Moins de 5 min, c’est effectivement le temps que mettent nos différents organes vitaux (cœur et cerveau notamment) pour détecter puis adapter leur fonctionnement à un changement de lumière dans l’environnement. Tels sont les résultats d’une nouvelle étude publiée par Claude Gronfier neurobiologiste à l’Inserm et son équipe basée au Centre de recherche en neurosciences de Lyon. Ces travaux viennent d’être publiés dans la revue Frontiers in Neurosciences et dans le Journal of Pineal Research.

En traitant l’information lumineuse par des voies dédiées, la rétine des mammifères peut s’engager non seulement dans la vision mais aussi dans des réponses dites non visuelles comme la synchronisation de l’horloge biologique circadienne, l’augmentation de la température corporelle, du rythme cardiaque, la modulation de l’activité cérébrale ou encore la régulation du taux de mélatonine. Ce sont ces réponses non visuelles qui permettent par exemple à l’humain d’être éveillé le jour et de dormir la nuit. Jusqu’à présent très peu d’études se sont intéressées à la dynamique de ces différentes réponses, c’est-à-dire en combien de temps et de quelle manière les principales fonctions non visuelles de l’organisme réagissent à des changements lumineux.

28 adultes ont donc été soumis à plusieurs situations dans lesquelles les chercheurs de l’Inserm faisaient varier l’intensité de la lumière, sa couleur (bleue, rouge) et sa taille (surface de la rétine activée). Pendant toute la durée de l’expérience, les paramètres suivants étaient mesurés : température corporelle, variation du diamètre de la pupille, activité cérébrale, rythme cardiaque. Les chercheurs ont montré que la réponse de ces différentes fonctions est plus rapide que prévue. « Nous constatons que le cerveau, le cœur et la thermorégulation sont activés dans les 1 à 5 minutes suivant l’exposition à la lumière et que la plupart de ces réponses sont optimales dès des niveaux de lumière relativement bas, c’est-à-dire correspondant à une lumière tamisée (90 lux mélanopiques[1]) » explique Claude Gronfier. Dès les premières minutes, on détecte une augmentation du rythme cardiaque, une constriction pupillaire, l’augmentation de la température corporelle centrale et la diminution de l’activité cérébrale lente (propice à la somnolence et l’endormissement).

Malgré leur caractère expérimental, ces conclusions ont des implications directes dans la vie réelle. Le fait que l’exposition à la lumière – même de faible intensité – provoque des réactions quasi instantanées, pourrait contribuer à améliorer les protocoles de photothérapie des troubles de l’humeur et du sommeil. « En les rendant plus court, ils deviennent de fait plus pratiques et confortables », explique Claude Gronfier.

Par ailleurs, les chercheurs montrent dans cette expérience que le fait d’ajouter de la lumière dans la périphérie du champ visuel permet de stimuler certaines fonctions sans impacter la vision. « Nous pourrions également imaginer des dispositifs ou des technologies visant à moduler l’exposition à la lumière périphérique pour améliorer les réponses telles que la vigilance, les performances cognitives ou l’humeur, sans nuire à la performance visuelle ».

Enfin, l’efficacité élevée des expositions lumineuses de faible intensité et de courte durée sur les réponses de l’organisme s’ajoute à l’ensemble des preuves de l’influence néfaste sur le sommeil et sur la physiologie circadienne d’une exposition lumineuse avant de se coucher.

2 lux : c’est le niveau de lumière nécessaire pour inhiber la sécrétion de mélatonine

Dans un second article publié dans la revue, les chercheurs montrent que les effets de la lumière s’observent à des niveaux beaucoup plus faibles qu’imaginé soit à partir de 1.5 lux mélanopiques, ce qui confirme que les écrans auxquels nous sommes exposés le soir ont bien la capacité d’impacter négativement nos fonctions visuelles (inhibition du sommeil, retard de horloge biologique). Ces effets sur la mélatonine ne passent pas par les photorécepteurs classiques (cônes et bâtonnets) mais par les cellules à mélanopsine rétiniennes.

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La façon dont les gens prennent des décisions semble être parfois irréfléchie, voire même totalement irrationnelle. Une explication de ce comportement est que l’humain a tendance à préférer les informations qui confirment ses croyances et à occulter celles qui entrent en contradiction avec ces dernières, un phénomène appelé le biais de confirmation.

Dans de récents travaux publiés dans la revue PLoS Computational Biology, une équipe de chercheurs dirigée par Stefano Palminteri et Sarah-Jayne Blakemore, a testé 20 sujets à travers un test où il fallait faire un choix entre deux symboles rapportant chacun un nombre de points différents. Le but étant d’avoir le plus grand nombre de points possible. Les résultats de cette étude montent que les participants ont de meilleurs gains lorsque leur choix est suivi d’un retour d’expérience. De plus, c’est d’autant plus efficace lorsque le retour d’expérience est positif (« votre choix est le meilleur ») que lorsqu’il est négatif (« vous auriez gagné plus si vous aviez fait un choix différent »). Ce biais de confirmation freine la capacité des sujets à s’adapter au changement à tel point que le nombre total de points gagnés par les sujets les plus biaisés en était affecté. En conclusion, les gens prennent préférentiellement en compte les informations qui confirment leur choix par rapport à celles qui rentrent en contradiction avec celui-ci.

Selon Stefano Palminteri : « Ces résultats peuvent expliquer pourquoi les gens conservent de fausses croyances ou encore persistent dans des comportements à risque en termes de santé, en dépit d’informations évidentes et contradictoires. D’un autre côté, ce biais pourrait aussi permettre de maintenir une motivation et une estime de soi chez certaines personnes. ». Mieux connaitre les biais dans notre apprentissage pourrait nous permettre d’apprendre plus efficacement et d’être plus vigilant quant à notre penchant naturel à tirer des conclusions hâtives.

La sclérose en plaques est une maladie auto-immune et inflammatoire du système nerveux central. Elle touche généralement des personnes jeunes, chez qui elle est la première cause de handicap moteur non-traumatique. Les handicaps surviennent chez les patients soit de manière progressive, soit sous la forme de poussées entrecoupées de périodes de rémission.

A l’heure actuelle, l’imagerie IRM est largement utilisée pour le diagnostic et le suivi des patients atteints de sclérose en plaques. Cependant, il n’existe pas d’outil d’imagerie pouvant prédire l’apparition des poussées.

La sclérose en plaques et due, au moins en partie, au passage de cellules inflammatoires (lymphocytes notamment) dans le cerveau et la moelle épinière à travers la paroi des vaisseaux. Pour pouvoir traverser, les cellules se fixent à des molécules d’adhésion présentes à la surface de vaisseaux sanguins.

Les chercheurs de l’équipe « SpPrIng » dirigée par Fabian Docagne au sein de l’unité Inserm U1237 de Caen, ont développé une méthode d’IRM qui permet de suivre dans l’espace et dans le temps l’évolution de la maladie chez des souris présentant un modèle de sclérose en plaques. Pour cela, ils ont utilisé un outil constitué de billes de fer détectables par IRM se fixant sur les molécules d’adhésion.

Dans cette étude, publiée dans la revue PNAS, les auteurs montrent que cet outil d’IRM révèle le passage des cellules inflammatoires et permet ainsi de prédire la survenue d’une poussée chez les souris asymptomatiques et les rémissions chez des souris malades.

Cette technique pourrait à l’avenir être adaptée chez l’homme pour améliorer le pronostic et le suivi de la maladie chez les patients atteints de sclérose en plaques.

Sur cette image, on visualise en noir les billes de fer qui sont entrées dans la moelle épinière révélant ainsi une inflammation

Cette étude a bénéficié du soutien de l’ARSEP

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La dépression n’est pas seulement l’une des maladies les plus invalidantes au niveau mondial, elle est également associée à un risque accru de maladies cardiovasculaires, notamment de maladie coronarienne (angine de poitrine et infarctus du myocarde).

Selon une étude de l’Inserm menée chez 10 000 personnes suivies pendant plus de 20 ans, ce risque serait deux fois plus important si la dépression survient chez un employé ou un ouvrier que si elle survient chez un cadre. Ces données sont issues de la cohorte française Gazel, constituée des anciens employés de l’ex-EDF-GDF, et ont été analysées par une équipe multi-disciplinaire associant psychiatres, épidémiologistes et cardiologues.Les symptômes dépressifs ont été mesurés en 1993 puis chaque événement cardiaque survenu pendant le suivi a été soigneusement validé par un comité d’experts.

Cette étude montre que le risque cardiaque associé à la dépression est d’autant plus élevé que la position socio-professionnelle est basse. Elle montre également que ce risque n’est pas expliqué par les comportements de santé comme le tabagisme ou l’exercice physique, ce qui suggère que la dépression pourrait avoir un impact direct sur la santé cardiovasculaire.

Reste à comprendre pourquoi ces mécanismes seraient plus présents chez les employés et ouvriers que chez les cadres. Une plus grande réactivité au stress en cas de rang social perçu faible, comme illustrée par certaines études en neurosciences, constitue une piste plausible. Quoi qu’il en soit, ces résultats invitent à prêter particulièrement attention à la santé cardiovasculaire des personnes déprimées, d’autant plus qu’elles cumulent d’autres difficultés psycho-sociales.

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Prédire la sortie du coma suite à un arrêt cardiaque reste à ce jour, une interrogation à laquelle les médecins n’ont pas de réponse exacte. L’évaluation de l’éventuel réveil est effectuée essentiellement à l’aide d’examens cliniques répétés et de l’enregistrement de l’activité électrique cérébrale des patients hospitalisés en réanimation. Des chercheurs de l’Inserm (Unité Inserm 1214 Toulouse NeuroImaging Center), menés par Stein Silva, ont récemment mis au point une méthode utilisant l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et pouvant prédire la sortie du coma. Les résultats sont parus ce mois-ci dans Critical Care Medicine.

Le coma est un état de conscience sévère durant lequel un patient ne réagit à aucune stimulation, même douloureuse. Les causes responsables de cet état sont nombreuses. La suppression transitoire de la perfusion (ischémie) ou des apports en oxygène (anoxie), nécessaires au fonctionnement cérébral, peuvent également entrainer une altération de la conscience : cette situation observée en cas d’arrêt cardiaque, est une des premières causes des comas en France et dans le monde. Dans ce cas, l’interruption du flux sanguin induit par le dysfonctionnement cardiaque est à l’origine d’une agression massive et globale de l’ensemble des tissus cérébraux : la substance grise, comprenant l’ensemble des corps des cellules nerveuses cérébrales, les neurones, et la substance blanche, formée à partir des fibres nerveuses issues de ces neurones. Dans le cadre de cette étude, l’équipe de chercheurs menée par Stein Silva, a exploré l’idée suivante : l’arrêt cardiaque a-t-il un impact sur la structure cérébrale ? Si oui, le potentiel de récupération neurologique à partir du coma est-il lié à l’importance et l’étendue de cet impact ?

Afin d’étudier cette hypothèse, les chercheurs ont mesuré puis comparé grâce à l’IRM, le volume de la substance grise chez des patients dans le coma suite à un arrêt cardiaque ainsi que chez des sujets sains. Cette mesure a été faite à la fois au niveau de la substance grise situé dans le cortex cérébral et  au niveau des structures situées plus en profondeur dans le cerveau, dites sous-corticales, quelques jours après l’arrêt cardiaque. Les résultats montrent qu’une quantification précise du volume de matière grise au niveau du cerveau permet de mettre en évidence une atrophie cérébrale globale et précoce chez ces patients. 

Mais surtout, ces données indiquent que l’importance de cette atrophie, mesurée quelques jours après la survenue de l’arrêt cardiaque, est bien associée au potentiel de récupération neurologique des patients, évaluée un an après le début du coma. Plus cette atrophie est importante, moins le patient a de chance d’évoluer favorablement.

Au total, ces résultats apportent des éléments nouveaux à la compréhension des mécanismes biologiques nécessaires à création et au maintien de la conscience chez l’homme. Selon Stein Sliva : « ce travail ouvre des nouvelles pistes pour l’évaluation du pronostic de ces patients et permet d’envisager des thérapeutiques innovantes, centrées sur la protection et la modulation spécifique de certaines structures cérébrales impliquées dans l’émergence de la conscience après un arrêt cardiaque ».

Grâce aux récepteurs de notre nez, nous sommes en mesure d’identifier des milliers d’odeurs. Mais de nombreuses zones d’ombres persistent concernant les mécanismes en œuvre dans la transmission de l’information au cerveau. Les travaux menés par Alexander Fleischmann et ses collègues de l’Unité 1050 « Centre interdisciplinaire de recherche en biologie » (Collège de France/CNRS/Inserm) apportent une meilleure compréhension des réseaux neuronaux activés dans la perception d’une odeur.

Le numéro 32 du Magazine Science&Santé consacre un article à cette découverte.

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Certaines études indiquent que lorsque leur cerveau a souffert d’un manque d’oxygène, les bébés nés par césariennes seraient plus susceptibles de développer certains troubles mentaux dont la schizophrénie. Les chercheurs de l’Inserm ont voulu en savoir plus. Pour cela ils ont comparé deux populations de patients schizophrènes : nés par voie basse ou par césarienne, afin de déterminer les caractéristiques particulières liées au type d’accouchement.

L’étude a été réalisée sur 454 patients (de 32 ans en moyenne) ayant consulté au centre expert schizophrénie, dont 11 % sont nés par césarienne.

Les chercheurs n’ont pas trouvé de lien entre le type d’accouchement et les caractéristiques de la maladie : âge de début, sévérité, réponse aux traitements. Toutefois, ils ont observé un fonctionnement intellectuel plus faible chez les schizophrènes nés par césarienne, suggérant un lien avec une schizophrénie « neurodéveloppementale » où la maladie serait due à une altération de la maturité cérébrale.

Par contre, les patients nés par césarienne ont moins d’inflammation périphérique que les sujets nés par voie basse. Il a pourtant été montré précédemment que l’inflammation périphérique, réponse naturelle de l’organisme à un stress, peut devenir chronique chez les schizophrènes et entrainer des troubles cognitifs plus importants.

Ce paradoxe pourrait s’expliquer par le fait que ces patients aient un microbiote intestinal différent des sujets nés par voie basse, ce qui a été constaté par plusieurs études. Les études ultérieures, en analysant le profil des microbiotes, évalueront si la composition des bactéries du tube digestif peut influencer le poids ou le fonctionnement intellectuel des patients souffrant de schizophrénie.