Une étude menée par Eunjoo KIM a évalué les changements cutanés chez 32 quarantenaires avec un sommeil limité à quatre heures par nuit pendant six nuits. Plusieurs paramètres, dont l'élasticité, les rides pattes-d'oie et les rides du lion ont été mesurés. Le paramètre d'analyse de l'élasticité était R2, calculé à l'aide de la formule suivante : R2 = Ua/Uf, où Uf est la distension maximale de la peau et Ua est la distension totale de la peau. Plus la valeur R2 est proche de 1, plus la peau est élastique. Les rides au coin de l'œil et la ride du lion ont été mesurées en fonction de leur profondeur moyenne (en mm).
Les résultats montrent que l’élasticité de la peau a diminué progressivement après réduction du sommeil, passant d'une R2 de 0,65 à 0,59 avec une réduction flagrante entre le cinquième et le sixième jour. De plus, après seulement un jour de manque de sommeil, les rides pattes-d'oie et du lion ont significativement augmenté d'environ 20 μm à 21,5 μm de profondeur.
D'autres études ont montré une association entre le manque de sommeil et une augmentation des cytokines pro-inflammatoires comme TNF-α. Ce dernier se lie à des récepteurs spécifiques sur la surface des cellules de la peau, déclenchant ainsi des voies de signalisation intracellulaire, telles que la voie NF-kB. Or, l'activation de ces voies conduit à l'expression de gènes impliqués dans l'inflammation, y compris ceux associés à la production d'espèces réactives de l'oxygène (ERO).
Il peut également augmenter l'activité de certaines enzymes, comme la NADPH oxydase et la xanthine oxydase, qui sont impliquées dans la production d’EROs. Les EROs sont des radicaux libres connus pour provoquer le stress oxydatif, et supposément impliqués dans le vieillissement cutané à travers la destruction du collagène et du réseau d'élastine, responsable de l'élasticité et l'intégrité de la peau. Moins dormir va alors accélérer le vieillissement cutané.