Le rêve est un phénomène insaisissable. Plus encore chez les animaux, incapables de raconter leurs aventures imaginaires. Deux chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) sont pourtant parvenus à démontrer que des rats revivaient durant leur sommeil les exercices effectués les jours précédents. La méthode d'observation, présentée le 25 janvier dans la revue Neuron, est si précise qu'elle permet de suivre les événements rêvés par les rongeurs en temps réel.

Le sommeil du rat, comme celui de l'homme, procède par phases. Des scientifiques avaient déjà observé que les occupations des animaux pendant la veille influençaient l'activité des neurones de leur hippocampe – une partie du cerveau essentielle dans le processus de mémorisation – durant les phases de «sommeil lent». Mais ils n'avaient jamais réussi à établir de correspondance entre l'activité neuronale durant les événements vécus et pendant le sommeil. Les deux neurobiologistes américains y sont parvenus en étudiant une autre phase de sommeil, dite «paradoxale», qui se signale par l'absence de tonus musculaire et des mouvements oculaires rapides.

Ils ont implanté à quatre rats un réseau d'électrodes capable de détecter individuellement l'activation d'un petit nombre de neurones situés dans l'hippocampe. Dans une première phase, chaque rongeur a appris à effectuer une tâche simple pour trouver de la nourriture. Placé sur une piste circulaire d'environ un mètre de diamètre, l'animal doit parcourir trois quarts de tour pour atteindre une première récompense. Pendant qu'il grignote, une seconde récompense est déposée trois quarts de tour plus loin. Le même exercice, répété quatre fois de suite, ramène le rat à son point de départ.

Après cinq jours d'entraînement, les chercheurs ont passé aux mesures, réalisées une fois par jour selon un protocole immuable. Durant un quart d'heure, chaque animal chasse sa nourriture sur la piste circulaire. Pendant ce temps, les scientifiques enregistrent les signaux captés par les électrodes, ainsi que la position de l'animal. A l'issue de cette phase mouvementée, le rongeur est placé dans une cage-dortoir pour une période de repos d'une heure ou deux. Les chercheurs guettent les phases de sommeil paradoxal et enregistrent à nouveau l'activité des neurones.

En analysant les résultats, les auteurs de l'étude ont constaté que, durant la veille, l'activation de chaque neurone intervient dans des circonstances très bien définies, par exemple lorsque l'animal se trouve à un endroit donné de la piste, ou à un stade particulier de son activité. Ainsi, un épisode d'exercice produit une série déterminée d'impulsions dans les neurones. Dans les enregistrements réalisés durant le sommeil, les chercheurs ont repéré exactement les mêmes séries. Certaines ne reproduisent qu'un court épisode réel. D'autres durent jusqu'à une minute. Les scientifiques ont pu identifier à chaque instant si le rongeur rêvait de course ou d'arrêt pour grignoter.

L'animal – le rat en tout cas – semble bien revivre comme nous des épisodes réels durant son sommeil. Pour les auteurs de l'étude, ce processus constitue peut-être une étape essentielle de la construction de la mémoire à long terme. Des chercheurs de l'Université de Chicago ont découvert récemment que les oiseaux, pour acquérir un nouveau chant, en constituent un «modèle» durant leur sommeil. Le rêve semble être un maillon important des procédés d'apprentissage. Il intéresse de plus en plus les neurobiologistes.