{"id":1894,"date":"2020-05-26T15:08:46","date_gmt":"2020-05-26T14:08:46","guid":{"rendered":"http:\/\/www.blog-lecerveau.org\/?p=8873"},"modified":"2022-01-04T21:02:49","modified_gmt":"2022-01-04T20:02:49","slug":"connectome-et-neuromodulation-les-deux-grands-systemes-du-cerveau-nen-forment-quun","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/2020\/05\/26\/connectome-et-neuromodulation-les-deux-grands-systemes-du-cerveau-nen-forment-quun\/","title":{"rendered":"Connectome et neuromodulation : les deux grands syst\u00e8mes du cerveau n’en forment qu’un"},"content":{"rendered":"

\"\"Il ne reste qu\u2019une seule s\u00e9ance \u00e0 la s\u00e9rie\u00a0Notre cerveau \u00e0 tous les niveaux<\/span><\/a><\/span><\/strong> entreprise en octobre dernier en collaboration avec l\u2019UPop Montr\u00e9al. Elle aura lieu mercredi le 17 juin prochain<\/span><\/a><\/span><\/strong>. Sans entrer encore directement dans le vif des sujets qui y seront abord\u00e9s, je voudrais vous parler cette semaine d\u2019un article publi\u00e9 \u00e0 la fin du mois dernier qui int\u00e8gre \u00e9norm\u00e9ment de notions abord\u00e9es jusqu\u2019ici dans ce cours. En r\u00e9alit\u00e9, il fait beaucoup plus que \u00e7a. Il d\u00e9montre pour la premi\u00e8re fois, du moins in silico (par des mod\u00e8les informatiques), que deux grands syst\u00e8mes qui cohabitent au sein de notre cerveau, lorsque coupl\u00e9s ensemble de mani\u00e8re dynamique, peuvent r\u00e9soudre un probl\u00e8me qui intrigue depuis des d\u00e9cennies : comment les r\u00e9seaux anatomiques de nos circuits c\u00e9r\u00e9braux (qui sont plastiques mais sur des temps longs), peuvent rendre compte de la palette comportementale extr\u00eamement large et variable d\u2019un \u00eatre humain \u00e0 tout moment ?<\/p>\n

Car avant d\u2019entrer dans les d\u00e9tails de l\u2019article, rappelons cette esp\u00e8ce de dualit\u00e9 que l\u2019on suspecte depuis longtemps d\u2019\u00eatre r\u00e9conciliable sans jamais avoir pu le d\u00e9montrer \u00e0 l\u2019\u00e9chelle du cerveau humain entier. Il s\u2019agit, pour le dire vite comme je le fais souvent dans mes cours, \u00ab des c\u00e2bles et de la soupe <\/span><\/a><\/span>\u00bb ! Autrement dit, d\u2019une part le \u00ab cerveau c\u00e2bl\u00e9 \u00bb, o\u00f9 l\u2019accent est mis sur les connexions anatomiques entre les axones et les dendrites de nos neurones qui forment un \u00ab r\u00e9seau routier \u00bb nerveux d\u2019une incroyable complexit\u00e9. Et d\u2019autre part, le \u00ab cerveau de la neuromodulation \u00bb, ces neurotransmetteurs rel\u00e2ch\u00e9s de fa\u00e7on diffuse dans de vastes r\u00e9gions c\u00e9r\u00e9brales et qui vont augmenter ou diminuer l\u2019excitabilit\u00e9 des neurones. Je prends souvent deux ouvrages marquant de la vulgarisation des neurosciences pour illustrer chacun de ces syst\u00e8mes : L\u2019homme neuronal, de Jean-Pierre Changeux, publi\u00e9 en 1983<\/span><\/a><\/span><\/strong> et qui insistait beaucoup sur ce c\u00e2blage; et Biologie des passions<\/span><\/a><\/span><\/strong>, de Jean-Didier Vincent<\/span><\/a><\/span><\/strong>, publi\u00e9 en 1986 et qui au contraire mettait de l\u2019avant la nature \u00ab floue \u00bb de tous ces syst\u00e8mes de neuromodulation.<\/p>\n

En gros, la probl\u00e9matique est la suivante. Le c\u00e2blage c\u00e9r\u00e9bral anatomique sp\u00e9cifique \u00e0 un \u00eatre humain donn\u00e9 contraint et influence l\u2019activit\u00e9 nerveuse qui y circule (car ce qui importe toujours, ce sont ces influx nerveux qui mettent en relation des neurones et nous permettent ainsi de percevoir, de concevoir, d\u2019agir, etc.). Et l\u2019on sait que la neuromodulation, gr\u00e2ce \u00e0 des neurotransmetteurs rel\u00e2ch\u00e9s de fa\u00e7on diffuse \u00e0 certains endroits, contraint et influence elle aussi l\u2019activit\u00e9 nerveuse dans les circuits de neurone. Eve Marder<\/span><\/a><\/span><\/strong> a ainsi montr\u00e9 dans ses travaux sur une trentaine de neurones d\u2019un ganglion du homard qu\u2019un m\u00eame circuit form\u00e9 de cette trentaine de neurones peut produire diff\u00e9rents patterns d\u2019activit\u00e9 nerveuse oscillatoire selon le type de neuromodulateur qui est envoy\u00e9 sur ces neurones.<\/p>\n

Or, et c\u2019est l\u00e0 le probl\u00e8me, d\u2019o\u00f9 viennent ces substances neuromodulatrices comme la s\u00e9rotonine, la dopamine ou la noradr\u00e9naline <\/span><\/a><\/span>en situation normale dans un cerveau vivant ? Tout simplement de certains neurones eux-m\u00eames inclus dans le c\u00e2blage complexe de notre cerveau ! Et donc ce qui va leur donner le signal d\u2019augmenter ou de diminuer la neuromodulation de telle ou telle r\u00e9gions c\u00e9r\u00e9brale, ce sont les inputs excitateurs ou inhibiteurs qu\u2019ils re\u00e7oivent de neurones faisant partie du syst\u00e8me m\u00eame dont ils peuvent moduler l\u2019activit\u00e9. Bref, les deux syst\u00e8mes semblent inextricablement coupl\u00e9s et l’on se doute depuis longtemps que l’un ne va pas sans l\u2019autre. Et que c\u2019est probablement la capacit\u00e9 de la neuromodulation \u00e0 reconfigurer \u00e0 tout moment les routes praticables ou non pour les influx nerveux dans notre cerveau qui permet d\u2019expliquer comment on peut avoir tant de comportement avec le m\u00eame connectome anatomique de base. Mais on n\u2019avait jamais pu le d\u00e9montrer clairement pour le cerveau entier humain. Et c\u2019est ce que l\u2019article de Morten L. Kringelbach et ses coll\u00e8gues semblent avoir r\u00e9ussi \u00e0 faire.<\/p>\n

Intitul\u00e9 \u00ab Dynamic coupling of whole-brain neuronal and neurotransmitter systems<\/span><\/a><\/span><\/strong> \u00bb, l\u2019article emploie l\u2019expression \u00ab neuronal syst\u00e8me \u00bb pour parler du connectome anatomique et le \u00ab neurotransmitter system \u00bb pour d\u00e9signer la neuromodulation. La m\u00e9thodologie employ\u00e9e est complexe et je serais bien incapable de la commenter dans le d\u00e9tail. Mais on peut en comprendre les grandes lignes. Par exemple, le fait que les donn\u00e9es qui ont servi \u00e0 construire leur mod\u00e8le des deux syst\u00e8mes proviennent de diff\u00e9rentes techniques d\u2019imagerie c\u00e9r\u00e9brales<\/span><\/a><\/span> chez l\u2019humain.<\/p>\n

Ainsi, l\u2019IRM de diffusion a permis de recueillir des donn\u00e9es sur l\u2019anatomie de certaines voies nerveuses de la neuromodulation \u00e0 la s\u00e9rotonine issue des noyaux du Raph\u00e9 dans le tronc c\u00e9r\u00e9bral <\/span><\/a><\/span>(on verra le pourquoi du choix de ce neurotransmetteur dans un instant). Et avec le PET scan, on a pu \u00e9tablir une carte de la r\u00e9partition d\u2019un certain type de r\u00e9cepteur \u00e0 la s\u00e9rotonine<\/span><\/a><\/span> gr\u00e2ce \u00e0 la particularit\u00e9 de cette technique de pouvoir marquer de mani\u00e8re sp\u00e9cifique certaines mol\u00e9cules. Finalement, l\u2019IRM de connectivit\u00e9 fonctionnelle a permis de recueillir les donn\u00e9es concernant les configurations c\u00e9r\u00e9brales de base du cerveau et celles modifi\u00e9es auxquelles on s\u2019est int\u00e9ress\u00e9 ici (je vous renvoie \u00e0 ma s\u00e9ance #5 pour une pr\u00e9sentation de chacune de ces techniques<\/span><\/a><\/span>).<\/p>\n

Parce que ce que leur simulation voulait montrer, c\u2019est que les deux syst\u00e8mes coupl\u00e9s ensemble pr\u00e9disent mieux que les deux syst\u00e8mes d\u00e9coupl\u00e9s ce qui se passe dans un cerveau sous l\u2019influence d\u2019un neuromodulateur donn\u00e9. Comment change alors son activit\u00e9 nerveuse oscillatoire globale ? Plusieurs substances psychoactive en provenance de plantes<\/span><\/a><\/span> ont des effets subjectifs et comportementaux importants car elles se fixent sur les m\u00eames r\u00e9cepteurs que certains de nos substances neuromodulatrices endog\u00e8nes. C\u2019est le cas de la psilocybine, l\u2019ingr\u00e9dient actif des \u00ab champignons magiques \u00bb<\/span><\/a><\/span>, qui se fixe sur les r\u00e9cepteurs de type 2A de la s\u00e9rotonine, l\u2019une de nos substances neuromodulatrices naturelles. On a donc utilis\u00e9 des \u00e9tudes d\u2019imagerie fonctionnelle avec prise de psilocybine<\/span><\/a><\/span>, ce qui induit des changements dans l\u2019activit\u00e9 nerveuse globale du cerveau des sujets par rapport \u00e0 ce qu\u2019elle \u00e9tait avant la prise de substance.<\/p>\n

On disposait donc de deux portraits g\u00e9n\u00e9raux de l\u2019\u00e9tat global du cerveau avant et apr\u00e8s qu\u2019une substance ait mim\u00e9, pour ainsi dire, l\u2019activation d\u2019un type possible de neuromodulation c\u00e9r\u00e9brale endog\u00e8ne. Il s\u2019agissait alors de voir si la simulation avec les deux mod\u00e8les coupl\u00e9s, connectome ET neuromodulation, correspondait mieux aux donn\u00e9es issues des \u00e9tudes sur la psilocybine que les simulations avec les mod\u00e8les d\u00e9coupl\u00e9s. Et la beaut\u00e9 de la chose, c\u2019est que c\u2019est effectivement le couplage des deux syst\u00e8mes qui correspondait \u00e0 ce que l\u2019on observe dans un vrai cerveau. Voil\u00e0 donc un r\u00e9sultat qui peut sembler bien th\u00e9orique, mais la confirmation qu\u2019il apporte nous am\u00e8ne vers une int\u00e9gration qui risque de constituer un jalon important des neurosciences et un tremplin vers de nouveaux programmes de recherche.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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