Cherchant à mieux comprendre les causes de la schizophrénie, Marie Odile Krebs, de l’Unité 894 Inserm – Université Paris Descartes « Centre de psychiatrie et neurosciences », à l’hôpital Sainte-Anneet Guy A. Rouleau de l’Université de Montréal (Canada) ont utilisé une nouvelle approche pour séquencer l’ADN d’individus atteints de schizophrénie. Le but des chercheurs était d’identifier des variations génétiques susceptibles d’être impliquées dans la schizophrénie. Se démarquant d’une approche « gène candidat », les analyses génétiques ont été faites en examinant l’ensemble de l’exome (1) d’individus atteints de schizophrénie et dont les parents ne montraient aucun signe de la maladie. Premiers résultats de « whole exome » dans la schizophrénie, ces travaux ont été publiés dans la revue Nature Genetics.

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La schizophrénie est une maladie chronique caractérisée par une vaste gamme de symptômes pouvant comprendre des hallucinations et idées délirantes, un retrait social et des troubles cognitifs. Elle touche, selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), 24 millions d’individus à travers le monde.

Afin d’identifier des mutations génétiques associées à la schizophrénie, l’étude menée en partie par les chercheurs de l’Inserm a consisté à analyser l’ensemble de l’exome, environ 20,000 gènes, chez chacun des 42 participants (individus affectés et parents respectifs) en se focalisant sur l’identification de mutations dites« de novo », c’est-à-dire présentes dans le matériel génétique des patients mais absentes chez leurs parents.

Les résultats obtenus démontrent que les mutations de novo sont plus fréquentes chez les individus atteints de schizophrénie que dans la population générale. La fréquence des mutations de novo observée expliquerait en partie le taux élevé de schizophrénie à l’échelle mondiale.

La plupart des gènes identifiés n’ont jamais été auparavant impliqués dans la schizophrénie et représentent donc de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles dans une maladie pour laquelle 30 % des personnes atteintes résistent au traitement.

La stratégie clinique développée par les chercheurs est nouvelle. Elle s’intéresse aux cas sans antécédents familiaux, souvent délaissés des études génétiques. Les mutations identifiées apparaissent dans de nombreux gènes différents et permettront de commencer à établir de nouveaux réseaux génétiques pour comprendre comment ces mutations prédisposent à la schizophrénie. « Nos résultats confortent l’idée qu’il n’existerait pas « une » mais « des » schizophrénies, hétérogénéité à laquelle les cliniciens sont quotidiennement confrontés » précise Marie Odile Krebs.

Ces travaux permettront de mieux comprendre cette maladie et apportent un regard nouveau sur la nature des anomalies génétiques pouvant causer la schizophrénie.

Note :
(1) L’exome correspond à l’intégralité des séquences exoniques du génome. Ces séquences sont transcrites en ARN messager puis traduites en protéines pour assurer le bon fonctionnement de l’organisme.

Grâce aux performances de son robot humanoïde, Nao (1), une équipe française de chercheurs a obtenu la 4e place dans le défi « Open Challenge » de RoboCup @ Home. Ce challenge est l’un des nombreux défis de la compétition internationale de robotique « Robocup » qui avait lieu du 5 au 11 juillet 2011 à Istanbul. Le secret de ce succès est le système cognitif du robot développé par l’équipe Inserm dirigée par Peter Ford Dominey, chercheur au CNRS dans l’Unité Inserm 846 « Institut Cellule souche et cerveau »).

L’objectif de la compétition de robotique « Robocup » est de créer une équipe de football robotisée capable de battre une équipe de football humaine d’ici 2050. En plus de la RoboCupSoccer, d’autres compétitions étaient organisées cette année à Istanbul : la RoboCupRescue, la RoboCupJunior et la RoboCup@Home (2). Cette dernière est consacrée aux robots domestiques capables d’effectuer des tâches ménagères. Une aubaine pour l’équipe de recherche de l’Inserm qui a pu participer à la compétition et tester ses derniers développements dans le cerveau de leur robot humanoïde.

Nettoyer une chambre à coucher, faire la vaisselle, le ménage…Tout ceci sera peut-être bientôt à portée de main des robots …Il suffira juste de leur apprendre. Le système cognitif développé par l’équipe Inserm de Peter Ford Dominey, chercheur au CNRS, permet ainsi à leur robot de comprendre un être humain par une simple discussion et d’apprendre de nouvelles tâches. Grâce à son échange avec l’homme, le robot apprend comment effectuer différentes actions utilisant la vision, la langue et la démonstration physique.

Au lieu d’employer des plans préétablis pré-instruits, le robot peut apprendre en temps réel par interaction directe avec un humain. Ce système cognitif a été développé au laboratoire « Robot Cognition Laboratory », dirigé par Peter Ford Dominey, directeur de recherche au CNRS.

« Il suffit d’expliquer à voix haute la tâche à exécuter » précise Peter Ford Dominey. Par exemple : je prends ce jouet, et tu ouvres la boite pour que je le range à l’intérieur. Le robot intègre alors la consigne, la répète et si cela est nécessaire demande à son interlocuteur de préciser (dans ce cas-là « Faut-il refermer la boite après avoir mis le jouet à l’intérieur ? »). Une fois cette première étape intégrée, le robot demande alors à son interlocuteur de lui apprendre à ouvrir et fermer la boite. Le professeur peut lui enseigner en exécutant lui-même la tâche ou en la faisant faire au robot ». Après ces deux étapes d’apprentissage, le robot devient parfaitement autonome et capable d’exécuter cette nouvelle tâche.

Percer les processus du cerveau humain

Le but de cette recherche est de comprendre les processus de cerveau humain et de les transférer progressivement dans les systèmes cognitifs pour des robots humanoïdes. Une des meilleures manières de tester les robots est de les mettre en compétition avec ceux développés par les meilleures équipes internationales.

« Nous pouvons encore améliorer notre connaissance du cerveau. Notre prochaine étape sera de permettre au robot de comprendre des phrases multiples dans un discours ou un dialogue, de représenter la signification des événements et leurs liens dans l’espace et le temps ». Les résultats de ces recherches pourraient également avoir un impact social et médical en proposant par exemple une aide à l’autonomie pour les personnes âgées ou handicapées, conclut Peter Ford Dominey. Le RCL est financé par les projets d’Union européenne CHRIS, Organic et EFAA, et des projets ANR Amorces et Comprendre. Ces projets unissent des laboratoires de recherche de France, d’Italie, du Royaume-Uni, d’Allemagne, de Belgique, et d’Autriche.

Présentée par : Christophe Bernard, neurobiologiste Inserm – L’épilepsie du lobe temporal est la forme d’épilepsie la plus fréquente chez l’adulte. Elle apparait le plus souvent après une agression du cerveau comme un traumatisme crânien ou une infection de type méningite. Christophe Bernard, directeur de recherche Inserm et son équipe marseillaise (Unité Inserm 751 « Epilepsie et cognition ») en collaboration avec une équipe américaine viennent de découvrir un gène clé dans le mécanisme de la transformation d’un cerveau sain en cerveau épileptique. Ce gène activé suite à l’agression initiale du cerveau contrôle l’expression de 1800 autres gènes dont les dérèglements participeraient à la construction d’un cerveau épileptique. En empêchant l’activité de ce « gène interrupteur » chez des rats, les bénéfices thérapeutiques sont immédiats. Ces travaux font l’objet d’une publication dans la revue Annals of Neurology.

L’épilepsie est la maladie neurologique la plus fréquente après la migraine. Elle touche 1-2 % de la population mondiale. L’épilepsie du lobe temporal (ELT) est la forme d’épilepsie la plus fréquente chez l’adulte. Elle est résistante à tout traitement pharmacologique dans 30 % des cas. De plus, l’ELT est souvent associée à des déficits de mémoire et d’apprentissage ainsi qu’à des états dépressifs ou anxieux. Ces désordres sont souvent vécus par les patients comme étant plus invalidants que les crises d’épilepsie elles-mêmes.

L’épilepsie du lobe temporal a souvent comme origine une agression du cerveau (méningite, traumatisme crânien, etc.). Des dizaines d’années peuvent s’écouler entre cette agression et l’apparition des premières crises. Cet intervalle libre permet d’envisager la recherche de traitements préventifs. Mais pour cela, il est essentiel de déterminer les mécanismes qui sont responsables de la transformation d’un cerveau « sain » en cerveau « épileptique » après une agression.

La recherche fondamentale a montré qu’une agression initiale du cerveau conduit à une réorganisation considérable des réseaux de neurones qui le composent. Cette réorganisation est responsable de l’apparition des crises et des désordres associés, comme les déficits de mémoire. Un des éléments le plus frappant de cette réorganisation est une modification de l’expression de milliers de gènes qui déterminent l’organisation fonctionnelle des cellules du cerveau. Chaque gène modifié constitue donc une cible thérapeutique potentielle. C’est la direction prise par la recherche fondamentale et pharmaceutique pendant de nombreuses années. Restaurer la fonction d’un gène pourrait être suffisant pour empêcher le développement de l’épilepsie. Mais ce type de stratégie – cible unique – n’est pas très efficace.

L’équipe « Epilepsie » dirigée par Christophe Bernard de l’Unité Inserm U751 à La Timone (Marseille), en collaboration avec une équipe américaine (Tallie Z. Baram, Université de Californie à Irvine) a voulu comprendre les mécanismes responsables de la réorganisation des gènes. « L’idée est que plus on agit en amont, plus le traitement sera efficace. » déclare le chercheur français.

Ils ont identifié un gène qui est activé par l’agression initiale, et qui, une fois activé, a la capacité de contrôler l’expression de 1800 autres gènes. Ce gène s’appelle NRSF (Neuron Restrictive Silencing Factor). La protéine NRSF ainsi générée va recruter d’autres protéines qui vont empêcher la lecture de l’ADN au niveau de certains gènes, et donc empêcher la production des protéines codées par ces gènes.

En utilisant des modèles animaux d’ELT, ils ont ensuite fabriqué et injecté des leurres chimiques (des peptides appelés oligodéoxynucléotides) qui captent et fixent la protéine NRSF produite, empêchant ainsi son action sur ses gènes cibles. Ce traitement permet de restaurer l’expression des gènes bloqués par NRSF, restaurer la production des protéines codées par ces gènes, et les fonctions assurées par ces protéines.

Ces leurres chimiques, injectés chez les animaux, ont un effet thérapeutique important : ralentissement de la progression de l’épilepsie, diminution du nombre de crises, et restauration d’une activité cérébrale (rythme thêta) qui joue un rôle central dans de nombreuses fonctions de mémorisation et d’apprentissage.

Il s’agit de la première identification d’un interrupteur majeur responsable de la transformation d’un cerveau « sain » en cerveau « épileptique » ; ce qui ouvre la voie aux traitements préventifs chez les personnes risquant de développer une épilepsie suite à une agression du cerveau.

© Inserm / C.Bernard

Le syndrome de l’intestin irritable (SII), un des troubles fonctionnels intestinaux, est caractérisé par des douleurs et/ou un inconfort abdominal. Des chercheurs du laboratoire CNRS/Inserm « Institut de génomique fonctionnelle » et de l’unité Inserm « Pharmacologie fondamentale et clinique de la douleur », en collaboration avec les universités de Montpellier et de Clermont Ferrand, ont découvert une cible potentielle dans le traitement des douleurs abdominales générées par ce syndrome. Pour la première fois, ils ont montré chez l’animal que des canaux présents en grand nombre dans les neurones situés le long du côlon sont impliqués dans les phénomènes d’hypersensibilité colique. Ces canaux pourraient constituer, dans un avenir proche, une cible alternative efficace dans la prise en charge des douleurs abdominales liées au SII et, plus largement, aux douleurs viscérales. Les résultats de ces travaux sont publiés sur le site internet de la revue PNAS.

On estime que le syndrome de l’intestin irritable touche environ 10 % de la population, principalement des femmes et il représente la cause principale de consultation en gastroentérologie. Ce syndrome est associé à d’autres syndromes ou symptômes en lien ou non à des perturbations de la sensibilité : fibromyalgie, migraine, fatigue chronique, dépression, anxiété, phobie… La complexité et l’absence de cause évidente de la maladie font que son traitement, par des constipants ou des laxatifs pour les troubles de motricité et par des antispasmodiques ou des antidépresseurs pour les douleurs abdominales, reste souvent d’efficacité limitée.

Des canaux situés sur… des neurones du côlon

Les chercheurs se sont intéressés à une cible potentielle du traitement de la douleur abdominale, la famille des canaux calciques (dépendants du voltage). Ces canaux jouent un rôle important dans l’excitabilité des neurones en s’ouvrant lorsqu’un signal électrique les stimule. Les chercheurs ont montré pour la première fois l’implication de certains canaux calciques, « les Cav 3.2 », dans les phénomènes de sensibilité colique. Ces canaux, localisés dans des neurones dont les terminaisons nerveuses se situent dans le côlon (Figure ci-dessous), ont déjà été mis en cause dans des douleurs provenant de territoires cutanés, d’articulations et de muscles.

e schéma montre qu’une injection de traceur fluorescent dans la paroi du côlon est capable de marquer les extrémités des neurones sensoriels qui innervent cette région. Par leur fluorescence orange, il est ensuite possible d’identifier au sein des ganglions sensoriels les neurones détectant la douleur dans le colon.

Aujourd’hui, l’équipe des laboratoires de l’Inserm et du CNRS révèle qu’en cas d’hypersensibilité colique à l’origine des douleurs abdominales, les canaux « Cav3.2 » sont surexprimés et fonctionnellement plus actifs dans les neurones du côlon par rapport à d’autres neurones.

Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont mis en place un dispositif innovant. Ils ont réussi à individualiser spécifiquement les neurones provenant de la muqueuse colique et constaté, in vitro, grâce à l’injection de marqueurs fluorescents, qu’ils contenaient beaucoup de ces canaux ioniques. En parallèle, ils ont utilisé un modèle mimant le syndrome de l’intestin irritable chez l’animal et mesuré cette fois-ci, in vivo, la sensibilité colique (mesures des crampes abdominales) en fonction de l’activité des canaux « Cav3.2 ».

« Lorsque l’activité de ces canaux est limitée soit par l’inhibition de leur synthèse soit en les bloquant à l’aide de substances pharmacologiques, la sensibilité colique diminue », souligne Emmanuel Bourinet, un des principaux auteurs de l’étude.

Bien que les mécanismes en jeu dans la suractivité des canaux soient mal connus, les chercheurs suggèrent que « ce n’est pas l’augmentation de leur synthèse qui est en cause mais la place stratégique de ces canaux, localisés en grand nombre sur la membrane des cellules, qui pourrait expliquer leur activité plus importante dans ces contextes douloureux ».

L’équipe de recherche tente aujourd’hui de « mieux préciser le rôle des canaux ioniques Cav3.2 impliqués dans les processus de sensibilisation en utilisant des bloqueurs spécifiques des canaux qui pourraient, dans un avenir proche, représenter des alternatives efficaces dans la prise en charge des douleurs abdominales liées au SII et plus généralement des douleurs viscérales » concluent les chercheurs.

Identification des neurones dans le colon © Inserm

On estime que la migraine touche 20% de la population générale soit, 11 millions de personnes en France. Pour la première fois, Tobias Kurth, directeur de recherche à l’unité Inserm 708 « Neuroépidémiologie » et ses collaborateurs internationaux, ont identifié trois gènes pour lesquels une variation génétique est associée à un risque accru de migraine dans la population générale. Ces résultats, obtenus à partir de données génétiques de 23 230 femmes migraineuses et non migraineuses puis confirmés par d’autres analyses incluant hommes et femmes, suggèrent l’existence de mécanismes communs aux différentes formes de migraines. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Genetics.

La migraine est une variété de maux de tête récurrents caractérisée par une forte intensité des douleurs et la survenue fréquente d’autres symptômes tels que des nausées et/ou une sensibilité à la lumière et au bruit. Elle touche 3 à 4 fois plus souvent les femmes que les hommes. Bien qu’une composante génétique ait été soupçonnée depuis très longtemps, seules des formes rares de migraine ont, jusque-là, été associées à l’expression de gènes.

Grâce à l’analyse des données génétiques de plus de 23 000 femmes qui ont participé à l’étude « Women’s Genome Health Study », dont plus de 5.000 migraineuses, Tobias Kurth, directeur de recherche à l’Inserm et ses collaborateurs ont identifié des associations entre la migraine et des variants de trois gènes : TRPM8, LRP1 et PRDM16. Ces associations génétiques ont été confirmées par l’analyse des données de trois études européennes indépendantes incluant des hommes et des femmes. « Les personnes présentant ces variations ont donc plus de risque de développer une migraine. Cette association est observée pour les différentes formes de migraines, ce qui montre l’importance de ces résultats de portée générale« , affirme Tobias Kurth.

Parmi ces trois gènes, deux gènes sont clairement associés à la migraine: d’une part, le gène TRPM8, exprimé dans les neurones, dont le rôle a été mis en évidence dans la sensibilité au froid et la douleur (une des composantes de la migraine), et d’autre part, le gène LRP1, exprimé dans tout le corps, qui interagit dans le système nerveux avec d’autres protéines qui modulent la transmission de signaux entre les neurones. Le 3e gène, PRDM16, semble jouer un rôle aussi bien dans la migraine que dans les autres maux de têtes.

Bien que les mécanismes de la migraine restent mal compris et ses causes sous-jacentes difficiles à cerner, l’identification de ces dénominateurs communs permet d’éclairer les origines biologiques de cette affection fréquente et invalidante » souligne Tobias Kurth. Les chercheurs encouragent désormais la communauté scientifique à mener des études qui permettraient d’expliquer les contributions précises de ces gènes car « cette pathologie pourrait être due à la perturbation de voies de signalisation communes aux différentes formes de migraines » conclue-t-il.

© Inserm Charles, Lucie

Tous les êtres humains seraient disposés à comprendre la géométrie élémentaire, indépendamment de leur culture ou de leur niveau d’éducation. Telle est la conclusion d’une étude réalisée par le CNRS, l’Inserm, le CEA, le Collège de France, l’université de Harvard ainsi que les universités Paris Descartes, Paris-Sud 11 et Paris 8 (1). Elle a été menée sur des Indiens d’Amazonie vivant dans un territoire isolé, n’ayant pas étudié la géométrie à l’école et dont la langue possède peu de vocabulaire géométrique. Leur compréhension intuitive des concepts géométriques élémentaires a été comparée à celle de populations ayant, au contraire, appris la géométrie à l’école. Les chercheurs ont ainsi mis en évidence que tous les êtres humains seraient capables de faire preuve d’intuitions en géométrie. Cette aptitude n’émergerait cependant qu’à partir de 6-7 ans. Elle pourrait être innée ou bien acquise jeune lorsque l’enfant appréhende l’espace qui l’entoure. Ces travaux sont publiés dans les PNAS.

La géométrie euclidienne permet de décrire l’espace en utilisant des plans, des sphères, des droites, des points, etc. Des « intuitions géométriques » peuvent-elles émerger chez tous les êtres humains, même en l’absence d’un apprentissage en géométrie ? Pour répondre à cette question, les chercheurs en sciences cognitives ont élaboré deux expériences permettant d’évaluer les performances en géométrie, quel que soit le niveau d’instruction. Le premier test consiste à répondre à des questions sur les propriétés abstraites des droites, en particulier leur caractère infini et leurs propriétés de parallélisme. Dans le second, il s’agit de compléter un triangle, en indiquant la position de son sommet ainsi que l’angle au niveau de ce sommet.

Pour mener à bien cette étude, il faut des participants n’ayant jamais étudié la géométrie à l’école, l’objectif étant de comparer leurs aptitudes à ces tests avec des personnes ayant appris cette discipline. Les chercheurs se sont intéressés à des Indiens Mundurucus, vivant en Amazonie dans un territoire isolé : 22 adultes et 8 enfants âgés de 7 à 13 ans. Certains participants n’avaient jamais été scolarisés, d’autres avaient été scolarisés pendant quelques années, mais aucun n’avait reçu d’instruction en géométrie. Afin d’introduire la géométrie auprès des Mundurucus, les scientifiques leur ont demandé d’imaginer deux mondes, l’un plat (« plan ») et le second rond (« sphère »), sur lesquels se trouvaient des villages (correspondant aux « points » en géométrie euclidienne) et des chemins (« droites »). Ils leur ont ensuite posé un ensemble de questions illustrées par des figures géométriques présentées sur un écran d’ordinateur. Les mêmes tests ont été soumis à une trentaine d’adultes et d’enfants originaires de France et des Etats-Unis, qui, contrairement aux Mundurucus, avaient étudié la géométrie à l’école.

Note
(1) Les deux chercheurs CNRS impliqués dans cette étude sont Véronique Izard du Laboratoire psychologie de la perception (CNRS / Université Paris Descartes) et Pierre Pica de l’unité « Structures formelles du langage » (CNRS / Université Paris 8). Ils l’ont réalisée en collaboration avec Stanislas Dehaene, professeur au Collège de France et directeur de l’unité de Neuroimagerie cognitive à NeuroSpin (Inserm / CEA / Université Paris-Sud 11) et Elizabeth Spelke, professeur à l’Université Harvard.

Un participant Mundurucu réalise la mesure d’un angle à l’aide d’un goniomètre posé sur une table. © Pierre Pica / CNRS

Il y a une vingtaine d’années, il a été montré que de nouveaux neurones pouvaient naître dans certaines régions du cerveau adulte tout au long de son existence. Cependant, la fonction de ces « néoneurones » est restée longtemps méconnue. Les travaux publiés cette semaine dans la revue Molecular Psychiatry par l’équipe d’Alexandre Surget et de Catherine Belzung (Unité Inserm 930 « Imagerie et cerveau », Tours) mettent en évidence que ces nouveaux neurones sont indispensables à l’action des antidépresseurs et au contrôle des hormones du stress.

La France est l’un des premiers consommateurs d’antidépresseurs par habitant au monde. Bien que l’efficacité de ces médicaments soit démontrée, les mécanismes d’action de ces molécules sont encore méconnus. Les scientifiques ont découvert un indice essentiel qui aide à expliquer comment fonctionnent les antidépresseurs : Il semble que tout dépende de la croissance de quelques nouveaux neurones et de leur aptitude à contrôler les hormones du stress.

Dans leur travail, les chercheurs ont exposé des souris à des situations de stress. Elles ont très vite développé les signes caractéristiques de la dépression : perte de poids, désintérêt pour les activités dites de plaisir (telle que la découverte d’un cookie au chocolat), altération de la régulation des hormones du stress, etc. De plus, les souris stressées, contrairement aux autres, présentent un arrêt de la production de nouveaux neurones à un endroit bien précis du cerveau : l’hippocampe. Pourquoi ? C’est la question à laquelle les scientifiques ont voulu répondre.

Fort de ces premières observations les chercheurs ont administré du Prozac aux animaux dépressifs pendant plusieurs semaines et ont observé en parallèle ce qui se passait au niveau des nouveaux neurones de l’hippocampe.

« D’un point de vue physique, bien que les souris soient toujours soumises à des situations de stress, le traitement antidépresseur fait son effet rapidement. Après quelques semaines leur comportement mais également les hormones du stress redeviennent normaux. Elles retrouvent notamment leur goût pour les cookies au chocolat ! » déclare Catherine Belzung. « Mais la découverte clé de notre travail se trouve au niveau de ce qui se passe dans le cerveau », ajoute la chercheuse.

En effet, aussi surprenant que cela puisse paraitre, les antidépresseurs augmentent la production de nouveaux neurones. Par ailleurs, après avoir détruit très spécifiquement, les nouveaux neurones de l’hippocampe grâce à des rayons X, les chercheurs se sont aperçus que le Prozac n’avait alors plus aucun effet sur les souris qui conservent alors tous les symptômes de la dépression.
Pour fonctionner, les antidépresseurs dépendent donc étroitement de la formation de nouveaux neurones par l’hippocampe. Dans l’article, les chercheurs montrent que ces nouveaux neurones permettent de remettre en route l’axe endocrinien du stress qui est justement détérioré dans la dépression. Les antidépresseurs agiraient donc en stimulant la production de nouveaux neurones, qui à leur tour, participent à la régulation du stress souvent à l’origine de la dépression.

« Cette découverte est importante et va bien au-delà de la dépression, car le stress cause aussi d’autres maux, comme l’anxiété, la douleur chronique, mais aussi le suicide » conclut Catherine Belzung.

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Au lever et au coucher, les hommes et les femmes n’ont pas les mêmes habitudes. Par exemple, on sait que les femmes ont tendance à se lever et se coucher plus tôt en moyenne que les hommes. Est-ce pour autant que l’homme et la femme ont une horloge biologique réglée différemment ? Des chercheurs américains en collaboration avec Claude Gronfier, chargé de recherche à l’Inserm, viennent de montrer que l’horloge biologique des femmes avance plus rapidement que celle des hommes. De plus, les femmes ont 2,5 fois plus de chance d’avoir un rythme circadien (circa: proche de, dies: 24h) inférieur à 24 heures. Ce décalage horaire pourrait expliquer pourquoi l’insomnie touche 50% plus de femmes que d’hommes. Les résultats de cette étude menée sur 157 personnes (52 hommes et 105 femmes) suivies dans un laboratoire américain spécialisé pendant un mois, sont disponibles en ligne sur le site de la revue PNAS.

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L’horloge biologique circadienne (circa: proche de, dies: 24h) est indispensable à la vie de tous les organismes vivants. Elle permet de rester synchronisé à la journée de 24 heures définie par l’alternance du jour et de la nuit. Toutes les grandes fonctions biologiques, sont, directement ou indirectement, contrôlées par ce système : le cycle veille-sommeil, le système cardiovasculaire, digestif et immunitaire mais aussi les sécrétions hormonales, les performances cognitives… La vitesse de l’horloge n’est pas exactement la même pour toutes les espèces. Chez l’Homme, le cerveau la règle entre 23h30 et 24h30. Tous les jours, les « pendules doivent donc être remises à l’heure » par la lumière, en particulier le cycle lumière-obscurité qui corrige, selon les individus, l’avance ou le retard par rapport à la durée du jour de 24 heures.

Dans cette étude réalisée dans un laboratoire américain (Harvard Med School, Boston, USA), les chercheurs ont mesuré la longueur du cycle de l’horloge circadienne intrinsèque de 52 femmes et 105 hommes, d’âges compris entre 18 et 74 ans. Les participants de l’étude ont été observés entre 2 et 6 semaines, dans un environnement spécial, en l’absence d’informations temporelles, pour déterminer la vitesse du cycle de leur horloge circadienne.

D’une part, l’équipe américaine en collaboration avec Claude Gronfier de l’Inserm, relève que la durée moyenne du cycle circadien est, en moyenne, très légèrement supérieure à 24 heures chez les hommes et les femmes, cela indépendamment de l’âge. D’autre part, l’étude apporte des éléments très nouveaux. L’horloge biologique circadienne des femmes est plus rapide que celle des hommes : la durée du cycle circadien des femmes est, en moyenne, plus court de 6 minutes par rapport a celui des hommes. De plus, les chercheurs ont conclu que les femmes ont 2.5 fois plus de chance que les hommes d’avoir un rythme circadien de moins de 24 heures. Pour ces dernières, cela signifie que la journée définie par l’horloge biologique est terminée avant que 24 heures ne soient écoulées. Ce décalage nécessite donc un réajustement de l’horloge tous les jours par rapport à la durée du jour de 24 heures.

« Ce résultat pourrait expliquer pourquoi les femmes se réveillent en moyenne plus tôt, explique Claude Gronfier. En effet, si le réajustement n’est pas effectif, l’horloge des femmes prend de l’avance chaque jour et elles ont envie de se coucher et de se lever un peu plus tôt que la veille. Dans la vie quotidienne, les femmes se couchent plus tard que ce que recommande leur horloge biologique mais celle-ci sonne toujours tôt. Cette désynchronisation entre l’heure biologique et l’heure réelle du coucher entrainerait une diminution de la durée du sommeil et des difficultés à s’endormir. Cela pourrait expliquer pourquoi l’insomnie a une prévalence beaucoup plus élevée parmi les femmes », suggère Claude Gronfier.

Les chercheurs mettent l’accent sur ce dernier point car « connaitre cette différence entre hommes et femmes permettrait d’adapter les stratégies thérapeutiques (photothérapie, mélatonine…) actuellement utilisées pour traiter les troubles des rythmes biologiques et du sommeil. On pourrait par exemple moduler l’heure d’administration et la dose selon le sexe » souligne Claude Gronfier.

La modification d’une zone cérébrale serait elle à l’origine de comportements suicidaires ? Pour la première fois, une étude de l’unité mixte de recherche (Inserm / Université Montpellier 1) « Neuropsychiatrie : recherche épidémiologique et clinique », coordonnée par Sylvaine Artero, chargée de recherche à l’Inserm, établit un lien entre l’atrophie d’une petite zone cérébrale qui relie les deux hémisphères cérébraux, et les comportements suicidaires. Les mesures cérébrales obtenues grâce à l’imagerie par résonance magnétique (IRM), chez 3 groupes de sujets âgés de 65 ans et plus, ont révélé que cette zone était significativement plus petite chez les personnes ayant déjà fait au moins une tentative de suicide. Pour autant, à ce stade, les chercheurs ne peuvent affirmer qu’il s’agit d’un lien de cause à effet. Les résultats de cette étude sont disponibles sur le site internet de la revue Biological psychiatry, à partir du 2 mai 2011.

Depuis quelques années, les chercheurs en psychiatrie s’attachent à mettre en évidence des anomalies cérébrales (structurales ou fonctionnelles) associées à une vulnérabilité aux comportements suicidaires et cela indépendamment des autres troubles psychiatriques co-existants. Le corps calleux (CC), la principale commissure reliant les hémisphères cérébraux, est constitué de nombreuses fibres nerveuses et a un rôle pivot dans l’intégration des informations et leur traitement. Cette zone a fait l’objet de plusieurs études montrant des liens entre des anomalies structurales du CC et des pathologies neuropsychiatriques (maladies neurodégénératives, autisme, schizophrénie, troubles bipolaires…) sans que le lien de cause à effet ne soit démontré.

Les 3 parties du corps calleux : en vert, la partie postérieure. Images obtenues grâce à l’imagerie par résonnance magnétique (IRM) © Reproduit avec la permission d’Elsevier à partir de l’article « Suicidal behavior is associated with reduced corpus callosum area », par Sylvaine Artero, Biological Psychiatry, 2011

Sylvaine Artero, chargée de recherche Inserm en collaboration avec l’équipe du Pr Philippe Courtet et des chercheurs australiens, viennent de mettre en évidence pour la première fois un lien entre une atrophie de la partie postérieure du corps calleux (CC) et les comportements suicidaires.
Pour parvenir à ce résultat, l’équipe a comparé les mesures du CC de 435 sujets âgés de 65 ans et plus issus de la cohorte ESPRIT (recrutés de 1999 à 2001).

Les chercheurs ont répartis les personnes en trois groupes suivant leur profil :

• les sujets ayant déjà fait au moins une tentative de suicide (21 personnes)

• les sujets dépressifs mais n’ayant jamais fait de tentative de suicide (180 personnes)

• les sujets ni dépressifs, ni suicidants2 (234 personnes).

Ils ont démontré, grâce à l’imagerie par résonance magnétique (IRM), que la partie postérieure du CC était significativement plus petite chez les suicidants (219,5 mm2) par rapport aux témoins sains (249,5 mm2) mais aussi aux témoins dépressifs (245,5 mm2). Cette étude démontre l’existence d’anomalies structurales du corps calleux associées aux comportements suicidaires chez des sujets âgés, concluent les chercheurs. Cependant, les auteurs de l’étude mettent en garde quant à la signification de cette association : « La relation de cause à effet entre une atrophie du CC et la survenue de comportements suicidaires reste encore à être confirmée par la mise en évidence des mécanismes cellulaires impliqués dans cette relation » précise Sylvaine Artero.

En

s’appuyant sur de précédentes études, les chercheurs émettent l’hypothèse d’un rôle possible du CC dans les mécanismes fonctionnels entrainant des conduites suicidaires. « L’atrophie du corps calleux pourrait contribuer à une connectivité inter-hémisphérique anormale et conduire à des dysfonctionnements des régions cérébrales impliquées dans les mécanismes des troubles de l’humeur incluant des anomalies cognitives comme des déficits dans la résolution de problèmes » suggère Sylvaine Artero.

L’équipe envisage de généraliser ce premier résultat, notamment par l’étude de la taille du CC de sujets plus jeunes. Pour les chercheurs, la confirmation de cette observation structurale dans d’autres populations désignerait le CC comme un des biomarqueurs potentiels de la vulnérabilité aux conduites suicidaires et ouvrirait la voie à de nouvelles études qui porteraient sur les mécanismes physiopathologiques.

Notes
(1) Pour toute demande de reproduction, contacter Elsevier
(2) Suicidants: Personnes ayant déjà fait une tentative de suicide

Selon Jérôme Epsztein, chercheur Inserm à Marseille (Unité 901 « Institut de neurobiologie de la méditerranée ») et ses collaborateurs, Michael Brecht de l’Université Humboldt de Berlin et Albert Lee de l’Institut Médical Howard Hugues en Virginie (USA), certains neurones possèdent des propriétés particulières qui permettent d’apprendre rapidement et facilement la cartographie des lieux, quels qu’ils soient. Dès que nous sommes placés dans un nouvel environnement, il suffit simplement que le cerveau active ces neurones particuliers, pour nous orienter très facilement. Les résultats de ce travail sont publiés le 14 avril 2011 dans la revue Neuron.

Connaître sa localisation dans son environnement est une fonction essentielle à la survie de l’individu. Que se passe-t-il réellement dans notre cerveau lorsque nous devons mémoriser les informations essentielles à notre orientation dans l’espace ? L’hippocampe chez l’homme comme chez l’animal joue un rôle central dans plusieurs formes de mémoire et notamment celle des lieux. En effet, on a découvert chez l’animal des neurones dans cette structure qui ne sont activés que lorsque l’animal se trouve dans un lieu donné de son environnement d’où le terme de « cellules de lieu ».

© Inserm, Ingrid Bureau

Malgré la découverte des cellules de lieu il y a plus de 40 ans, on ne savait toujours pas pourquoi certains neurones de l’hippocampe sont actifs dans un environnement donné alors que la majorité d’entres eux reste silencieux dans ce même environnement. Comment se fait la sélection des cellules qui participent à la cartographie d’un environnement donné (et potentiellement à sa mémorisation) ? C’est ce que Jérôme Epsztein à l’Inserm (Unité 901 « Inmed ») et ses collègues le Pr. Michael Brecht de l’Université Humboldt de Berlin et le Dr. Albert Lee de l’Institut Médical Howard Hugues en Virginie (USA) ont voulu comprendre en développant une nouvelle technique permettant d’enregistrer in vivo l’activité intracellulaire des cellules de lieu chez le rat pendant l’exploration de son espace environnant.

Contrairement aux techniques d’enregistrement classiquement utilisées chez l’animal en exploration qui ne permettent d’enregistrer que les messages envoyés par les cellules, cette technique très sensible permet d’enregistrer également les messages reçus par les neurones ainsi que des propriétés intrinsèques fondamentales des neurones. En utilisant cette technique, les chercheurs ont pu comparer très précisément les propriétés des cellules dites « de lieu » et dites « silencieuses » alors que l’animal explorait un environnement pour la première fois (et donc apprenait à s’y repérer).

Les enregistrements effectués par Jérôme Epsztein et ses collègues ont permis de mettre en évidence que, comme on le supposait, les cellules de lieu reçoivent plus de messages excitateurs que les cellules silencieuses dans un environnement donné. Cependant, ils ont également observé que les cellules de lieu ont des propriétés intrinsèques différentes des cellules silencieuses qui facilitent leur réponse à un stimulus donné.

De façon surprenante, des différences de propriétés intrinsèques ont pu être observées avant même que l’animal ne soit confronté à une nouvelle expérience à mémoriser. « Ainsi, certaines cellules de l’hippocampe seraient prédisposées à cartographier et potentiellement à mémoriser le prochain environnement exploré » déclare Jérome Epsztein principal auteur de cette étude.

Cependant, le cerveau est complexe et plastique, c’est-à-dire qu’il se réorganise à chaque instant en fonction des différentes sollicitations qu’il reçoit. « Nos travaux s’appliquent à l’étude du cerveau de ces animaux à un instant donné, explique Jérôme Epsztein. Il se peut qu’à un autre moment pour appréhender un environnement différent, les cellules silencieuses deviennent cellules de lieu suite à une modification de leurs propriétés intrinsèques ».

Ces travaux renforcent les connaissances du mécanisme complexe de la mise en mémoire de ce type l’information dans le cerveau en montrant un rôle potentiellement déterminant des propriétés intrinsèques dans la sélection des neurones qui participent à la formation des souvenirs.