L'essor de la neurologie comportementale
ALAIN PEREZ
Publié le : 13 mars 2008
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Deuxième volet de notre série sur le cerveau : comment les neurotransmetteurs expliquent des comportements comme la fidélité.
Mon client n'est pas responsable, Monsieur le juge. Son taux de sérotonine était tombé au plus bas.
- Cet argument n'est pas recevable par la Cour pour excuser ce comportement violent. Le nanocapteur biochimique intrathalamique de l'accusé lui a bel et bien indiqué qu'il devait se tenir tranquille en attendant sa prochaine injection thérapeutique. Il n'a pas tenu compte du bilan déficitaire de ses neurones sérotoninergiques
. »
Entendra-t-on un jour ce genre de dialogue dans un prétoire ? Une centaine de neuromédiateurs circulant dans le cerveau ont été identifiés à ce jour. Cette grande famille de protéines et de peptides joue un rôle essentiel dans les comportements et les sentiments éprouvés par les humains et des animaux.
Selon un processus classique dans le monde du vivant, ces messagers biochimiques excitent ou inhibent la réaction d'un organisme à un stimulus interne ou externe. Grossièrement, on peut comparer ce système à une automobile moderne. L'électronique prend en compte les paramètres moteurs (régime, température) et s'adapte à la demande du conducteur (accélération, freinage). En régime de croisière, un organisme vivant se stabilise autour d'une sorte de Nirvana baptisé « homéostasie ». Mais en cas de déséquilibre persistant, le risque de crise est réel.
« Il n'est pas exagéré de penser que la sérotonine est un ingrédient essentiel dans le chaudron de la violence »,
explique le neurobiologiste Jean-Didier Vincent dans son ouvrage « Le Coeur des autres (1) ».
Un mollusque très utile
Tous les systèmes biologiques possèdent des capacités d'adaptation à leur environnement indispensables à la survie de l'espèce. C'est le cas de l'aplysie, un mollusque qui a fait la réputation du prix Nobel de physiologie et de médecine en 2000, Eric Kandel. Lors de la remise du prix à Stockholm, le neurologue américain né à Vienne proposa même de partager sa distinction avec ce gastéropode, qu'il déclara être
« un animal très beau et très abouti ».
Question de goût, car cette sorte de limace qui rampe sur les algues du fond de la mer est vénéneuse et affligée d'une odeur fétide. Mais Eric Kandel a beaucoup à se faire pardonner de cet étrange animal, plus connu sous son nom de « lièvre de mer ». Au cours de sa carrière, il a sacrifié des milliers d'aplysies sur l'autel des neurosciences. De ces dissections est sortie une des théories les plus puissantes du moment : l'apprentissage est le résultat de stimulations successives qui fixent une information.
Vue sous la loupe du biologiste, l'aplysie présente deux avantages énormes. Son système nerveux central ne comprend qu'une vingtaine de milliers de cellules. C'est beaucoup mieux que le petit ver « C elegans » (lire « Les Echos » d'hier), mais des milliards de fois moins que le cerveau humain, qui relie 100 milliards de neurones par mille fois plus de liaisons. Le câblage neuronal de l'aplysie est donc un modèle de simplicité. Exemple : quand elle décide de fuir en lâchant un nuage d'aniline pour se protéger d'un prédateur, elle ne mobilise que quelques centaines de neurones. Selon Eric Kandel, malgré son apparente rusticité,
« la limace de mer est intelligente ».
Deuxième avantage, ses neurones sont les plus grands du règne animal, et donc faciles à observer. Un double signe du destin qui a permis au chercheur austro-américain de découvrir une des clefs du fonctionnement du cerveau : la mémorisation à court et à long terme fait appel à des processus différents liés à la plasticité synaptique.
« Alors que la mémoire à court terme n'implique aucune modification anatomique, la mémoire à long terme induit des changements stables »
, indique Eric Kandel.
L'hormone de la fidélité
Depuis des dizaines de millions d'années, le campagnol de la prairie vivait peinard dans les grandes plaines du Middlewest, sans rien demander à personne. En 2004, ce rongeur est devenu une vedette des neurosciences. C'est le chercheur américain Larry Young, de l'Emory University d'Atlanta, en Georgie, qui est à l'origine de cette promotion, dont le rongeur yankee se serait bien passé. Spécialisé en sciences du comportement, le scientifique américain a choisi une discipline fortement dosée en dynamite : la découverte des bases moléculaires conditionnant les comportements sociaux et affectifs. Il existe en fait plusieurs sous-groupes de campagnols. Certains sont volages et d'autres forment des couples fidèles pour la vie. Du point de vue darwinien, le second modèle n'est pas supérieur au premier. Du point de vue moral, chacun est libre de penser ce qu'il veut.
Larry Young a découvert que ce choix était en réalité dicté par la chimie et la génétique.
« Deux hormones, l'ocytocine et la vasopressine, agissant sur des récepteurs neuronaux spécifiques, sont à la base de ces comportements opposés »,
indique le chercheur américain. Le cerveau de l'espèce monogame (vivant dans la plaine) est équipé d'un grand nombre de neurones réceptifs à ces hormones, localisés dans deux zones du cerveau jouant un rôle majeur dans le circuit de la récompense : le noyau accumbens et le pallidum ventral.
En revanche, l'espèce polygame (vivant dans les collines) possède les caractéristiques inverses. L'injection de l'hormone antagoniste dans le cerveau bouleverse les couples. Les cavaleurs deviennent fidèles et les sages se mettent à déserter le foyer familial. Une étude plus fine a montré que le génome des mâles monogames possédait plus de gènes promoteurs de la vasopressine que leurs cousins frivoles. Selon Larry Young, ces marqueurs génétiques identifiés (microsatellites) sont largement responsables des comportements socio-sexuels des campagnols.
Comportement maternel
Des rongeurs à l'homme, il n'y a évidemment qu'un pas, mesurant tout au plus une centaine de million d'années. Les deux hormones contrôlant la vie affective des campagnols sont présentes chez les humains. Les comportements maternels sont similaires chez tous les mammifères et l'ocytocine joue un rôle clef dans l'accouchement de la femme. Selon l'équipe de Yehezkel Ben Ari, de l'Inserm à Marseille,
« le foetus est prévenu de l'imminence de l'accouchement afin de s'y préparer »
par cette hormone très puissante.
Larry Young va plus loin. Selon lui, ces neuropeptides jouent un rôle majeur dans les pathologies du cerveau et l'étude des animaux sociaux est d'une grande valeur pour décrypter ces phénomènes :
« Plusieurs études confirment le potentiel de ces molécules dans la modulation des comportements sociaux. Elles peuvent nous permettre de comprendre le fonctionnement neurobiologique du cerveau social. On peut aussi espérer déchiffrer leurs implications dans certaines maladies psychiatriques caractérisées par des déficits sociaux comme l'autisme ou la schizophrénie. »
Jugement partagé par Yves Christen, de la fondation Ipsen, qui estime qu'en matière de science de la cognition
« des espèces très éloignées de nous peuvent nous apporter des connaissances fondamentales
». Une chose est sûre, le cerveau n'est sûrement pas un supercalculateur biologique. Avec ses 2.200 cm2 de surface développée (2), le cortex humain est un réseau mouvant qui se reconfigure en permanence sous l'action des stimuli et de l'arrivée de neurones neufs. Cette organisation flexible paraît de surcroît essentiellement aléatoire. Comme l'indique Gerald Edelman, autre prix Nobel californien enseignant au Scripps Research Institute de La Jolla :
« Le cerveau n'est pas un ordinateur, et le monde n'est pas une cassette enregistrée. »
(1) Aux éditions Plon.(2) contre 500 cm2 pour le chimpanzé et 4 à 5 cm2 pour le rat.
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