Tout culturiste connaît cette sensation : une nuit de sommeil profond et réparateur, et vous vous réveillez plus fort. Tout adolescent à qui l’on a dit d’aller se coucher le sait aussi : la croissance se produit pendant le sommeil. Mais le mécanisme derrière ce lien ancestral entre sommeil et croissance est resté un mystère des neurosciences pendant des décennies.
Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley ont cartographié le circuit cérébral qui contrôle la libération d’hormone de croissance pendant le sommeil, révélant un système neuronal précis qui développe les muscles, brûle les graisses et pourrait améliorer la cognition. Cette découverte, publiée dans la revue Cell, offre le premier regard direct sur la façon dont le cerveau endormi orchestre le signal anabolique le plus puissant du corps.
« Pour la première fois, nous pouvons voir ce qui se passe réellement dans le cerveau pendant le sommeil et qui déclenche la libération d’hormone de croissance », a déclaré Xinlu Ding, chercheur postdoctoral au Département des neurosciences de Berkeley et auteur principal de l’étude. « Nous fournissons un circuit de base sur lequel travailler à l’avenir pour développer différents traitements. »
Le circuit révélé
Le système nouvellement cartographié se concentre sur l’hypothalamus, une région cérébrale ancienne sur le plan évolutif qui régit les fonctions corporelles fondamentales, de la faim au sommeil. Dans l’hypothalamus, deux groupes de neurones agissent comme des forces opposées dans un bras de fer hormonal.
Les neurones qui produisent l’hormone de libération de l’hormone de croissance (GHRH) stimulent l’hypophyse à libérer l’hormone de croissance dans la circulation sanguine. Un deuxième groupe produit la somatostatine, une hormone qui supprime la libération d’hormone de croissance. L’équilibre entre ces deux signaux détermine la quantité d’hormone de croissance qui circule pendant le sommeil.
L’équipe de Berkeley, dirigée par l’auteur principal Yang Dan, a utilisé l’optogénétique et des enregistrements par électrodes chez la souris pour observer ces neurones en action en temps réel à travers les stades du sommeil. Ce qu’ils ont découvert est un système dynamique qui fonctionne différemment selon le type de sommeil.
Pendant le sommeil paradoxal, la phase associée aux rêves vifs, les neurones GHRH et somatostatine déchargent fortement. Le résultat est une poussée nette d’hormone de croissance. Pendant le sommeil non paradoxal, le sommeil profond à ondes lentes qui domine le début de la nuit, l’activité de la somatostatine diminue tandis que l’activité GHRH augmente modérément, entraînant à nouveau une libération d’hormone de croissance, mais par un mécanisme différent.
La recherche a également identifié deux populations distinctes de neurones à somatostatine qui suppriment l’hormone de croissance par des voies indépendantes. Un groupe, situé dans le noyau arqué de l’hypothalamus, inhibe directement les neurones GHRH voisins. Un deuxième groupe, dans la zone périventriculaire, envoie des projections vers l’éminence médiane, une région cérébrale où les hormones de libération entrent dans la circulation sanguine pour atteindre l’hypophyse.
« Ce niveau de détail est important car il nous donne plusieurs cibles pour des thérapies potentielles », a déclaré Daniel Silverman, chercheur postdoctoral et co-auteur de l’étude.
La boucle de rétroaction qui vous réveille
La découverte la plus surprenante était peut-être une boucle de rétroaction reliant l’hormone de croissance au locus coeruleus, une minuscule structure du tronc cérébral qui contrôle l’éveil, l’attention et la fonction cognitive.
Les chercheurs ont découvert qu’à mesure que l’hormone de croissance s’accumule dans la circulation sanguine pendant le sommeil, elle retourne au cerveau et augmente l’excitabilité des neurones du locus coeruleus. Cela favorise l’éveil après une bonne nuit de repos, créant ainsi un cycle d’autorégulation élégant : le sommeil entraîne la libération d’hormone de croissance, et l’hormone de croissance vous aide à vous réveiller.
Mais la relation est finement équilibrée. Les recherches précédentes de Silverman en 2025 ont montré qu’une surexcitation du locus coeruleus peut paradoxalement induire la somnolence. Le système empêche l’hormone de croissance de trop s’accumuler, agissant comme un thermostat naturel.
« Le sommeil et l’hormone de croissance forment un système finement équilibré », a déclaré Silverman. « Trop peu de sommeil réduit la libération d’hormone de croissance, et trop d’hormone de croissance peut à son tour pousser le cerveau vers l’éveil. Cet équilibre est essentiel pour la croissance, la réparation et la santé métabolique. »
Pourquoi c’est important
Les implications vont bien au-delà du gain musculaire. L’hormone de croissance est un régulateur majeur du métabolisme, contrôlant la façon dont le corps traite le sucre et les graisses. Elle stimule le foie à produire le facteur de croissance insulinomimétique 1 (IGF-1), qui entraîne la synthèse des protéines dans les muscles et favorise la dégradation des graisses. Un sommeil perturbé émousse toute cette cascade.
Un mauvais sommeil est déjà lié à un risque accru d’obésité d’environ 55 %, et la perturbation de l’hormone de croissance y contribue probablement. Le circuit nouvellement cartographié pourrait expliquer pourquoi la privation chronique de sommeil est associée à des maladies métaboliques telles que le diabète, ainsi qu’à des affections cardiovasculaires.
Il pourrait également y avoir des bienfaits cognitifs. Le locus coeruleus est la principale source cérébrale de noradrénaline, un neurotransmetteur essentiel pour l’attention, la mémoire et l’éveil. La dégénérescence des neurones du locus coeruleus est une caractéristique de la maladie de Parkinson et de la maladie d’Alzheimer.
« L’hormone de croissance vous aide non seulement à développer vos muscles et vos os et à réduire votre tissu adipeux, mais elle peut également avoir des bienfaits cognitifs, en favorisant votre niveau d’éveil global au réveil », a déclaré Ding.
Un dysfonctionnement du système de l’hormone de croissance est impliqué dans une gamme de pathologies, de l’acromégalie au syndrome métabolique en passant par les troubles du sommeil. Le circuit nouvellement identifié pourrait devenir une cible pour des thérapies visant à rétablir l’équilibre normal de l’hormone de croissance.
Limites de l’étude
La recherche a été menée chez la souris, pas chez l’humain. Bien que les souris et les humains partagent une architecture neuroendocrinienne fondamentale, les cycles de sommeil humains sont plus longs et plus complexes. La traduction directe de ces résultats en traitements cliniques nécessitera des recherches supplémentaires. L’étude s’est également concentrée sur les animaux adultes, laissant des questions ouvertes sur le fonctionnement du circuit au cours du développement et du vieillissement, lorsque les niveaux d’hormone de croissance diminuent naturellement.
L’équipe explore actuellement la possibilité de manipuler le circuit par voie pharmacologique ou par thérapie génique. « Ce circuit pourrait être une nouvelle poignée pour tenter de réduire l’excitabilité du locus coeruleus, ce dont on n’a pas parlé auparavant », a déclaré Silverman.
L’essentiel
Pour la première fois, les scientifiques disposent d’un circuit neuronal complet expliquant comment le sommeil déclenche la libération d’hormone de croissance, un lien compris de manière anecdotique depuis longtemps mais jamais cartographié au niveau des neurones et synapses spécifiques. Cette découverte ouvre un nouveau chapitre dans la biologie du sommeil, avec des applications potentielles pour la santé métabolique, les maladies neurodégénératives et la question fondamentale de pourquoi le sommeil restaure le corps.
Comme l’a dit Ding : « Nous fournissons un circuit de base sur lequel travailler à l’avenir pour développer différents traitements. »
Traduit par Lydie
Référence journal : Xinlu Ding, Fuu-Jiun Hwang, Daniel Silverman, Peng Zhong, Bing Li, Chenyan Ma, Lihui Lu, Grace Jiang, Zhe Zhang, Xiaolin Huang, Xun Tu, Zhiyu Melissa Tian, Jun Ding, Yang Dan. « Neuroendocrine circuit for sleep-dependent growth hormone release. » Cell, 2025, 188(18): 4968. DOI: 10.1016/j.cell.2025.05.039.
Financement : Howard Hughes Medical Institute (HHMI) ; Pivotal Life Sciences Chancellor’s Chair fund.
Divulgation : Les auteurs déclarent n’avoir aucun conflit d’intérêts.