En mer, ils dormaient au total environ deux heures par tranche de 24 heures. (De retour sur la plage, ils tournaient autour de 10 heures.)
Les méandres de l’évolution du sommeil
Les scientifiques continuent d’explorer toutes les raisons pour lesquelles nous dormons, et de combien nous avons réellement besoin.
Il est peu probable qu’un humain fatigué puisse tenter ces astuces de sommeil extrême empruntées au règne animal. Mais comprendre à quel point le sommeil peut être varié dans la nature montre la flexibilité de certaines espèces. La nature a évolué pour rendre le repos possible jusque dans les situations les plus précaires.