{"id":1596,"date":"2018-07-03T19:18:04","date_gmt":"2018-07-03T18:18:04","guid":{"rendered":"http:\/\/www.blog-lecerveau.org\/?p=7410"},"modified":"2022-01-04T21:08:37","modified_gmt":"2022-01-04T20:08:37","slug":"deux-exemples-de-paysages-dattracteurs-en-neurobiologie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/2018\/07\/03\/deux-exemples-de-paysages-dattracteurs-en-neurobiologie\/","title":{"rendered":"Deux exemples de \u00ab paysages d\u2019attracteurs \u00bb en neurobiologie"},"content":{"rendered":"

\"\"Je reviens cette semaine sur le fascinant concept de \u00ab\u00a0paysages d\u2019attracteurs\u00a0\u00bb (\u00ab\u00a0attractor landscapes\u00a0\u00bb, en anglais) pr\u00e9sent\u00e9 la semaine derni\u00e8re<\/span><\/a><\/span> pour en donner deux exemples plus sp\u00e9cifiques \u00e0 la neurobiologie.<\/p>\n

Car l\u2019exemple de l\u2019animation de Nicky Case<\/span><\/a><\/span><\/strong> qui montrait comment repr\u00e9senter les fluctuations d\u2019une population de poissons en termes de paysage d\u2019attracteurs permettait \u00e9galement de comprendre certains ph\u00e9nom\u00e8nes associ\u00e9s, comme l\u2019effet de seuil d\u2019un \u00ab\u00a0tipping point\u00a0\u00bb. Mais qu\u2019en est-il de nos populations de cellules nerveuses et des signaux qu\u2019elles s\u2019\u00e9changent ? Leur d\u00e9veloppement ou leur comportement peut-il aussi \u00eatre mieux compris \u00e0 la lumi\u00e8re du concept de paysage d\u2019attracteurs ?<\/p>\n

La r\u00e9ponse, affirmative vous vous en doutez bien, est venue d\u00e8s 1956 dans une publication du biologiste du d\u00e9veloppement anglais Conrad Waddington<\/span><\/a><\/span><\/strong>. Celui-ci, consid\u00e9r\u00e9 comme l\u2019un des p\u00e8res de l\u2019\u00e9pig\u00e9n\u00e9gique<\/span><\/a><\/span>, y d\u00e9montrait la possibilit\u00e9 de rendre h\u00e9ritable certains traits physiques acquis par une population en r\u00e9ponse \u00e0 un stimulus environnemental.<\/p>\n

Cette conclusion \u00e9tonnante pour l\u2019\u00e9poque s\u2019appuyait entre autres sur la grande plasticit\u00e9 d\u00e9veloppementale constat\u00e9e par Waddington. Autrement dit, une jeune cellule souche est influenc\u00e9e durant son d\u00e9veloppement par certains facteurs internes (des g\u00e8nes) et externes (les mol\u00e9cules que cette cellule va croiser sur son chemin, par exemple) qui vont contribuer \u00e0 infl\u00e9chir son destin. Dans le cas d\u2019une cellule souche du cerveau, c\u2019est ce qui fera en sorte qu\u2019elle deviendra tant\u00f4t une cellule gliale de type astrocyte ou oligodendrocyte<\/span><\/a><\/span>, tant\u00f4t une cellule endoth\u00e9liale ou bien s\u00fbr tant\u00f4t tel ou tel type de neurone (voir l\u2019image en haut de ce billet).<\/p>\n

Or Waddington avait d\u00e9j\u00e0, \u00e0 l\u2019\u00e9poque, repr\u00e9sent\u00e9 ces diff\u00e9rentes destin\u00e9es dans un paysage d\u2019attracteurs ! Comme le montre l\u2019image ci-dessous de la main de Waddington, des collines et des vall\u00e9es d\u00e9finissent les trajectoires de diff\u00e9rents d\u00e9veloppements possibles pour la cellule souche. \u00c0 tout moment, on peut comprendre ce destin comme l\u2019endroit o\u00f9 roulerait une bille si elle \u00e9tait l\u00e2ch\u00e9e dans ce relief \u00e0 ce moment donn\u00e9 de son d\u00e9veloppement. Les points les plus bas des diff\u00e9rentes vall\u00e9es correspondent ainsi aux diff\u00e9rents attracteurs possibles pour cette cellule souche.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Waddington utilisait le mot \u00ab\u00a0canalised\u00a0\u00bb pour d\u00e9crire le ph\u00e9nom\u00e8ne, mais c\u2019est exactement la m\u00eame chose. Il ajoutait aussi qu\u2019on pouvait influencer le cours du d\u00e9veloppement d\u2019un organisme en manipulant certains facteurs environnementaux (temp\u00e9rature, signaux chimiques, etc.). Dans les termes d\u2019aujourd\u2019hui, et comme on l\u2019a mentionn\u00e9 \u00e0 la fin du billet de la semaine derni\u00e8re, c\u2019est comme si l\u2019on modifiait alors directement le paysage d\u2019attracteur (les monts et les vall\u00e9es). Le destin d\u2019une billes (ou d\u2019une cellule) qui s\u2019y trouve s\u2019en trouve alors automatiquement modifi\u00e9.<\/p>\n

Pour une actualisation des id\u00e9es de Waddington, vous pouvez consulter l\u2019article de 2015 de Denis Noble intitul\u00e9 \u201c<\/span>Conrad Waddington and the origin of epigenetics<\/span><\/a><\/span><\/strong>\u201d o\u00f9 l\u2019auteur compl\u00e8te un sch\u00e9ma de Waddington d\u2019un \u00ab\u00a0paysage d\u00e9veloppemental\u00a0\u00bb en y ajoutant diff\u00e9rentes lignes de force qui repr\u00e9sentent les diff\u00e9rentes influences environnementales en plus des influences g\u00e9n\u00e9tiques.<\/p>\n

* * *
\nMon second exemple de paysage d\u2019attracteurs est celui souvent utilis\u00e9 pour repr\u00e9senter un engramme mn\u00e9sique<\/span><\/a><\/span>, autrement dit la trace neuronal d\u2019un souvenir dans notre cerveau. Elle correspond en gros, comme nous le savons maintenant, \u00e0 certaines assembl\u00e9es de neurones s\u00e9lectionn\u00e9es, c\u2019est-\u00e0-dire \u00ab\u00a0habitu\u00e9es de travailler ensemble\u00a0\u00bb, si vous voulez\u2026<\/p>\n

Dans la jungle dense et immense de neurones que constitue notre cerveau, il y aurait donc certains r\u00e9seaux s\u00e9lectionn\u00e9s par l\u2019apprentissage o\u00f9 l\u2019activit\u00e9 nerveuse aurait tendance \u00e0 se produire plus souvent, \u00e0 se maintenir plus longtemps, etc. On voit donc ais\u00e9ment ici l\u2019analogie avec notre paysage d\u2019attracteurs. Pour ceux et celles qui voudraient aller plus loin, cet article de 2013 donne un exemple de travaux o\u00f9 l\u2019on tente de comprendre certains types d\u2019activit\u00e9 c\u00e9r\u00e9brale avec des notions reli\u00e9es aux paysages d\u2019attracteurs, dans ce cas-ci la transition entre deux attracteurs\u00a0: \u00ab\u00a0Increased Firing Irregularity as an Emergent Property of Neural-State Transition in Monkey Prefrontal Cortex\u00a0<\/span><\/a><\/span><\/strong>\u00bb.<\/p>\n

Comme le montre aussi la repr\u00e9sentation imag\u00e9e ci-dessous d\u2019une assembl\u00e9e de neurones codant pour l\u2019image mentale de Luke Skywalker, l\u2019id\u00e9e de ce qu\u2019on appelle en anglais \u00ab\u00a0pattern completion\u00a0\u00bb peut aussi \u00eatre comprise \u00e0 travers un paysage d\u2019attracteurs. Certains neurones \u00e9tant commun au r\u00e9seau codant pour Luke Skywalker, le Yoda et Darth Vader (parce que m\u00e9moris\u00e9s dans le m\u00eame contexte du film Star Wars), penser \u00e0 l\u2019un nous fait souvent penser irr\u00e9m\u00e9diablement \u00e0 l\u2019autre, sans doute par un ph\u00e9nom\u00e8ne \u00ab\u00a0d\u2019embrasement\u00a0\u00bb de l’activit\u00e9 de l\u2019assembl\u00e9e neuronale voisine par l’entremise de leurs neurones communs. Ou, pour parler en termes de paysage d\u2019attracteurs, de passage ou de \u00ab\u00a0glissement\u00a0\u00bb d\u2019une vall\u00e9e \u00e0 une vall\u00e9e voisine.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Et un peu aussi, pour reprendre l\u2019une de mes m\u00e9taphores pr\u00e9f\u00e9r\u00e9e du cerveau<\/span><\/a><\/span> et de son activit\u00e9 dynamique \u00e0 diff\u00e9rentes \u00e9chelles de temps<\/span><\/a><\/span>, comme quand une feuille d\u2019arbre tomb\u00e9e dans un torrent reste prise dans un tourbillon derri\u00e8re une roche, et puis tout d\u2019un coup, profitant d\u2019une fluctuation de l\u2019eau un peu plus importante, s\u2019en \u00e9chappe pour se reprendre dans le tourbillon d\u2019\u00e0 c\u00f4t\u00e9\u2026<\/p>\n

Sur ce, je vous souhaite d\u2019aller contempler de beaux torrents dans une for\u00eat pr\u00e8s de chez vous. Ce que je ferai la semaine prochaine, sans connexion Internet. On se retrouve donc dans deux semaines\u2026<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Je reviens cette semaine sur le fascinant concept de \u00ab\u00a0paysages d\u2019attracteurs\u00a0\u00bb (\u00ab\u00a0attractor landscapes\u00a0\u00bb, en anglais) pr\u00e9sent\u00e9 la semaine derni\u00e8re pour en donner deux exemples plus sp\u00e9cifiques \u00e0 la neurobiologie. Car l\u2019exemple de l\u2019animation de Nicky Case qui montrait comment repr\u00e9senter les fluctuations d\u2019une population de poissons en termes de paysage d\u2019attracteurs permettait \u00e9galement de comprendre […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[10],"tags":[59,810,811],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1596"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1596"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1596\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2177,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1596\/revisions\/2177"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1596"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1596"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1596"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}