Stimuler un certain amas de cellules nerveuses dans le cerveau d'une souris encourage une réaction timide à une menace perçue, alors que stimuler un amas voisin induit plutôt audace et courage. Explications.

Un texte d’Alain Labelle

Le chercheur Andrew Huberman et ses collègues de l’École de médecine de l’Université Stanford, aux États-Unis, ont identifié deux groupes adjacents de cellules nerveuses dans le cerveau de souris dont le niveau d’activation en présence d’une menace visuelle fait la différence entre une réponse timide et une réponse courageuse, voire féroce.

Situés au milieu du cerveau, ces deux amas envoient chacun des signaux à une région différente du cerveau, qui mènent donc à des comportements diamétralement opposés face à une même menace visuelle.

De plus, en modifiant les niveaux d’activation de ces groupes de cellules, les chercheurs ont réussi à changer le comportement d'une souris : elle « gèle », court se mettre à l’abri ou encore se tient sur ses pattes de façon agressive pour défier un prédateur simulé qui s’approche.

Ainsi, selon M. Huberman, trouver des moyens de modifier de façon non invasive l’équilibre entre les forces de signalisation de ces deux amas avant ou pendant des situations perçues comme menaçantes pourraient aider certaines personnes souffrant d’anxiété excessive, de phobies ou de troubles de stress post-traumatique à mener une vie plus normale.

Une vie de souris

Il y a beaucoup de menaces réelles dans la vie d’une souris, si bien que ce rongeur a évolué afin de les affronter du mieux qu’il le peut.

Par exemple, la souris a intrinsèquement peur des prédateurs aériens, comme le faucon ou la chouette qui descend en piqué sur elle. Lorsqu’une souris se trouve à découvert dans un champ et qu’elle perçoit un rapace au-dessus de sa tête, elle doit prendre une décision en une fraction de seconde : arrêter de bouger (ce qui rend sa détection plus difficile pour le prédateur), s’abriter dans un endroit couvert ou courir pour sauver sa vie.

Simuler une menace

Pour apprendre comment l’activité cérébrale change devant une telle menace visuelle, l’étudiante Lindsey Salay, auteure principale des travaux, a simulé l’approche d’un prédateur imminent en utilisant un scénario conçu il y a quelques années par le neurobiologiste Melis Yilmaz Balban, un autre chercheur postdoctoral du laboratoire de M.Huberman.

Il s’agit d’une chambre de la taille d’un aquarium de 20 gallons, avec un écran vidéo couvrant la majeure partie de son plafond. Cet écran au plafond peut afficher un disque noir en expansion qui simule l’approche aérienne d’un oiseau de proie.

En détail

C’est en observant les régions du cerveau les plus actives chez les souris exposées à ce « prédateur » (comparativement à des souris non exposées) que les chercheurs ont établi le rôle du thalamus médian ventral dans la réponse à une menace.

Les chercheurs ont ensuite cartographié les entrées et sorties de ce thalamus et ont constaté qu’il reçoit des signaux sensoriels provenant de régions du cerveau qui enregistrent ses états internes, comme les niveaux d’excitation. Mais contrairement à l’ensemble des intrants que reçoit ce thalamus, ses points de destination de sortie étaient remarquablement différents.

Les scientifiques ont aussi établi les destinations principales : l’amygdale baso-latérale et le cortex préfrontal.

D’autres recherches avaient déjà lié l’amygdale au traitement de la détection des menaces et de la peur, tandis que le cortex préfrontal avait été associé à des fonctions exécutives de haut niveau et à l’anxiété.

Une étude plus poussée a révélé que le tractus nerveux menant à l’amygdale baso-latérale émane d’un amas de cellules nerveuses dans le thalamus médian ventral appelé noyau xiphoïde. Le tractus qui mène au cortex préfrontal médial, ont appris les chercheurs, provient d’un groupe appelé le noyau reuniens, qui enveloppe le noyau xiphoïde.

Ensuite, les chercheurs ont modifié sélectivement des ensembles spécifiques de cellules nerveuses dans le cerveau des souris afin de stimuler ou d’inhiber la signalisation dans ces deux voies nerveuses. La stimulation exclusive de l’activité xiphoïde a augmenté de façon marquée la propension des souris à « geler » sur place en présence d’un prédateur.

Le fait de stimuler exclusivement l’activité dans le tractus allant du noyau reuniens au cortex préfrontal chez les souris exposées au stimulus du prédateur a radicalement augmenté une réponse rarement observée dans des conditions similaires dans la nature ou lors d’expériences antérieures : les souris se tenaient debout et secouaient la queue, des actions habituellement associée à l’agressivité de l’espèce.

Ce comportement « courageux » était un message clair et fort.

 Ces souris ont également couru davantage dans la zone ouverte de la chambre, par opposition à la simple course vers des cachettes pour les autres.

Une structure similaire chez l’humain

Le cerveau humain possède une structure similaire au thalamus médian ventral. Le Dr Huberman croit que la modulation de la signalisation de ce thalamus chez certaines personnes pourrait à terme augmenter leur flexibilité face au stress.

Ces travaux sont publiés dans le magazine Nature.

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