Pendant des décennies, les neuroscientifiques ont surtout associé les rêves complexes aux cerveaux des mammifères et, dans une moindre mesure, des oiseaux. Imaginer qu’un mollusque puisse connaître une activité comparable paraissait beaucoup moins évident. Puis une pieuvre nommée Heidi s’est endormie devant une caméra, offrant des images qui ont profondément renouvelé les questions sur le sommeil des céphalopodes.
Un spectacle que personne n’attendait
La vidéo est devenue virale : Heidi, une pieuvre maintenue en captivité, dort paisiblement dans son aquarium. Soudain, sa peau passe du blanc fantomatique au jaune vif, puis au bordeaux profond, avant de se couvrir d’un motif marbré verdâtre. Tout cela se produit en quelques secondes, alors que ses yeux restent fermés et qu’elle semble profondément endormie. La scène donne l’impression qu’elle rejoue une séquence de chasse directement sur sa peau.
Intrigués par ce type de comportement, des neuroscientifiques brésiliens de l’Université fédérale du Rio Grande do Norte ont cherché à comprendre ce qui se produisait réellement. L’équipe dirigée par Sylvia Medeiros a filmé quatre pieuvres sauvages (Octopus insularis) pendant plus de 50 jours en laboratoire. Les résultats, publiés dans la revue iScience, ont révélé que les animaux alternaient entre deux états de sommeil distincts, présentant certaines ressemblances frappantes avec les cycles observés chez les vertébrés. Ces observations complètent ce que l’on sait désormais du comportement complexe de la pieuvre.
Un sommeil étrangement humain
Le premier état, qualifié de « sommeil calme », correspond davantage à ce que l’on pourrait attendre d’un invertébré : la pieuvre reste immobile, sa coloration devient pâle et ses pupilles sont réduites à de fines fentes. Puis, environ toutes les 30 minutes, apparaît un épisode de « sommeil actif » qui dure autour de 60 secondes. Les yeux bougent, les ventouses se contractent et les muscles tressaillent. Surtout, des changements spectaculaires de couleur parcourent tout le corps, avec des motifs semblables à ceux que l’animal utilise lorsqu’il est éveillé pour chasser, se camoufler ou communiquer.
Cet état de sommeil actif présente ainsi plusieurs caractéristiques rappelant le sommeil paradoxal des vertébrés, période au cours de laquelle les rêves sont particulièrement fréquents chez l’être humain.
Le cerveau confirme
En 2023, une équipe de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa, au Japon, est allée encore plus loin. Dans une étude publiée dans Nature, les chercheurs ont réussi à mesurer directement l’activité cérébrale de pieuvres endormies à l’aide d’enregistrements électrophysiologiques. Pendant le sommeil actif, l’activité neuronale présente de fortes similitudes avec celle observée lorsque l’animal est éveillé. Certaines régions impliquées dans l’apprentissage et la mémoire montrent notamment une activité importante.
Les chercheurs ont également observé, pendant le sommeil calme, des oscillations cérébrales proches de certaines ondes enregistrées durant le sommeil des vertébrés. Elles ont notamment été rapprochées des « fuseaux de sommeil » des mammifères, qui sont associés à différents processus de consolidation de la mémoire. Ces résultats renforcent l’intérêt scientifique pour les capacités cognitives des poulpes, dont le système nerveux possède une organisation très différente de celui des vertébrés.
550 millions d’années de séparation, un sommeil pourtant comparable
Ce qui rend ces découvertes particulièrement fascinantes, c’est la distance évolutive qui sépare les céphalopodes des vertébrés. La lignée ayant conduit aux pieuvres et celle des humains se sont séparées il y a plus de 500 millions d’années. Leur dernier ancêtre commun était un animal très éloigné, sur le plan anatomique, des cerveaux complexes apparus ensuite dans chacune de ces lignées.
Pourtant, les deux groupes ont développé indépendamment des cycles alternant des phases de sommeil calme et des phases plus actives. Cette ressemblance constitue un exemple potentiel d’évolution convergente : des caractéristiques fonctionnellement proches apparaissent séparément dans des lignées très éloignées parce qu’elles répondent à des contraintes comparables.
Cela ne signifie pas que les pieuvres rêvent nécessairement comme les humains. En revanche, l’existence de phases de sommeil comparables suggère que certaines fonctions associées au sommeil, notamment le traitement de l’information et la consolidation de la mémoire, pourraient être particulièrement importantes chez les animaux dotés de capacités cognitives élaborées.
Les pieuvres rêvent-elles réellement ? Les chercheurs restent prudents, car il est impossible de connaître directement l’expérience subjective d’un animal endormi. Si ces périodes correspondent effectivement à une forme de rêve, elles pourraient être très brèves, compte tenu de la courte durée des épisodes de sommeil actif. Le neuroscientifique Sidarta Ribeiro a ainsi proposé l’image de séquences mentales rapides, davantage comparables à de courts fragments qu’à un récit continu.
Une chose demeure remarquable : lorsqu’une pieuvre change rapidement de couleur pendant son sommeil, son système nerveux traverse une phase d’activité complexe qui présente des similitudes inattendues avec certains mécanismes observés chez les vertébrés. Derrière son anatomie radicalement différente et ses centaines de millions de neurones se joue donc un phénomène qui oblige les neuroscientifiques à repenser l’évolution du sommeil et, peut-être, celle du rêve.
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