Comment le café affecte un cerveau endormi

La caféine se trouve non seulement dans le café, mais aussi dans le thé, le chocolat, les boissons énergisantes et de nombreuses boissons gazeuses, ce qui en fait l’une des substances psychoactives les plus consommées au monde.

Dans une étude publiée dans Biologie des communicationsune équipe de chercheurs de l’Université de Montréal a donné un nouvel éclairage sur la façon dont la caféine peut modifier le sommeil et influencer la récupération du cerveau – à la fois physique et cognitive – une nuit.

La recherche a été dirigée par Philipp Thölke, un stagiaire de recherche au Laboratoire de neurosciences cognitives et informatiques d’UDEM (CoCo Lab), et co-dirigé par le directeur du laboratoire, Karim Jerbi, professeur et chercheur de Mila – Quebec AI.

Travaillant avec la professeure de psychologie du sommeil, Julie Carrier et son équipe au Udem’s Center for Advanced Research in Sleep Medicine, les scientifiques ont utilisé l’IA et l’électroencéphalographie (EEG) pour étudier l’effet de la caféine sur le sommeil.

Ils ont montré pour la première fois que la caféine augmente la complexité des signaux cérébraux et améliore la “criticité” du cerveau pendant le sommeil. Fait intéressant, cela a été plus prononcé chez les jeunes adultes.

“La criticité décrit un état du cerveau qui est équilibré entre l’ordre et le chaos”, a déclaré Jerbi. “C’est comme un orchestre: trop calme et rien ne se passe, trop chaotique et il y a de la cacophonie. La criticité est le milieu joyeux où l’activité cérébrale est à la fois organisée et flexible. Dans cet état, le cerveau fonctionne de manière optimale: il peut traiter efficacement les informations, s’adapter rapidement, apprendre et prendre des décisions avec l’agilité.”

Carrier a ajouté: “La caféine stimule le cerveau et la pousse dans un état de criticité, où elle est plus éveillée, alerte et réactive. Bien que cela soit utile pendant la journée de concentration, cet état pourrait interférer avec le repos la nuit; le cerveau ne se détendrait ni ne récupérerait correctement.”

40 adultes ont étudié

Pour étudier comment la caféine affecte le cerveau endormi, l’équipe de Carrier a enregistré l’activité cérébrale nocturne de 40 adultes en bonne santé à l’aide d’un électroencéphalogramme. Ils ont comparé l’activité cérébrale de chaque participant sur deux nuits distinctes, une lorsqu’ils ont consommé des capsules de caféine trois heures, puis une heure avant le coucher, et une autre lorsqu’ils ont pris un lieubo au même moment.

“Nous avons utilisé une analyse statistique avancée et une intelligence artificielle pour identifier les changements subtils de l’activité neuronale”, a déclaré Thölke, le premier auteur de l’étude. “Les résultats ont montré que la caféine augmentait la complexité des signaux cérébraux, reflétant une activité neuronale plus dynamique et moins prévisible, en particulier pendant la phase du sommeil du mouvement oculaire non rapide (NREM) qui est cruciale pour la consolidation de la mémoire et la récupération cognitive.”

Les chercheurs ont également découvert des changements frappants dans les rythmes électriques du cerveau pendant le sommeil: la caféine a atténué des oscillations plus lentes telles que les ondes thêtaises et alpha – généralement associées à un sommeil profondément et au sommeil – et a stimulé l’activité des ondes bêta, ce qui est plus courant pendant le réveil et l’engagement mental.

“Ces changements suggèrent que même pendant le sommeil, le cerveau reste dans un état plus activé et moins réparateur sous l’influence de la caféine”, explique Jerbi, qui détient également le président de recherche du Canada en neurosciences informatiques et en neuroimagerie cognitive. “Ce changement dans l’activité rythmique du cerveau peut aider à expliquer pourquoi la caféine affecte l’efficacité avec laquelle le cerveau se rétablit pendant la nuit, avec des conséquences potentielles pour le traitement de la mémoire.”

Les personnes dans la vingtaine plus touchées

L’étude a également montré que les effets de la caféine sur la dynamique du cerveau étaient significativement plus prononcés chez les jeunes adultes âgés de 20 à 27 ans par rapport aux participants d’âge moyen âgés de 41 à 58 ans, en particulier pendant le sommeil paradoxal, la phase associée au rêve.

Les jeunes adultes ont montré une plus grande réponse à la caféine, probablement en raison d’une densité plus élevée de récepteurs d’adénosine dans leur cerveau. L’adénosine est une molécule qui s’accumule progressivement dans le cerveau tout au long de la journée, provoquant une sensation de fatigue.

“Les récepteurs d’adénosine diminuent naturellement avec l’âge, réduisant la capacité de la caféine à les bloquer et à améliorer la complexité du cerveau, ce qui peut expliquer en partie l’effet réduit de la caféine observé chez les participants d’âge moyen”, a déclaré Carrier.

Ces différences liées à l’âge suggèrent que les cerveaux plus jeunes peuvent être plus sensibles aux effets stimulants de la caféine. Compte tenu de l’utilisation généralisée de la caféine dans le monde, en particulier comme un remède quotidien pour la fatigue, les chercheurs soulignent l’importance de comprendre ses effets complexes sur l’activité cérébrale dans différents groupes d’âge et conditions de santé.

Ils ajoutent que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour clarifier comment ces changements neuronaux affectent la santé cognitive et le fonctionnement quotidien, et pour guider potentiellement des recommandations personnalisées pour l’apport en caféine.