DOCUMENT           cnrs       LIEN

Parutions

 
Quand les souvenirs refont surface grâce à la stimulation électrique cérébrale…
 
Ils deviennent alors un outil précieux d’étude de la mémoire à long terme. Les stimulations électriques cérébrales chez certains patients épileptiques peuvent aboutir à la résurgence inattendue de souvenirs. Mais ces souvenirs induits sont rares et n’ont été que très peu étudiés. Des chercheurs ont analysé le contenu, la localisation et les paramètres de stimulation de tous les souvenirs induits publiés depuis 80 ans, pour cerner les « clés » permettant d’accéder aux réseaux de notre mémoire. Cette étude a été publiée le 23 avril 2017 dans la revue Neuroscience and Biobehavioral Reviews.
 
Des stimulations électriques cérébrales de faible intensité sont appliquées lors des bilans pré-chirurgicaux de patients épileptiques ou lors de chirurgies éveillées. Le but de ces stimulations de quelques secondes est de déterminer la connectivité et les limites du réseau épileptique, ou d’établir le rôle fonctionnel des structures stimulées avant d’opérer un patient. Elles sont indolores pour les patients.
De manière intrigante, ces stimulations sont parfois à l’origine de réminiscences. Mettons-nous en situation avec un exemple. Voici ce qu’a ressenti un patient épileptique de 37 ans juste au moment de la stimulation de l’amygdale cérébrale gauche :
« Le patient : Là je sens quelque chose. Quelque chose de déjà-vu. Une image d'un lieu... J'ai vu Pibrac. J'ai grandi à Pibrac… La rue principale. Le médecin : Vous avez vu la rue principale ?  Le patient : Oui. Le médecin : Vous y étiez ? Le patient : Oui… Je suis devant le bar "St Germaine", c'est comme ça qu'il s'appelle. Je marche devant entre la Catalane, le primeur, et St Germaine à Pibrac sur la rue principale. Pas loin de l'église et je marche. »

Il s’agit d’un exemple parmi d’autres : certains patients peuvent entendre la musique publicitaire de Mc Donald ou un morceau des Pink Floyd, revoir une chambre jaune qui leur est familière ou se trouver projetés dans le hall d’entrée de leur lieu de travail.

Wilbur Penfield, un neurochirurgien canadien, fut le premier à induire ce type de réminiscences dans les années 1930. Elles seront reproduites pendant les décennies suivantes par d’autres équipes. Les souvenirs induits correspondaient, selon Penfield, à l’intégralité des expériences passées des individus, les stimulations rejouant à la manière d’un magnétophone le souvenir. Cette théorie d’une mémoire hautement stable, stockant et « rejouant » tout dans les moindres détails, peut paraitre simpliste. Mais il s’agit d’une idée commune, très ancrée dans l’inconscient collectif. Pourtant aucune étude ne s’est intéressée jusqu’à maintenant au contenu réel de ces souvenirs induits, préalable nécessaire pour mieux comprendre les traces de la mémoire et les mécanismes de modulation de celle-ci par les stimulations électriques.

Les chercheurs ont donc revu 80 ans de littérature rapportant des réminiscences induites par les stimulations électriques cérébrales. Ils y ont ajouté leurs propres données. 273 souvenirs ont pu être collectés. Leur contenu a été spécifiquement étudié selon les conceptions modernes de la mémoire, ce qui n’avait jamais été fait. Si l’on suit la pensée de Penfield, une majorité de souvenirs autobiographiques, très riches en détails et correspondant à l’intégralité d’une expérience unique passée, devrait être observée.

Ce n’est pas le cas. Les chercheurs observent de manière surprenante une très large variété de souvenirs, qui couvrent tous les aspects de la mémoire à long terme, allant même jusqu’à des souvenirs de rêves. Mais la plupart d’entre eux sont très pauvres en détails, avec très peu de souvenirs vraiment autobiographiques. Ces résultats ne corroborent donc pas la théorie d’une mémoire hautement stable et suggèrent qu’il s’agit d’un neuromythe. Même si ces souvenirs restent exceptionnels, les résultats de cette étude suggèrent que le rappel de souvenirs pourrait être activé de manière prédictible par une stimulation électrique. En effet les chercheurs démontrent que le réseau de la mémoire ne peut être activé qu’à certains endroits précis. De plus, le contenu des souvenirs dépend de la localisation de la stimulation.

GROUPE  SANGUIN

Cet article fait partie du dossier consacré à l'immunité.
Ensemble d'antigènes portés par les éléments figurés du sang et certaines protéines sériques, génétiquement induits et génétiquement indépendants les uns des autres et se répartissant en systèmes. (L'identification de groupes leucocytaires, plaquettaires et d'immunoglobulines conduit à une définition plus extensive des groupes sanguins, définition limitée à l'origine aux seuls groupes érythrocytaires.)

MÉDECINE
Des antigènes portés par des cellules du sang, et identifiés par des anticorps spécifiques définissent les groupes sanguins. D'un individu à l'autre, au sein d'une même espèce, on constate des variations (allotypie).
Historique
La découverte par Karl Landsteiner, en 1900, du système ABO constitue l'identification du premier système de groupes sanguins. De loin le mieux connu, il est à la base de la transfusion sanguine. Landsteiner et Philip Levine découvrent, en 1927, les systèmes MN et P, puis Levine, en 1939, démontre l'existence du système Rhésus. Le nom de Rhésus donné à cet antigène, résulte d'une confusion au début avec l'antigène LW, défini par Landsteiner et Alexander Wiener par hétéro-immunisation de lapins avec des hématies du macaque rhésus (Macaca mulatta). On compte actuellement plus de 20 systèmes de groupes érythrocytaires, dont les principaux sont, par ordre chronologique de leur découverte : ABO et Hh, MNS, P, Rh, LW, Lutheran, Kell, Duffy, Lewis.
La découverte du système ABO a permis l'essor de la transfusion sanguine, elle-même à l'origine de progrès considérables en médecine, mais surtout en chirurgie. Ainsi s’est développée l'immunohématologie, enrichie, entre 1955 et 1960, par la reconnaissance des antigènes portés par les leucocytes et les plaquettes. Jean Dausset a montré qu'il s'agit d'un système d'histocompatibilité. En 1956 ont été découverts des groupes de protéines sériques.

Le système ABO
Principe
Les membranes des érythrocytes (hématies ou globules rouges) humains possèdent des antigènes appelés agglutinogènes, dont les plus importants et les mieux connus sont les agglutinogènes A et B. Selon la présence ou l'absence de ces deux agglutinogènes sur leurs globules rouges, les individus sont répartis en quatre groupes sanguins principaux : le groupe A (qui possède des agglutinogènes A), le groupe B (agglutinogènes B), le groupe AB (qui possède les deux agglutinogènes) et le groupe O (qui ne possède aucun agglutinogène).
Les anticorps anti-agglutinogènes sont appelés agglutinines. Ils peuvent être hérités ou résulter de l'exposition aux globules rouges d'un autre sujet, par exemple au cours d'une transfusion ou pendant une grossesse (par passage d'hématies fœtales dans la circulation sanguine maternelle). Les agglutinines produites par un individu sont dirigées contre le ou les agglutinogènes absents de ses globules rouges.
Ainsi, les individus du groupe A possèdent sur leurs globules rouges des agglutinogènes A, et ils développeront des anticorps dirigés contre les agglutinogènes du groupe B (agglutinines anti-B). Quand on mélange leur plasma avec des cellules du groupe B, ces agglutinines et les agglutinogènes des cellules B réagissent, produisant l'agglutination des cellules du groupe B, puis leur destruction (hémolyse).
De la même façon, les individus du groupe B possèdent des agglutinogènes B, tandis que leurs anticorps sont dirigés contre les agglutinogènes A (agglutinines anti-A).

Les individus du groupe AB possèdent à la fois les agglutinogènes A et B ; ils n’ont ni anticorps anti-A, ni anticorps anti-B : ils n'ont ainsi aucune agglutinine circulante, sinon ils agglutineraient leurs propres globules rouges.
À l’inverse, les sujets du groupe O, dont les globules rouges ne portent aucun agglutinogène, ont des anticorps dirigés contre les deux types d’agglutinogènes : ils ont des agglutinines anti-A et anti-B ; c'est pourquoi il ne peut leur être transfusé que du sang de leur propre groupe.
Certains sujets possèdent, outre l'agglutinogène A, un agglutinogène supplémentaire appelé A1. Le groupe A est donc subdivisé en groupe A1 (ceux qui possèdent les deux agglutinogènes A) et le groupe A2 (ceux qui n'ont que l'agglutinogène A). Ainsi, on distingue en fait six groupes sanguins ABO : A1, A2, B, A1B, A2B, O.

Détermination du groupe sanguin
Groupes sanguins
La pratique du groupage sanguin dans le système ABO doit comporter obligatoirement deux épreuves : l'une, globulaire, recherche les antigènes sur la membrane des globules rouges avec les anticorps correspondants ; l'autre, sérique, met en évidence les anticorps dans le sérum avec des globules rouges de groupe connu. Un résultat est définitif si les deux épreuves sont concordantes. La détermination des groupes sanguins s'effectue aisément en mélangeant sur une lame les globules rouges d'un sujet avec des antisérums appropriés et en examinant s'il se produit ou non une agglutination.

Compatibilités transfusionnelles
Table de compatibilité des groupes sanguins
Des réactions transfusionnelles hémolytiques graves surviennent en effet lorsque du sang est transfusé à un sujet dont le groupe sanguin est incompatible, c'est-à-dire à un sujet qui possède les agglutinines anti-globules rouges du sang donné (il y a dans ce cas incompatibilité sanguine entre les deux sujets).
Le sang du groupe A peut être transfusé aux individus du groupe A et à ceux du groupe AB, et le sang du groupe B aux sujets du groupe B et à ceux du groupe AB.
Les personnes du groupe AB sont appelées des receveurs universels parce qu'elles n'ont aucune des deux agglutinines anti-A et anti-B (aucun anticorps anti-globule rouge) ; elles peuvent donc recevoir sans risque du sang de n'importe quel groupe. En revanche, leur sang, qui porte les deux agglutinogènes A et B, ne peut être transfusé qu’à des personnes également AB.
À l'inverse, les individus du groupe O sont appelés donneurs universels parce que leurs globules rouges ne portent aucun des deux agglutinogènes A et B ; leur sang ne déclenchera pas de réaction avec des agglutinines et peut donc généralement être injecté à n'importe qui. En revanche, comme ils possèdent à la fois les anticorps anti-A et les anticorps anti-B, ils ne peuvent recevoir que du sang de groupe O.
Groupes sanguins et génotypes
Les groupes sanguins sont héréditaires, et le groupe ABO est porté par un seul locus. Il peut donc y avoir trois types d'allèles A, B et O. L’allèle O est récessif par rapport aux allèles A et B ; les allèles A et B sont, eux, dominants. Plus précisément, s’ils sont présents tous les deux, ils s’expriment tous les deux : ils sont dits codominants.
De sorte qu'un sujet du groupe O présente le génotype OO, celui du groupe A, le génotype AA ou AO, celui du groupe B, le génotype BB ou BO et celui du groupe AB, le génotype AB. Lorsqu'on connaît les groupes sanguins des parents, on peut donc supputer les génotypes possibles de leurs enfants. De même, quand les groupes sanguins d'une mère et de son enfant sont identifiés, il est possible de vérifier qu'un homme de groupe sanguin donné peut ou ne peut pas être le père (un père AB ne peut avoir un enfant O, par exemple). C'est pourquoi la connaissance des groupes sanguins intervient en médecine légale dans la recherche de paternité. Elle ne permet toutefois pas de prouver qu'un homme est le père, mais seulement d'exclure, avec certitude, une éventuelle paternité.

Le système Rhésus
Ce système vient apporter une information supplémentaire à la classification établie par les groupes sanguins érythrocytaires. Il distingue 5 types d'antigènes : D, C, c, E et e. La présence de l'antigène D définit le groupe Rhésus positif, et son absence le groupe Rhésus négatif, les autres antigènes étant présents dans l'un et l'autre cas. Les anticorps correspondant à l'antigène D n'existent pas de façon naturelle mais peuvent apparaître après immunisation, lors d'une transfusion ou d'une grossesse, par exemple.

Les autres systèmes majeurs
En matière de transfusion, on peut tenir compte du système Kell, du système Duffy, du système Kidd et du système MNS. Le plus important, le système Kell, fait l'objet d'une détermination chez les femmes enceintes et chez les multitransfusés et comporte 2 antigènes dont le plus fréquent, l'antigène K, stimule une forte production d'anticorps.
D'autres classifications ont trait à d'autres cellules sanguines : les antigènes propres aux plaquettes (essentiellement PLA 1 et PLA 2) offrent peu d'intérêt en transfusion ; certains antigènes sont propres aux granulocytes ; enfin, le système HLA (Human Leucocyte Antigen) repose sur la classification d'antigènes existant sur toutes les cellules du sang, sauf les globules rouges ; il présente un intérêt en transfusion et doit être pris en considération dans la transplantation de moelle osseuse et d'organe.

Applications
Les connaissances sur les groupes sanguins ont permis la réalisation, sans danger et efficace, de la transfusion sanguine en ajustant la compatibilité entre le donneur et le receveur. Les applications de l'immunohématologie à la pathologie ont également permis d'élucider les mécanismes physiopathologiques de l'incompatibilité fœto-maternelle aux antigènes du système Rhésus et à d'autres systèmes, et le traitement de la maladie hémolytique néonatale par l'exsanguino-transfusion a pu être réalisé. Les résultats des greffes d'organes sont aussi largement tributaires des connaissances approfondies des groupes sanguins.
La connaissance de ces groupes et de leur transmission héréditaire a permis d'asseoir scientifiquement la recherche de paternité.
Elle a amené également la création d'une nouvelle discipline : l'hémotypologie, qui cherche à définir des groupes d'individus, c'est-à-dire des populations, en s'appuyant sur la répartition dans le monde des systèmes de marqueurs génétiques (groupes sanguins, tissulaires et de protéines). Cette discipline a montré qu'il n'existe pas de gènes marqueurs absolus d'une population et que la notion de race n’a pas de fondement biologique. La rareté ou la fréquence de certains gènes peuvent caractériser une population. Ces différences de fréquence peuvent avoir des conséquences sur le type de pathologie observée. Au Japon, par exemple, la maladie hémolytique néonatale Rhésus est pratiquement inconnue en raison de la rareté du groupe Rhésus négatif.

DOCUMENT   larousse.fr    LIEN

Paris, 23 août 2016
Rétines artificielles : de sérieuses pistes pour une vision plus nette

Formidable défi thérapeutique, les prothèses rétiniennes, développées depuis une dizaine d'années, permettent à certaines personnes aveugles de percevoir des signaux lumineux, mais l'image restituée est encore loin d'être précise. En comparant, chez le rongeur, l'activité du cortex visuel générée artificiellement par les implants à celle produite par la « vision naturelle », des chercheurs du CNRS, du CEA, de l'Inserm, de l'AP-HM et d'Aix-Marseille Université ont identifié deux facteurs limitant la résolution des prothèses. À partir de ces résultats, ils ont pu améliorer la précision de l'activation prothétique. Ces travaux pluridisciplinaires, publiés le 23 août 2016 dans la revue eLife, ouvrent la voie à de nouveaux progrès pour les prothèses rétiniennes chez l'Homme, dans le but d'améliorer la qualité de vie des patients implantés.
La prothèse rétinienne est composée de trois éléments : une caméra (insérée dans des lunettes), un microcircuit électronique (qui transforme les informations de la caméra en un signal électrique) et une matrice d'électrodes microscopiques (implantée dans l'œil au contact de la rétine). Cette prothèse se substitue aux cellules photo-réceptrices de la rétine : comme elles, elle convertit les informations visuelles en signaux électriques, qui sont ensuite acheminés jusqu'au cerveau via le nerf optique. Elle traite la cécité causée par la dégénérescence des photorécepteurs de la rétine, à condition que le nerf optique demeure fonctionnel1. Équipés de ces implants, les patients - totalement aveugles - recouvrent des perceptions visuelles sous forme de tâches lumineuses : les phosphènes. A l'heure actuelle malheureusement, les signaux lumineux perçus ne sont pas assez nets pour reconnaître des visages, lire ou encore se déplacer en parfaite autonomie.

Pour comprendre les limites de résolution de l'image générée par la prothèse et trouver des pistes pour optimiser le système, les chercheurs ont mené une vaste expérimentation sur le rongeur. Conjuguant leurs compétences en ophtalmologie et en physiologie du système visuel, ils ont comparé la réponse du système visuel d'un rongeur à des stimuli visuels naturels et à des stimuli produits par la prothèse.

Ces travaux ont montré que la prothèse active le cortex visuel du rongeur à la bonne position et avec des amplitudes comparables à celles obtenues en conditions naturelles. Par contre, les activations sont beaucoup trop grandes et de forme trop allongée. Cette déformation est due à deux phénomènes distincts observés au niveau de la matrice d'électrodes. Tout d'abord, les chercheurs ont observé une trop grande diffusion électrique : la mince couche de liquide située entre l'électrode et la rétine diffuse passivement le stimulus électrique aux cellules nerveuses voisines. D'autre part, ils ont détecté l'activation non désirée de fibres rétiniennes situées dans le proche voisinage des cellules cibles à stimuler.

Forts de ces conclusions, les chercheurs ont amélioré les propriétés de l'interface prothèse-rétine avec l'appui de spécialistes en physique des interfaces. Ensemble, ils ont pu générer des courants moins diffus et améliorer significativement l'activation artificielle et par conséquent la performance de la prothèse.

Cette étude de longue haleine, par son espace paramétrique (pour étudier les différentes positions, formes et intensités du signal) et par la difficulté de la chirurgie (pour poser l'implant et pour enregistrer l'imagerie générée dans le cerveau de l'animal) ouvre la voie à de prometteuses améliorations des prothèses rétiniennes pour l'Homme.

Ces travaux ont été menés par des chercheurs de l'Institut de neurosciences de la Timone (CNRS/AMU) et de l'AP-HM, en collaboration avec le CEA-Leti et l'Institut de la vision (CNRS/Inserm/UPMC).

 DOCUMENT         cnrs        LIEN

Transcription de la 526 e conférence de l'Université de tous les savoirs donnée le 23 janvier 2004

Yves Agid « L'impact des neurosciences sur les thérapies »

L'Europe comporte 400 millions d'individus, dont 17 % ont plus de 65 ans, et représente la population la plus touchée par les maladies neurodégénératives, telles que les maladies de Parkinson ou d'Alzheimer. Il existe beaucoup d'autres pathologies neurologiques, telles que les accidents vasculaires cérébraux (AVC), l'épilepsie ou la sclérose en plaque. Ces maladies posent des problèmes de santé publique, mais aussi des problèmes socio-économiques. La maladie d'Alzheimer, qui concerne cinq millions de personnes en Europe, entraîne une dépendance totale trois à cinq ans après le début de la maladie et un coût d'environ 80 milliards d'euros par an. Au total, ces maladies neurologiques sont fréquentes, et coûtent plus de 300 milliards d'euros par an à la communauté européenne, ce qui peut paraître énorme, mais qui représente cependant moins que le coût des problèmes psychiatriques. Des dizaines de millions de personnes endurent des dépressions, des angoisses, 4 millions souffrent de psychoses (schizophrénie, délires,...). Les traumatisés de la route représentent quant à eux 1,7 million de nouveaux patients chaque année en Europe. Que peut faire la médecine pour soulager tous ces patients sur le plan neurologique ?

La première chose que le médecin apporte à son patient tient à la relation particulière qu'ils entretiennent ensemble. Tout bon médecin est un psychothérapeute qui s'ignore. Si la psychiatrie, la psychologie ou la neuropsychologie, sont des sciences très importantes dans la vie courante, elles le sont encore plus en médecine. Il y a d'ailleurs une analogie entre la psychothérapie et l'effet placebo (du latin je plairai). Cet effet existe dans tout médicament. Le placebo est une substance inerte administrée pour son effet psychologique. Il n'a, de manière remarquable, d'effet que lorsque le patient et le médecin ont une confiance parfaite dans son action. On dit que 40 % des médicaments prescrits dans en France sont d'ailleurs des placebo. Une expérience très classique illustre cet effet. Des étudiants en médecine reçoivent un comprimé parmi deux, l'un présenté comme sédatif et l'autre comme stimulant, mais ne contenant en réalité qu'une substance inactive. Plus des deux tiers des étudiants ayant reçu le « sédatif » ont déclaré avoir sommeil, et ceux ayant pris deux comprimés avaient plus envie de dormir que ceux qui n'en avaient pris qu'un. Un tiers de l'ensemble du groupe a signalé des effets secondaires, tels des maux de têtes, un picotement des extrémités, ou une démarche titubante. Trois étudiants seulement sur 56 n'ont ressenti aucun effet ! Cela prouve que l'acte médical, le fait de donner un médicament, n'a de sens que dans un contexte médecin/malade, ce que les médecins, parfois débordés, mais aussi les patients, ont tendance à oublier. Une relation médecin/patient de qualité est une chose absolument fondamentale.

Il y a encore une trentaine d'années, le cerveau était vu comme une boite noire, dans laquelle personne ne pouvait ni ne voulait regarder. Nous verrons que le cerveau est en effet une structure extraordinairement complexe. On commence cependant aujourd'hui à comprendre ce qui se passe dans un cerveau, normal ou anormal. Cette connaissance pourrait nous permettre d'agir de manière sélective sur les dysfonctionnements du cerveau malade.

Le cerveau humain pèse en moyenne 1350 g (celui de Lord Byron pesait 2,3 kg, et celui d'Anatole France, supposément le plus grand QI ayant jamais existé avec Voltaire, 900 g). Le cerveau est formé de deux hémisphères, chacun divisé par convention en quatre lobes, qui tirent leur nom des os du crâne qu'ils recouvrent : les lobes frontal, pariétal, temporal et occipital. Le cerveau humain est constitué de 100 milliards de cellules nerveuses. Chaque neurone présente des branches (des axones et des dendrites) qui ont chacune à leur extrémité des petites spicules sur laquelle sont établis en moyenne 10 000 contacts avec les cellules voisines. Le cerveau est donc un véritable réticulum. Chaque cellule nerveuse émet environ 1000 signaux par seconde. Par conséquent 1018 signaux sont véhiculés dans le cerveau chaque seconde, soit un milliard de milliard de signaux ! Vu de l'intérieur, le cerveau se présente comme une couche de cellules périphériques (le cortex cérébral) d'où des faisceaux de cellules nerveuses envoient des prolongements (projettent) vers les structures profondes du cerveau, que l'on appelle les noyaux gris centraux, ou les ganglions de la base. Différentes zones fonctionnelles ont été identifiées dans le cerveau : celle qui permet d'accomplir un acte moteur, la partie associative qui sous tend la fonction intellectuelle et le cortex dit limbique, qui contrôle les émotions. Chaque zone projette de manière spécifique vers la zone correspondante dans les structures profondes. Ces régions ne sont cependant pas cloisonnées : comment expliquer une fonction aussi extraordinaire que l'émotion déclenchée en voyant un tableau de Botticelli ?

Une cellule nerveuse peut mesurer un mètre de long : c'est le cas de cellules dont le noyau se trouvent dans la moelle, et l'extrémité de l'axone dans un orteil par exemple. Dans le cerveau, un neurone se trouvant dans une structure et projetant dans une autre émet aussi au cours de son trajet d'autres prolongements vers d'autres structures. Ce n'est pas un vecteur qui transmet une seule information à une cible unique : il reçoit des milliers d'afférences, et distribue son information électrique à une multitude d'endroits différents. L'arborescence des prolongements des neurones est d'une grande complexité, et les lois qui régissent l'établissement de ces réseaux ne sont pas encore parfaitement comprises. Les extrémités des prolongements des neurones contactent d'autres cellules nerveuses et présentent un métabolisme cellulaire extrêmement compliqué : des milliers ou dizaines de milliers de voies de transduction de signaux différentes, des récepteurs par milliers modulé par des neuromédiateurs. La vision que nous avons de ces mécanismes n'est encore que fragmentaire.

Il réside donc un hiatus entre la connaissance que nous avons du cerveau dans son ensemble et au niveau cellulaire alors que tout est relié physiologiquement. Si on veut imaginer des traitements futurs pour le malade, il faut comprendre comment il fonctionne, c'est à dire quelles sont les lois physiologiques qui vont permettre à l'information d'être émise et reçue. Comment des paroles, lorsqu'elles arrivent au cerveau, sont-elles intégrées, mémorisées, et provoquent-elles une réponse, que nous en ayons conscience ou non ? Les bases cellulaires de la mémoire, du langage et du subconscient commencent à être décortiquées et nous allons notamment voir des exemples illustrant notre compréhension de mécanismes contrôlant des phénomènes d'une part moteurs et d'autre part psychologiques.

Que se passe-t-il dans notre cerveau lorsque l'on bouge le pouce ? Il faut avoir l'idée de le faire, sélectionner le programme moteur (qui implique en fait tous les muscles de l'organisme car lorsque le bras est levé, le corps entier est mobilisé, ce qui est fait de manière subconsciente), le préparer à partir et exécuter le mouvement. C'est donc un problème sensori-moteur très cognitif. La neuro-imagerie, notamment l'IRM, permet de commencer à élucider ces étapes, en repérant les zones activées par une action. Les ganglions de la base s'allument ainsi lors de la préparation du mouvement. Lors de l'exécution, d'autres zones sont activées, et les ganglions de la base s'éteignent. Tout se passe très rapidement : 30 ms sont nécessaires pour qu'un signal aille de la moelle au pouce. Même si les échelles de temps sont beaucoup plus grandes que dans le domaine informatique (0,0003 ms pour la transmission d'un signal), l'homme parle et pense très vite.

Si un mouvement comme celui-ci est contrôlé, il peut aussi arriver que des pathologies entraînent des mouvements involontaires : les dyskinésies. Si tous les circuits qui permettent de réaliser ce mouvement sont connus, il doit être possible d'agir sur l'étape qui fonctionne mal. Dans certains cas les médicaments peuvent supprimer des symptômes, mais un médicament prescrit pour une petite défaillance à un endroit donné du cerveau diffuse dans tout le cerveau, ce qui provoque des effets secondaires. Un patient atteint de la maladie de Parkinson est gêné dans ses déplacements, il est très lent. Lorsqu'il est traité par de la dopamine, l'absence de mouvement fait place à la frénésie, l'hyperkinésie. Pour éviter ces complications, il est aussi possible d'aller directement à l'endroit défectueux. Pour ce faire, des électrodes stimulantes reliées à une pile, un pacemaker placé sous la clavicule, sont implantées dans une structure très profonde du cerveau, large de quelques millimètres (le noyau subthalamique). Le traitement de malades de Parkinson par cette technique pointue leur a permis de retrouver des mouvements normaux. Malheureusement cette technique ne permet de soulager que 5 % des cas de maladie de Parkinson, mais elle représente un énorme progrès scientifique : grâce à la connaissance parfaite de la physiopathologie, c'est-à-dire des bases neuronales des circuits altérés, et de ce pourquoi ils sont non fonctionnels, la vie de patients a été transformée.

La connaissance avance aussi dans le domaine du traitement par le cerveau des mécanismes émotionnels, notamment grâce à l'étude de patients présentant des pathologies atypiques. Prenons l'exemple d'un homme de 45 ans, opéré à deux reprises pour une grosse tumeur du cerveau. Quelques temps après l'opération, ce patient a commencé à collectionner les télévisions dans sa cave, sa chambre, sa salle de bain et jusque dans les tuyaux d'aération de son appartement. Cet homme était pourtant normal, malgré une légère apathie : son QI était tout à fait usuel et il vivait en famille. L'IRM a en fait montré une lésion très limitée des deux cotés du cortex limbique, dans une zone jouxtant l'ancienne place de la tumeur, expliquant ainsi ses troubles psychiques. Il existe des malades psychiatriques qui ont des lésions organiques du cerveau.

Ces cinq dernières années de nombreuses études non pathologiques ont été menées. Des patients sains sont placés dans des situations provoquant une émotion simple, et une IRM est réalisée pour observer les zones du cerveau qui s'activent. Lors d'une expérience, les témoins sont confrontés à deux photos d'une personne attrayante, la seule différence entre les deux images étant le fait que le sujet de l'image semble regarder le témoin ou non. Cela provoque donc une émotion élémentaire. Les régions du cerveau allumées dans le premier et le second cas sont soustraites. La seule zone activée uniquement dans le second cas est une petite structure se trouvant avec d'autres à la base du cerveau, l'ensemble contrôlant les émotions : le striatum ventral. Ces structures existent aussi chez les reptiles, et jouent un rôle dans les activités automatiques motrices, psychiques, et intellectuelles. De la même manière qu'il existe des structures nous permettant d'avoir une activité motrice inconsciente (on peut parler tout en conduisant), nous avons un inconscient psychique. Il est intéressant de noter que ces structures très anciennes s'activent pour une émotion aussi subtile.

De la même façon, des expériences ont été menées sur des singes avec une électrode implantée dans une unique cellule du cortex préfrontal. Ces singes apprennent à réaliser une action pour recevoir une récompense. L'enregistrement du neurone permet d'évaluer si ce neurone est actif ou non. Si la tâche est complexifiée et oblige le singe à effectuer un raisonnement abstrait, cette cellule nerveuse s'active de manière spécifique. Ce neurone encode donc des règles abstraites. La compréhension du cerveau dans ses grandes fonctions commence aussi à se faire à l'échelle cellulaire.

Une cartographie assez précise des circuits de cellules nerveuses activés et des fonctions aussi complexes que ce que l'on vient de décrire peut ainsi être réalisée. C'est très simplificateur dans la mesure où l'allumage de ces structures ne signifie pas forcément qu'elles sont un centre intégrateur.

Les malades présentant des désordres psychologiques dramatiques sont pour le moment traités avec des médicaments (anti-dépresseurs, anxiolytiques, neuroleptiques) mais cela représente une véritable camisole chimique. Chez des patients présentant un dysfonctionnement de l'attraction ou de la récompense (comme chez les toxicomanes, les pédophiles), on peut imaginer repérer les circuits de cellules participant à ces grandes fonctions intellectuelles et ici émotionnelles, affectives, pour trouver un médicament avec une action très sélective sur le circuit cérébral défectueux. Sans revenir au désastre de la psychochirurgie, on pourrait transposer ce qui a été fait sur les malades de Parkinson, c'est-à-dire l'utilisation d'une technique réversible, qui ne donne pas d'effet secondaire et qui est adaptable. Le développement d'une neurochirurgie du comportement, qui est actuellement du domaine de la recherche, peut se concevoir, dans des cas d'extrêmes sévérités et dans des conditions éthiques et juridiques réglementées. Il pourrait être possible par exemple de modifier de manière sélective des circuits de neurones pour soulager les patients.

Quelles disciplines sont mises en Suvre pour soulager les patients ? La neurophysiologie permet de comprendre le fonctionnement ou le dysfonctionnement des réseaux nerveux. Des préparations in vitro, des tranches de cerveau contenant quelques millions de neurones constituent des modèles simplificateurs. Des techniques très performantes sont mises en Suvre pour comprendre, par exemple, le phénomène épileptique et trouver des médicaments. Il faut cependant tenir compte du fait que les réseaux de neurones ne sont pas rigides comme un câblage informatique, mais peuvent se reconfigurer. Ce sont des assemblages plastiques, où les cellules repoussent et établissent de nouveaux contacts, contrairement à ce que l'on croyait dans le temps. Chaque cellule a de plus une mémoire personnelle. Il faut tirer profit de toutes ces propriétés pour essayer de soulager les malades avec des thérapeutiques adaptées pour chacune des cellules. D'autres disciplines telles que les neurosciences cognitives, la robotisation, l'informatique, la modélisation, la psychologie, l'anthropologie, la sociologie, la neuropsychologie et bien d'autres ont énormément à apporter au patient, et c'est un drame qu'existe un tel hiatus entre la faculté des lettres et celle des sciences. Des programmes de recherche en commun sont nécessaires. Les neurosciences cognitives tirent profit de l'avantage de l'homme par rapport aux modèles cellulaires ou animaux, du fait qu'il peut s'exprimer, ce qui procure des informations précieuses sur le vécu des individus et leur souffrance. La neuro-imagerie permet en outre de mesurer le volume du cerveau de certaines structures, leur fonction, d'étudier leur anatomie, voire leur chimie par spectro-IRM. La sémiologie (l'étude des signes cliniques de la maladie) est une science moins connue, mais apporte énormément, et permet de faire des diagnostics et de trouver des thérapeutiques originales.

Nous venons de montrer comment progresse notre compréhension du fonctionnement du cerveau à l'échelle des comportements, de son organisation et de son anatomie. Dans quelle mesure cela permet-il de trouver des médicaments ou des thérapies pour soulager les symptômes des malades, guérir, prévenir ou réparer ?

A l'heure actuelle, des vaccins, préviennent certaines maladies mais pas celles du cerveau. Les seuls outils disponibles pour guérir les maladies sont les antibiotiques. En outre, la chirurgie permet de réparer les fractures, et de retirer les tumeurs. Néanmoins, la médecine actuelle ne sait arrêter l'évolution ni du diabète, ni de l'arthérosclérose, ni d'aucune maladie neurodégénérative, même s'il est possible de soulager certains symptômes.

La neurodégenérescence est le résultat de deux phénomènes : une mort cellulaire d'une part sélective (des neurones dopaminergiques dans le cas de la maladie de Parkinson) et d'autre part lente, mais plus rapide que le viellissement normal d'une cellule. Une cellule peut mourir de deux manières : quand un tissu est brûlé, ou quand un abcès se forme, les cellules qui le composent meurent par nécrose, mais, dans les cas naturels, la cellule se suicide pour mourir, elle entre en apoptose. La plupart de nos neurones vivent toute notre vie, les cellules nerveuses ne meurent que très peu. Cependant leurs capacités diminuent. Dans la substance noire des patients atteints de Parkinson se trouvent trois types de neurones : des neurones sains vieillissants, quelques neurones en apoptose qui meurent en quelques jours et surtout des neurones malades, en état d'affaiblissement pathologique, qui meurent en quelques mois. En tant que pharmacologue, quel mécanisme analyser pour combattre pour arrêter l'évolution de la maladie ? Le vieillissement normal, l'apoptose, la mort pathologique ? Un grand nombre d'équipes travaillent sur l'apoptose, qui ne concerne pourtant qu'une petite partie de la mort cellulaire dans cette maladie.

La biologie moléculaire à notre disposition permet d'identifier et de comprendre le rôle des gènes qui codent les protéines, à la base de la vie cellulaire, et de leurs mutations. L'avancement actuel des connaissances montre cependant que le même gène peut être responsable de différentes maladies, et une même pathologie peut être causée par différents gènes. Il existe par exemple une maladie génétique dominante pour laquelle plus de quarante gènes ont été mis en cause. Il a été identifié une protéine (une ligase du protéasome) impliquée dans la nécessaire dégradation des protéines de la cellule qui est absente dans l'une des multiples formes de la maladie Parkinson. Néanmoins cette découverte ne permet pas de prévoir dans quel délai il sera possible de guérir la maladie. La compréhension d'une mutation et l'identification de la protéine anormale permettent d'attaquer la maladie sur un point précis mais chaque protéine a de multiples partenaires, ce qui rend la recherche encore plus difficile.

La biologie cellulaire envisage de modifier de manière spécifique le comportement de certaines cellules. Cependant les cellules malades ne représentent qu'une fraction de l'ensemble de l'organisme, et il est difficile de trouver des animaux mimant exactement les pathologies. Dans le cas de la maladie de Parkinson, les patients sont par exemple traités avec de la dopamine, ce qui permet de rétablir la transmission dopaminergique des cellules atteintes. D'autres médicaments comme les anxiolytiques ou les neuroleptiques modifient de manière connue le fonctionnement de certains neurones assez spécifiquement. Des thérapies utilisant des facteurs trophiques sont à l'étude. Ces substances produites naturellement au cours du développement du système nerveux favorisent la repousse neuronale.

La thérapie génique a pour objectif de travailler directement au niveau des gènes. L'idée est de remplacer le gène défectueux, in ou ex vivo. Dans le premier cas, l'objectif est de greffer le gène normal sur un vecteur particulier introduit dans le cerveau pour que l'échange de gènes se produise. Dans le second cas, il s'agit de modifier des cellules en culture et de les greffer par la suite. La thérapie cellulaire est envisagée de la même manière, dans l'optique de greffer de nouvelles cellules. L'ARN interférent a pour but d'agir sur l'intermédiaire entre le gène et la protéine

Ces concepts sont très intéressants sur le plan théorique, mais le cerveau est contrairement à beaucoup d'autres organes composé de tant de cellules différentes, dont on connaît mal les interactions, qu'il est chimérique de vouloir passer trop vite de la boite de Petri à l'homme.

La recherche scientifique doit concilier beaucoup d'impératifs à commencer par assurer une synergie entre des recherches cognitives et appliquées. La société a besoin, entre autre, de recherche finalisée, et il faut en même temps assurer la liberté de créer et la rentabilité industrielle. C'est le défi de l'interaction entre recherche fondamentale et recherche clinique. La recherche en neurosciences pose en outre des problèmes particuliers. Toutes ces études sont chères, et cela soulève des questions morales à l'échelle mondiale lorsque l'on sait que la tuberculose, le paludisme et le sida tuent par millions dans les pays en voie de développement. Dans les pays développés, les associations contre les maladies rares sont très puissantes, et trouvent beaucoup d'argent sur des sujets très spécifiques. Ainsi le budget de fonctionnement du Téléthon est supérieur à celui de l'INSERM ! Pour finir, la recherche sur le cerveau pose naturellement des problèmes éthiques considérables.

DOCUMENT       canal-u.tv     LIEN