Une collaboration entre une équipe de chercheurs français de l’Unité Inserm 862 « Neurocentre Magendie, Bordeaux » dirigée par Cyril Herry et une équipe de chercheur suisses du Friedrich Miescher Institute of Biomedical Research dirigée par Andreas Lüthi à l’Institut de recherche biomédicale Friedrich Miescher a montré, pour la première fois, que le cortex, la plus importante zone du cerveau qui est généralement associée à de hautes fonctions cognitives, est également une zone clé pour les apprentissages émotionnels. Cette étude initiée par les chercheurs suisses et publiée dans la revue Nature constitue un travail d’avant-garde en matière d’exploration des émotions dans le cerveau.

Les troubles anxieux constituent une famille de pathologies complexes touchant environ 10 % des adultes. Les patients atteints de ces troubles craignent certaines situations ou objets de manière exagérée sans proportion aucune avec le danger qu’ils présentent en réalité. L’amygdale, structure cérébrale profonde, joue un rôle clé dans le traitement de la peur et de l’anxiété. Son fonctionnement peut être perturbé en cas de troubles anxieux.

Bien que les chercheurs connaissent les neurones de l’amygdale et leur rôle dans l’expression de la peur, leur connaissance de l’implication d’autres régions du cerveau reste limitée. Or, il ne peut y avoir de peur sans stimulation sensorielle : avant d’avoir peur, nous entendons, nous voyons, nous sentons, nous goûtons ou nous ressentons quelque chose qui la déclenche. Ce signal sensoriel est notamment traité dans le cortex, région la plus vaste du cerveau.

Pour la première fois, des scientifiques français et suisses ont réussi à visualiser le trajet d’un stimulus sensoriel dans le cerveau lors de l’apprentissage de la peur et à identifier les circuits neuronaux sous-jacents.

Que se passe-t-il dans le cerveau ?

Au cours des expériences réalisées par les chercheurs, des souris ont appris à associer un son à un stimulus désagréable de sorte que le son lui-même devienne désagréable pour l’animal.

Les chercheurs ont utilisé l’imagerie calcique biphotonique afin de visualiser l’activité des neurones dans le cerveau au cours de ce processus d’apprentissage. Cette technique d’imagerie implique l’injection d’un indicateur chimique qui est ensuite absorbé par les neurones. Lorsque les neurones sont stimulés, les ions calcium pénètrent dans les cellules, où ils accroissent la brillance de l’indicateur, qui peut alors être détecté au microscope à balayage.

Dans des conditions normales les neurones du cortex auditif sont fortement inhibés. Au cours de l’apprentissage de peur, un microcircuit « dés-inhibiteur » au niveau du cortex s’active : Ainsi, pendant une courte fenêtre temporelle au cours de l’apprentissage, la libération d’acétylcholine dans le cortex permet l’activation de ce microcircuit et la désinhibition des cellules de projection excitatrices du cortex. Ainsi, lorsque l’animal perçoit un son pendant l’apprentissage de la peur, il sera traité de façon bien plus intense que dans des conditions normales ce qui favorise la formation de la mémoire. Toutes ces étapes ont été visualisées grâce aux techniques développées par les chercheurs.

Pour confirmer leurs découvertes, les chercheurs ont eu recours à une autre technique récente très innovante (l’optogénétique) pour perturber la dés-inhibition de façon sélective au cours de l’apprentissage. Lorsqu’ils ont testé la mémoire de leurs souris (c’est-à-dire l’association entre le son et le stimulus désagréable) le lendemain, ils ont observé une altération sévère de la mémoire démontrant directement que le phénomène de dés-inhibition corticale est indispensable à l’apprentissage de la peur.

La découverte de ce microcircuit désinhibiteur cortical, ouvre des perspectives cliniques intéressantes et les chercheurs peuvent désormais imaginer, dans des situations bien précises, comment empêcher qu’un traumatisme se mette en place et ne devienne pathologique.

Une étude multicentrique française coordonnée par le service d’Hépato-Gastroentérologie du CHU d’Amiens et l’équipe de recherche Inserm 24 « Alcoolisation précoce et vulnérabilité à la dépendance » (Université de Picardie), démontre l’efficacité d’un traitement associant un anti-oxydant et un anti-inflammatoire, chez 174 patients atteints d’hépatite alcoolique sévère. Leurs travaux sont publiés dans la revue The New England Journal of Medicine datée du 10 novembre 2011.

L’hépatite alcoolique aiguë sévère est une des formes les plus graves de la maladie alcoolique du foie, touchant des personnes ayant une consommation excessive et chronique d’alcool, généralement supérieure à 50 grammes d’alcool par jour (5 verres) pendant plus de 3 à 6 mois. La maladie est caractérisée par une défaillance du foie (une insuffisance hépatique) et une jaunisse intense (ictère), pouvant conduire à un coma par défaillance du foie (une encéphalopathie hépatique), puis de 40 à 45% de décès dans les 6 premiers mois. Le traitement de référence associe l’arrêt de la consommation d’alcool (abstinence alcoolique) et de la cortisone (corticothérapie de 1 mois), en raison du caractère très inflammatoire de la maladie. Malgré ce traitement, 30 à 35 % des malades ayant une hépatite alcoolique aiguë sévère meurent encore au terme d’un suivi de 6 mois, car le traitement par la cortisone reste insuffisant.

Le but de l’étude coordonnée par le Professeur Nguyen-Khac (CHU Amiens et Equipe de recherche Inserm) a été d’associer un traitement anti oxydant avec le traitement anti inflammatoire classique, compte tenu du déficit fréquent en capacité anti-oxydante du foie alcoolique déjà documenté, associé à l’inflammation. Les résultats montrent une amélioration de la survie des patients souffrant d’une hépatite alcoolique aiguë sévère et ayant reçu les 2 médicaments, avec significativement moins de décès à 1 mois de traitement par rapport au groupe ayant reçu la cortisone seule. La tolérance du traitement était bonne. Le nouveau médicament (N-acétylcystéine) est une très ancienne molécule, utilisée dans les hépatites dues à certains médicaments tels que le paracétamol, ou comme mucolytique pour fluidifier les sécrétions bronchiques, avec un coût très faible.

Ces résultats améliorent le pronostic vital de l’hépatite alcoolique aiguë sévère.

Pour porter son attention vers le monde, il faut « éteindre » momentanément une partie de soi, et c’est précisément ce que fait le cerveau. Mais pourquoi « éteindre » des neurones au moment où nous en avons le plus besoin ? Une équipe de chercheurs de l’Inserm dirigée par Jean Philippe Lachaux et Karim Jerbi (Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon) vient de démontrer qu’un réseau de neurones spécifiques appelé « réseau par défaut » fonctionne en permanence même lorsque nous n’avons rien à faire. Ils démontrent surtout que, lorsque nous devons nous concentrer, ce réseau perturbe la mise en route d’autres neurones spécialisés quand il n’est pas suffisamment désactivé. Ces travaux viennent d’être publiés dans The journal of neuroscience.

Lorsque nous portons notre attention vers ce qui nous entoure, certaines régions du cerveau s’activent : c’est le réseau de l’attention, bien connu des neurobiologistes. Mais d’autres régions interrompent dans le même temps leur activité, comme si elles gênaient d’ordinaire l’orientation de l’attention vers le monde extérieur. Ces régions forment un réseau très étudié en neurobiologie, et appelé communément « réseau par défaut », parce qu’il a longtemps semblé s’activer quand le cerveau n’a rien de particulier à faire. Cette interprétation a été raffinée par dix ans de recherche en neuroimagerie, qui ont fini par associer ce réseau mystérieux (« l’énergie noire du cerveau » selon l’un de ses découvreurs, Marcus Raichle) à de nombreux phénomènes intimes et privés de notre vie mentale : perception de soi, évocation de souvenirs, imagination, pensées …

Une étude réalisée par une équipe du Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (menée par Tomas Ossandon et dirigée par Jean-Philippe Lachaux, directeur de recherche à l’Inserm et Karim Jerbi, chargé de recherche à l’Inserm) vient de révéler comment ce réseau interfère avec notre capacité à porter attention, en mesurant pour la première fois l’activité des neurones du réseau par défaut dans le cerveau humain à l’échelle de la milliseconde; grâce à une collaboration avec le service d’épilepsie de Philippe Kahane à Grenoble.

Les résultats montrent sans ambigüité que lorsque nous cherchons un objet autour de nous, les neurones de ce réseau par défaut interrompent leur activité. Mais cette interruption ne dure que le temps strictement nécessaire à la recherche : aussitôt l’objet trouvé, et en un dixième de seconde à peine, le réseau par défaut reprend son activité comme avant. Et si parfois notre réseau par défaut ne se désactive pas suffisamment, nous mettons plus de temps pour trouver l’objet. Ces résultats attestent d’une compétition féroce au sein du cerveau pour nos ressources attentionnelles, qui, lorsqu’elles ne sont pas utilisées pour l’analyse active de notre environnement sensoriel, sont instantanément redirigées vers des processus mentaux plus internes. Le cerveau a donc horreur du vide et ne reste jamais sans rien faire, pas même pendant un dixième de seconde.

Des chercheurs de l’Inserm (Unité 968 « Institut de la Vision ») et du CNRS (laboratoire « Environnements et paléoenvironnements océaniques et continentaux (CNRS/Universités Bordeaux 1 et 4)) viennent d’identifier des agents protecteurs contre la neurotoxicité du mercure. Ces agents, appelés chimiokines, déjà connus pour leur rôle dans l’infection et l’inflammation, démontrent leur efficacité à protéger le cerveau des souris dont l’alimentation est contaminée par du mercure. Les résultats obtenus démontrent que le mercure peut provoquer une neuroinflammation, et que la chimiokine CCL2 agit comme un système d’alarme neuroprotecteur dans les déficits neuronaux induits par le mercure. Ces résultats viennent d’être publiés dans la revue Toxicological Sciences.

Les pollutions chimiques et industrielles restent présentes dans notre environnement et sont une inquiétude pour la santé humaine. Les métaux lourds représentent les agents les plus polluants, et parmi eux le mercure. Son dérivé, le méthylmercure (MeHg) agit sur différents organes (fonction rénale et de reproduction) et sur le cerveau.

Des chercheurs français menés par William Rostène, directeur de recherche Inserm en collaboration avec des équipes japonaises ont étudié les effets neurotoxiques du MeHg et le blocage possible de cette toxicité via un système physiologique, celui des chimiokines. La première originalité de ce travail repose sur le modèle expérimental utilisé qui a pu reproduire chez la souris l’intoxication alimentaire des amérindiens Wayanas vivant en Guyane (1). Une perte d’environ 30% des cellules nerveuses dans le cortex des souris contaminées par le MeHg a été observée dès 3 mois de traitement avec des croquettes contenant de la chair de poisson Aimara Hoplias contaminé péché en Guyane.

Le second aspect original de cette étude a porté sur le fait qu’une chimiokine, le CCL2, a un effet protecteur vis-à-vis de la neurotoxicité au mercure. Les chimiokines sont de petites protéines connues initialement pour participer, dans le système immunitaire, à la maturation et à la migration des leucocytes, en particulier au cours de l’infection et de l’inflammation. Cependant les auteurs de cette étude ont récemment montré que les cellules nerveuses (neurones et cellules gliales) pouvaient également fabriquer et libérer ces chimiokines, dont le CCL2, et jouer ainsi un rôle de neuromédiateur dans le cerveau. Les chercheurs ont observé que le MeHg induisait une diminution des concentrations en CCL2 dans le cortex ainsi qu’une activation des microglies. D’une manière intéressante, les souris dépourvues du gène CCL2 présentent déjà une perte des neurones de 30%, perte qui est exacerbée par le MeHg. Cela suggère que la présence de CCL2 est nécessaire à la survie neuronale dans des conditions normales. En complément de ces expériences in vivo, des études réalisées sur des cultures de neurones ont montré que le blocage de la transmission de CCL2 augmentait la mort neuronale induite par le MeHg via un mécanisme faisant intervenir le système d’oxydoréduction (gènes SOD et glutathion).

L’ensemble de ces résultats démontre que le MeHg peut provoquer une neuroinflammation et que la chimiokine CCL2 agit comme un système d’alarme neuroprotecteur dans les déficits neuronaux induits par le MeHg. Ils viennent compléter et confirmer d’autres études récentes montrant les effets toxiques du mercure sur le métabolisme énergique et ses effets neurotoxiques.

Note :
(1) Dans le bassin amazonien, les populations amérindiennes et riveraines de certains fleuves sont contaminées par le MeHg présent dans le poisson (Aimara hoplias), la chaîne alimentaire étant elle-même contaminée par l’activité d’orpaillage et par le lessivage des sols naturellement riches en mercure. En 2005, 84% des amérindiens Wayanas vivant sur les berges du haut Maroni en Guyane française présentaient une concentration en mercure dans les cheveux dépassant la limite fixée par l’Organisation Mondiale de la Santé (10 μg/g) selon Thierry Cardoso. Une étude de l’Inserm menée par Sylvaine Cordier et ses collaborateurs en 2002 et portant sur les enfants du Haut-Maroni a montré une association entre l’imprégnation mercurielle et des déficits cognitifs et moteurs.

Chercher un ami dans la foule ou éviter un danger soudain sont deux actions journalières qui reposent sur la qualité de notre attention visuospatiale. Michel Thiebaut de Schotten, chercheur à l’Inserm au centre de recherche en neurosciences de la Pitié Salpêtrière (Inserm, UPMC, CNRS) et ses collaborateurs, décrivent pour la première fois des connections cérébrales qui prédisent le degré de spécialisation de l’hémisphère droit dans le traitement des informations visuelles et spatiales. Ces données permettraient d’anticiper la récupération des fonctions visuospatiales chez les patients atteints de lésions cérébrales. Ces résultats sont accessibles dans une « brief communication » publiée dans la revue Nature Neuroscience.

Les mesures comportementales et l’imagerie cérébrale ont démontré que l’attention visuospatiale est une fonction spécialisée dans l’hémisphère cérébral droit chez les êtres humains. Néanmoins, les dommages de l’hémisphère gauche observés chez des patients souffrant d’une négligence visuospatiale suggèrent que cette fonction est bilatérale avec une dominance de l’hémisphère droit qui n’avait jusqu’alors jamais été décrite d’un point de vue anatomique.

Michel Thiebaut de Schotten, chercheur à l’Inserm et ses collaborateurs, décrivent les premières caractéristiques anatomiques de la dominance de l’hémisphère droit dans l’attention visuospatiale qui repose sur la capacité de répondre à des taches telles que chercher quelqu’un, éviter un danger…Pour ce faire, les chercheurs ont scanné le cerveau de participants sains avec une nouvelle technique d’analyse de l’imagerie par résonnance magnétique (IRM) qui permet d’explorer les connexions cérébrales. En parallèle, ils ont mesuré le degré de spécialisation de l’hémisphère cérébral droit avec des tests comportementaux.

En combinant ces deux approches, l’équipe de recherche a trouvé des connexions cérébrales dont la taille prédit le degré de spécialisation de l’hémisphère droit pour l’attention visuospatiale. « Nos résultats suggèrent également que, associé à cette spécialisation, le traitement visuospatial se fait à une vitesse différente dans chacun des deux hémisphères cérébraux, explique Michel Thiebaut de Schotten. La taille de ces connexions, ainsi que la vitesse de traitement visuospatial pourraient être des prédicteurs déterminants dans la récupération chez les patients neurolésés souffrant d’une négligence visuospatiale, » conclut-il.

Des recherches menées conjointement par l’équipe d’Alain Destée et Marie Christine Chartier-Harlin, au sein de l’Unité Mixte de Recherche Inserm 837 « Centre de recherche Jean Pierre Aubert » (Inserm / Université Lille 2 Droit et Santé/ CHRU) en collaboration avec des chercheurs canadiens ont permis d’identifier une mutation génétique qui est liée à l’apparition d’une forme familiale de la maladie de Parkinson transmise selon le mode autosomique dominant. Les détails de ces travaux sont publiés dans The American Journal of Human Genetics.

La maladie de Parkinson est la seconde maladie neurodégénérative, après la maladie d’Alzheimer. Les experts estiment que plus de 120 000 Français en sont atteints, près de 10% d’entre eux y étant génétiquement prédisposés. Les symptômes typiques sont un tremblement, une hypokinésie (une diminution des mouvements corporels), et une raideur. La maladie touche plus les hommes que les femmes et sa prévalence augmente avec l’âge.

Dans ce travail, les chercheurs ont tout d’abord montré au sein d’une famille que des marqueurs génétiques d’une région spécifique du chromosome 3 sont transmis en même temps que la maladie sur plusieurs générations, définissant ainsi une liaison génétique. Le séquençage des gènes de cette région a révélé une mutation qui est transmise avec la maladie, mais n’a pas été retrouvée chez plus de 3000 personnes en bonne santé. Par contre, cette mutation ainsi que d’autres (p.A502V, p.G686C, p.S1164R, p.R1197W) ont été retrouvées chez des patients parkinsoniens ayant une histoire familiale comme chez des malades présentant une maladie à corps de Lewy, et ce dans différentes régions du monde (Italie, Irlande, Pologne, Tunisie, Canada, Etats-Unis). La mutation identifiée par les chercheurs de l’Inserm, du CHRU de Lille et de l’Université Lille 2 entraîne un changement du facteur eIF4G1 (eukaryotic translation initiation factor 4-gamma) responsable de l’initiation de la traduction.

Bien que ces mutations du gène EIF4G1 soient rares, leur découverte est importante, car elle implique pour la première fois, le système d’initiation de traduction des ARN en protéines dans le développement d’un syndrome parkinsonien et pourrait aider à relier les formes héréditaires de la maladie et celles induites par des facteurs environnementaux voire peut être par des virus, dans une voie métabolique convergente.

« Grâce à cette découverte, les chercheurs pourront mieux analyser les voies métaboliques de la maladie de Parkinson au niveau moléculaire et ainsi mieux comprendre cette maladie. De plus, cette découverte apporte de nouveaux outils aux chercheurs. Ils pourront développer de nouveaux modèles et tester de potentielles thérapies ayant pour but de ralentir, voire arrêter cette maladie » explique Marie-Christine Chartier-Harlin qui a conduit les recherches à l’Inserm.

Lorsque des rats sont soumis à un stress intense, seuls ceux présentant une altération durable de la structure des neurones dans certaines régions du cerveau développent des symptômes dépressifs à la suite d’un nouvel épisode stressant. Ce résultat vient d’être mis en évidence par l’équipe, dirigée par Jean-Jacques Benoliel du Centre de Recherche de l’Institut du Cerveau et de la Moelle Epinière (UPMC Inserm U975 CNRS) à l’Hôpital de la Pitié-Salpêtrière. Leur étude a également permis de caractériser chez le rat un marqueur biologique fiable permettant de détecter la vulnérabilité à la dépression.

Ces résultats viennent d’être publiés dans The Journal of Neuroscience. Ils ouvrent de nouvelles perspectives pour reconnaître et prévenir la prédisposition à la dépression dans une population à risque.

La prédisposition à la dépression peut être d’origine génétique ou acquise, comme par exemple à la suite d’un stress intense (perte d’un proche, divorce) ou d’un stress continu (sur le lieu de travail par exemple). Chez certains sujets, ce n’est qu’à la suite d’un autre épisode stressant (même peu intense) que la dépression peut se déclencher. Ainsi, le premier stress laisserait une trace dans le cerveau, en modifiant les réseaux de neurones de façon durable. Ces individus sont considérés à risque, c’est-à-dire qu’ils présentent une forte probabilité de développer une dépression suite à un autre stress.

Parvenir à reconnaître ces populations à risque nécessite de caractériser la vulnérabilité à la dépression. Pour l’étudier, l’équipe de Jean-Jacques Benoliel s’est appuyée sur un modèle reproduisant un stress social intense chez le rat. Ce protocole induit une modification de la structure des neurones de certaines régions du cerveau, en particulier dans l’hippocampe, une zone impliquée dans de nombreux processus d’apprentissage et de mémorisation. En même temps, le taux de BDNF, une molécule impliquée dans la croissance des cellules, était fortement diminué dans cette région mais également dans le sang.

Après quelques semaines, la moitié des animaux stressés avaient retrouvé leur état normal, tandis que l’autre moitié avait conservé les modifications neuronales et un faible taux de BDNF. A la suite d’un nouveau stress de plus faible intensité, les symptômes dépressifs ne sont apparus que chez ce second groupe, l’identifiant comme population vulnérable. Les chercheurs ont alors caractérisé la mesure du taux de BDNF dans le sang comme marqueur biologique de la prédisposition à la dépression.

Cette étude ouvre de nouvelles perspectives visant à identifier au sein d’une population à risque les sujets prédisposés à développer une dépression. L’objectif est de permettre une thérapie, pharmacologique et/ou comportementale, précoce visant à prévenir le développement de la maladie.

Des chercheurs de l’Institut Pasteur et de l’Inserm, en collaboration avec le Centre de Biologie Cellulaire de Lyon, ont obtenu pour la première fois un modèle humain de neurone pour la maladie pédiatrique de Sanfilippo, un trouble neurodégénératif incurable. Ce modèle est un outil de choix pour étudier les mécanismes cellulaires à l’origine de la maladie et ainsi identifier des axes thérapeutiques. Le procédé employé, qui fait intervenir des cellules souches, pourra aussi être appliqué pour modéliser d’autres maladies, en particulier neurodégénératives. Ce travail fait l’objet d’une publication dans la revue Human Molecular Genetics.

La maladie de Sanfilippo, ou mucopolysaccharidose de type III, est la conséquence d’une accumulation de molécules appelées mucopolysaccharides dans plusieurs tissus de l’organisme. En raison d’une mutation génétique, le corps ne parvient plus à les éliminer et leur présence devient toxique, en particulier pour le cerveau. Les enfants atteints accusent un retard mental important qui se manifeste vers 3 ou 4 ans et meurent prématurément avant l’âge de 30 ans. Malheureusement, aucun traitement ne guérit le syndrome de Sanfilippo.

Jusqu’à présent, pour étudier la pathologie, seuls des modèles murins de neurones étaient disponibles : l’accès aux neurones des malades était impossible. L’équipe de Delphine Bohl, chercheuse au sein de l’unité mixte Institut Pasteur et Inserm Rétrovirus & Transfert Génétique, a obtenu pour la première fois un modèle humain de neurone pour la maladie de Sanfilippo. Ce dernier constitue un outil précieux pour lever les zones d’ombres qui subsistent sur les mécanismes qui conduisent aux troubles, mais aussi pour tester d’éventuels traitements.

Pour obtenir ce modèle, Delphine Bohl et ses collègues ont travaillé à partir de cellules de peau prélevées chez des patients atteints par la maladie de Sanfilippo. Dans un premier temps, ces cellules ont été reprogrammées en cellules souches dites « pluripotentes induites », capables de se différencier en n’importe quel type cellulaire de l’organisme. Les cellules souches ainsi obtenues ont ensuite été poussées à se différencier en neurones. Par la suite, les chercheurs ont montré que ces neurones développaient les défauts cellulaires caractéristiques de la maladie de Sanfilippo. Aujourd’hui, ces cellules malades constituent le premier modèle de neurone humain pour ce trouble neurodégénératif, et sont un outil puissant pour en étudier la physiopathologie chez l’enfant.

Le procédé utilisé par les chercheurs est exploitable pour la création de modèles expérimentaux humains d’autres maladies du cerveau. Actuellement, l’équipe de Delphine Bohl travaille au développement d’un modèle humain pour la Sclérose Latérale Amyotrophique, une autre maladie neurodégénérative

L’infertilité touche plusieurs millions de couples dans le monde ; en Europe, les experts prédisent qu’elle doublera ces dix prochaines années. Un nouvel acteur dans le contrôle de la fertilité vient d’être identifié, sa défaillance provoquant immanquablement un retard pubertaire ou une hypofertilité chez l’animal. C’est la conclusion à laquelle sont arrivés Vincent Prévot chercheur à l’Inserm et ses collaborateurs de l’Unité 837 « Centre de recherche Jean Pierre Aubert(Inserm / Université Lille 2 Droit et Santé) ». En effet, il s’avère qu’une hormone, la prostanglandine E2, libérée par les cellules gliales (1) dans l’environnement des neurones est indispensable pour déclencher toute la cascade conduisant à l’activation des fonctions de reproduction. Ces travaux publiés le 5 septembre 2011 dans le journal PNAS sont peut-être un premier pas dans le traitement des troubles de la fertilité d’origine centrale (aménorrhée d’origine hypothalamique, retard pubertaire, puberté précoce).

La fonction de reproduction est déterminée par des événements qui prennent place dans le cerveau. Au moment de la puberté, l’activation d’une poignée de neurones très spécialisés (les neurones à GnRH), localisés dans l’hypothalamus, conduit à une sécrétion pulsatile de gonadolibérine ou GnRH (Gonadotropin Releasing Hormone).

La sécrétion de GnRH stimule la synthèse et la libération d’hormone lutéinisante (LH) et d’hormone folliculostimulante (FSH). Ces hormones sont alors libérées dans la circulation générale pour promouvoir la croissance des organes sexuels secondaires au moment de la puberté. Elles fonctionnent ensuite tout au long de la vie pour assurer la fonction reproductive.

Depuis quelques années, les chercheurs pensaient que les neurones à GnRH recevaient des informations émanant de neurones situés dans leur environnement proche pour fonctionner. L’activation de ces neurones voisins constituerait l’élément déclencheur de l’augmentation de la sécrétion de GnRH nécessaire à la survenue de la puberté et de la fertilité.
Vincent Prévot, chercheur à l’Inserm et ses collaborateurs viennent de prouver que la libération d’une hormone (la prostaglandine E2 ou PGE2) par les cellules gliales est indispensable à l’activité électrique des neurones à GnRH. Ainsi l’activation de ces derniers dépendrait non seulement de l’activité électrique d’autres neurones mais aussi d’une hormone présente dans l’environnement glial des neurones.

Un dialogue nécessaire entre cellules gliales et neurones

La PGE2 située dans les cellules gliales (astrocytes) a un puissant effet excitateur sur l’activité électrique des neurones à GnRH étudiés par les chercheurs. A contrario, cette activité électrique est interrompue par l’inhibition de la synthèse de PGE2. Chez un animal avec un retard pubertaire dont les astrocytes sécrètent moins de PGE2, les neurones à GnRH n’ont pas d’activité électrique mesurable. L’ajout de PGE2 dans le milieu rétablit l’activité électrique du neurone et les fonctions de reproduction. Un nouvel acteur dans le contrôle de la fertilité vient donc d’être identifié, sa défaillance provoquant immanquablement retard pubertaire ou hypofertilité. Pour Vincent Prévot, « l’identification de cette hormone, en plus de dévoiler un rôle primordial pour les cellules gliales dans le contrôle d’une grande fonction biologique chez les mammifères ouvre de nouvelles pistes thérapeutiques pour le traitement des troubles de la fertilité ».

Note 
(1) Les cellules gliales sont dix fois plus nombreuses que les neurones. Elles comblent les espaces situés entre eux, sont au contact des vaisseaux sanguins ou encore forment la gaine de myéline de certains neurones. On sait maintenant qu’elles jouent un rôle clé dans la genèse, la propagation et le traitement de l’information nerveuse.

Comment apprendre le plus rapidement possible à exécuter des tâches motrices simples comme tricoter, jongler ou encore taper sur un clavier d’ordinateur ? Rien de plus simple : il suffit de vous récompenser par quelques euros. Mathias Pessiglione chercheur à l’Inserm et ses collaborateurs du CRICM (Centre de recherche de l’Institut du Cerveau et de la moelle épinière) viennent effectivement d’apporter la preuve scientifique que les récompenses monétaires améliorent l’apprentissage moteur chez l’homme. Cet effet passe par une libération accrue de dopamine dans le cerveau. Ces résultats sont publiés dans la revue Brain datée du 23 août 2011.

L’étude de Mathias Pessiglione, Stefano Palminteri et leurs collaborateurs a consisté à soumettre des volontaires au test suivant : regarder une image sur un écran représentant cinq touches d’un clavier d’ordinateur avec la consigne d’appuyer le plus rapidement possible sur 3 d’entre elles de manière simultanée. Une motivation financière est proposée à chaque exécution : 10 euros ou 10 centimes d’euros selon les cas. En proposant cet exercice, les chercheurs souhaitaient tester si une récompense financière pouvait influencer un apprentissage moteur.

Et le résultat est sans appel : les participants exécutent progressivement d’autant plus rapidement la tâche, qu’ils reçoivent la récompense la plus élevée (10 euros contre 10 centimes) même sans en être conscient. Ils ne savent effectivement pas à l’avance quel sera le montant de la récompense. « Une fois que nous avons fait ce constat, notre objectif a été d’essayer de comprendre ce qui se passait dans le cerveau des participants, explique Mathias Pessiglione, chercheur à l’Inserm. Nous avons fait l’hypothèse que le circuit de la dopamine pouvait être impliqué dans ces processus. » Il est en effet démontré depuis longtemps que la libération de dopamine permet de renforcer l’efficacité de certains neurones impliqués dans la coordination visuo-motrice (lien entre ce que je vois et ce que je fais).

Il fallait donc pour tester cette hypothèse, trouver des personnes chez qui la libération de dopamine était augmentée. C’est le cas des patients atteints de la maladie de Gilles de la Tourette. Cette maladie neurologique entraine des tics moteurs et vocaux involontaires, soudains, brefs et intermittents. Elle est caractérisée, entre autre, par une trop forte libération de dopamine dans le cerveau.

Les chercheurs de l’Inserm les ont donc soumis au même test consistant à appuyer le plus rapidement possible sur 3 touches de clavier d’ordinateur de manière simultanée. La moitié d’entre eux étaient traités par des médicaments bloquant le circuit de la dopamine (neuroleptiques) tandis que l’autre non.
Là encore le résultat est sans appel : lorsque la récompense monétaire est la plus élevée, les personnes sans traitement apprennent à exécuter la tâche bien plus rapidement que les personnes traitées et surtout plus rapidement que les volontaires sains.
Une dernière expérience a consisté à soumettre le test à des personnes présentant des troubles moteurs non liés à la dopamine (souffrant de torticolis spasmodique/dystonie focale). Leur rapidité à exécuter la tâche est comparable à celle des volontaires sains.

Ces travaux apportent la preuve scientifique que les récompenses monétaires améliorent l’apprentissage moteur chez l’homme et que cet effet passe par une libération accrue de dopamine dans le cerveau.

Ces résultats sont également un argument de plus en faveur d’un lien entre l’hyper dopaminergie des personnes atteintes du syndrome de Gilles de la Tourette et leurs tics moteurs. L’efficacité de molécules neuroleptiques atypiques (qui diminuent les tics sans altérer l’effet des récompenses chez les malades atteints de la maladie de Gilles de la Tourette) sont d’ores et déjà à l’étude par les chercheurs.