obrigado por todo seu apoio, eu realmente agradeço!
Foi, na verdade, como alguns de vocês sugeriram - problema de aplicação. Isso foi causado pela configuração incorreta do pool de conexões do MySQL (typo in timeout - então o valor estava tendo um 0 para muito). Então, o aplicativo estava ficando sem o Connections to DB, já que eles nunca atingiram o tempo limite.
Corrigindo a configuração do pool (no meu caso, c3p0) resolveu o problema!
Obrigado mais uma vez!
Konrad