Comment dort l’autruche : une phase de sommeil mixte inhabituelle

L’autruche ne dort ni tout à fait comme un oiseau ni tout à fait comme un mammifère. Une équipe de chercheurs a posé des électrodes sur des autruches pour suivre leur sommeil et a retrouvé, chez elle, une anomalie qu’on ne connaissait jusque-là que chez un mammifère très éloigné : l’ornithorynque.

Six autruches sous électrodes, dans une ferme d’Afrique du Sud

En 2011, une équipe réunissant des chercheurs d’Afrique du Sud, d’Australie et de Suisse a équipé six autruches femelles, dans une ferme sud-africaine, d’électrodes mesurant l’activité cérébrale, les mouvements oculaires et le tonus musculaire pendant le sommeil. Chez la plupart des oiseaux et des mammifères, le sommeil paradoxal se reconnaît à un tracé électrique rapide et de faible amplitude, proche de celui de l’éveil, nettement distinct du sommeil profond à ondes lentes. Chez l’autruche, ce n’est pas le cas : les deux tracés se mêlent au sein d’une même phase.

Un demi-siècle de recherche sur le sommeil paradoxal

Le sommeil paradoxal a été décrit pour la première fois en 1953, par les chercheurs Eugene Aserinsky et Nathaniel Kleitman à l’université de Chicago, en observant les mouvements oculaires rapides d’enfants endormis. Cette découverte a ouvert un champ de recherche qui a depuis exploré le sommeil chez des dizaines d’espèces, des rongeurs aux cétacés. L’autruche n’avait rejoint cette liste que tardivement, faute d’un protocole adapté à un animal aussi grand et aussi nerveux qu’un oiseau coureur de deux mètres de haut.

Deux postures, deux fonctions

Au sol, l’autruche alterne deux façons de se reposer. Debout ou accroupie, elle somnole par courtes séquences, la tête relevée, un œil parfois entrouvert : c’est du sommeil léger, propice à la vigilance. Pour les phases plus profondes, elle s’allonge, le cou retombant contre le corps ou le sol, une posture qui a d’ailleurs nourri, par simple ressemblance visuelle, l’idée fausse selon laquelle l’oiseau enterrerait sa tête.

Le sommeil à moitié éveillé de nombreux oiseaux

Beaucoup d’espèces d’oiseaux pratiquent un sommeil unihémisphérique : une moitié du cerveau dort pendant que l’autre reste active, avec l’œil correspondant ouvert. Le biologiste Niels Rattenborg a documenté ce mécanisme chez le colvert dès la fin des années 1990 : dans un groupe posé en ligne, les individus aux extrémités gardent davantage l’œil tourné vers l’extérieur ouvert que ceux du centre, une vigilance partagée qui réduit le risque pour chacun. L’anomalie relevée chez l’autruche est différente : ce n’est pas une moitié de cerveau qui reste éveillée, mais les deux états de sommeil qui se superposent dans les deux hémisphères à la fois.

Pourquoi comparer l’autruche à l’ornithorynque

Le rapprochement avec l’ornithorynque n’est pas anecdotique. Ce mammifère australien, l’un des rares à pondre des œufs, présente le même mélange d’ondes lentes et rapides pendant son sommeil paradoxal. Oiseaux et mammifères ont divergé il y a environ trois cents millions d’années, bien avant l’apparition des dinosaures. Retrouver la même particularité chez deux lignées aussi éloignées pose une question directe : ce sommeil mêlé remonte-t-il à un ancêtre commun très ancien, ou est-il apparu deux fois, séparément ?

Ce que cela change pour comprendre le sommeil animal

Le sommeil paradoxal, longtemps décrit comme un état binaire, ressemble plutôt à un curseur qui peut s’arrêter à des positions intermédiaires selon les espèces. Cette répartition correspond à celle d’un animal qui doit rester capable de se redresser vite : au sol, immobile, l’autruche reste une proie possible pour un lion ou une hyène, malgré une vitesse de pointe de 70 km/h une fois debout. Les chercheurs y voient un argument pour étudier davantage d’espèces avant de tirer des conclusions générales sur l’évolution du sommeil chez les vertébrés.

Une espèce plus vaste que son sommeil

L’autruche, Struthio camelus, est la plus grande espèce d’oiseau vivante : jusqu’à 2,70 mètres de hauteur et 150 kilogrammes chez les mâles. Elle occupe les savanes et les zones semi-arides d’Afrique subsaharienne, où l’Union internationale pour la conservation de la nature la classe en préoccupation mineure. Son parent de la Corne de l’Afrique, l’autruche somalienne, reconnue depuis peu comme une espèce distincte, est en revanche classée vulnérable. C’est aussi une espèce élevée de longue date pour ses plumes, sa viande et son cuir, notamment dans la région d’Oudtshoorn, en Afrique du Sud, un centre d’élevage réputé depuis le dix-neuvième siècle : cette proximité avec des populations captives a facilité les études comme celle de 2011.