Le secret du Pyrethrum enfin dévoilé

Le « pyrethrum » est une décoction des fleurs séchées de la famille des chrysanthèmes (Tanacetum cineraariifolium) connues depuis des centaines d’années pour ses propriétés toxiques à l’égard des moustiques et pour ses propriétés répulsives. La matière active toxique pour les insectes a été identifiée, largement étudiée et exploitée, il s’agit des pyréthrines I et II. Cependant l’effet légèrement répulsif de la décoction traditionnelle n’avait jamais été élucidé jusqu’à une étude récente plurinationale comprenant des biologistes américains, chinois, japonais et brésiliens (lien en fin de billet). Pour étudier les récepteurs olfactifs du moustique il s’agit d’un véritable défi car ces récepteurs se trouvent sur des cils microscopiques tapissant le tronc de l’antenne de l’insecte. Il a fallu mettre au point une technique électrophysiologique utilisant des électrodes microscopiques pour être capable de détecter le potentiel d’action des terminaisons nerveuses tapissées de récepteurs olfactifs. Le moustique utilisé dans cette étude a été l’anophèle gambiae après avoir vérifié que le gène codant pour la protéine réceptrice était bien conservé parmi les espèces de moustiques vecteurs de maladies virales ou parasitaires.

Au cours de cette étude il a été montré que bien que non répulsifs les pyrèthres eux-mêmes agissent au niveau des cils olfactifs des antennes du moustique en bloquant également les canaux sodium des terminaisons nerveuses de ces cils. Il a alors été nécessaire d’identifier le produit répulsif contenu dans l’extrait appelé pyrethrum puisque cet extrait de chrysanthèmes séchées ne semble pas lui-même présenter de propriétés répulsives. La molécule chimique identifiée est le (E)-beta-Farnesene (EBF) qui provoque une forte réponse électrophysiologique au niveau des cils sensoriels des antennes du moustique :

Ces travaux d’une minutie extrême ont donc ouvert la voie vers la synthèse de nouvelles classes de répulsifs comme par exemple le citronellyl cyclobutanecarboxylate récemment mis au point, un dérivé du citronellol. Source et illustrations : https://doi.org/10.1038/s41467-021-22847-0

Imagerie fonctionnelle par résonance magnétique et interactions sociales

L’effet sur l’activité cérébrale des interactions sociales est difficile à étudier directement. En général ces interactions sont étudiées indirectement en présentant par exemple des photos au sujet lorsque ce dernier est soumis à une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Toutes les études réalisées à ce jour souffrent donc de ce manque de connexion directe entre deux personnes puisque le sujet étudié n’est qu’un spectateur et non un acteur. Il est en effet difficile d’étudier l’état de fonctionnement du cerveau sans un contact direct, physique, entre deux personnes interagissant activement durant l’étude par imagerie fonctionnelle. Cet écueil a été résolu en construisant un appareil de résonance magnétique nucléaire suffisamment grand pour que deux personnes puissent être simultanément soumises à l’étude.

L’imagerie fonctionnelle consiste à suivre l’évolution de la consommation d’oxygène, en d’autres termes l’accroissement du métabolisme, dans certaines régions du cerveau, au cours de l’étude, ce qui se traduit par une accélération du flux sanguin que va détecter l’appareil d’imagerie. L’approche précédente avait consisté à placer chaque sujet dans un appareil IRM, un système de vidéo et de sonorisation permettant aux deux sujets d’interagir. Il manquait cependant le contact direct, c’est-à-dire une situation proche de la réalité, un appareil spécial d’un diamètre suffisant pour accueillir deux personnes se faisant face simultanément. La tête de chaque sujet est placée dans un bouclier comportant le bobinage entourant le crâne permettant le découplage du volume cérébral pour l’étude de l’hémodynamique de chaque cerveau au cours de l’interaction directe. Les sujets ont été choisi parmi des étudiants de l’Université de Turku en Finlande d’un âge moyen de 23 ans vivant une relation amoureuse, 7 couples hétérosexuels et 3 couples de femmes homosexuelles. Ce choix a permis d’étudier l’hémodynamique cérébrale directement au cours d’une interaction physique réelle.

Au cours de l’étude l’expérimentateur donnait l’ordre au deux sujets se trouvant visage contre visage d’avoir un contact physique direct pendant 30 secondes puis de rester sans contact pendant les 30 secondes suivantes, etc, … Durant chaque séquence l’une des deux personnes était « active » mais devait minimiser ses mouvements afin de ne pas perturber le champ magnétique. Les deux sujets devaient garder les yeux ouverts le battement des cils étant autorisé.

La figure ci-dessus illustre un résultat global concernant les deux sujets à qui était donné l’ordre oral d’entrer en contact physique pendant 30 secondes puis de cesser ce contact durant les 30 secondes suivantes, etc … Les composants indépendants des réponses au niveau des cortex (IC) varient selon l’ordre vocal (IC2) ou la phase de contact autorisée par l’opérateur (IC1). Le signal normalisé de la consommation d’oxygène n’est pas superposable pour ces deux situations et les zones du cortex impliquées sont également différentes. Dans le cas du contact physique (baiser léger tel qu’aucun mouvement notoire ne puisse perturber le champ magnétique) deux zones sont particulièrement actives, l’une au niveau du cortex somato-sensoriel et l’autre au niveau du cortex moteur. Par contre la stimulation vocale de l’opérateur se répercute vers les zones bilatérales du cortex auditif. Le dispositif du casque ne permettant pas de détecter en détail les changements intervenant au niveau du cortex préfrontal ces informations ont été partiellement perdues.

L’étape suivante consistera à mettre en œuvre un casque couvrant le front mais de telle manière que les deux sujets puissent échanger leurs regards et être en contact si possible labial. Les résultats de cette étude sont déjà fascinants et ont conduit l’Union européenne à encourager ces travaux par une aide financière substantielle.

Source et illustrations : http://dx.doi.org/10.1101/861252

Vous saurez tout sur les chatouilles …

Le rire n’est pas le propre de l’homme

Pourquoi on ne peut pas se chatouiller soi-même ? Aristote avait déjà noté que c’était impossible. Et pourquoi se met-on à rire quand quelqu’un vous chatouille ? Les chatouillements qui provoquent un rire hors de contrôle sont appelés gargalésie, et ceux qui sont agréables mais ne provoquent pas de rire la knimésie. J’ai découvert ces mots savants que je n’avais jamais entendu en lisant un article rapportant les travaux du Docteur Michael Brecht réalisés au centre de neurosciences de l’Université Humboldt à Berlin sur les rires des rats quand on leur chatouille le dos, le ventre ou la queue.

Le rire des rats (voir le film, lien en fin de billet) quand on les chatouille est inaudible car il s’agit de petits cris émis dans une fréquence (50 kHz) que l’oreille humaine ne perçoit pas. En enregistrant ces sons il a été possible de comprendre un peu ce qui se passait au niveau du comportement du rat qui en « redemande » tout simplement parce qu’il apprécie le rire provoqué par les chatouillements, le rire étant bon pour la santé comme pour les humains, c’est bien connu. Dans un environnement normal, le rat se laisse caresser mais si on le place dans une situation de stress : un éclairage violent par exemple, il ne réagit plus aux chatouilles. C’est aussi exactement comment cela se passe chez les êtres humains, en situation de stress les chatouilles ne sont plus agréables, ne font plus rire et sont insupportables. Un enfant ne se laisse pas chatouiller par un étranger qu’il ne connait pas, c’est bien connu aussi.

Tout se passe dans le cortex neurosensoriel. En implantant des électrodes dans le cerveau du rat une stimulation électrique déclenche un comportement analogue à celui provoqué par les chatouillements ainsi que le rire qui les accompagne. De plus, dans cette situation, le cerveau sécrète de la sérotonine, un neurotransmetteur jouant un rôle central dans les mécanismes de la récompense.

Source : Science, doi : 10.1126/science.aah5114 

Article aimablement communiqué par le Docteur Brecht qui est vivement remercié ici.

http://science.sciencemag.org/content/sci/suppl/2016/11/09/354.6313.757.DC1/aah5114s1.mp4

 

Le système nerveux périphérique et la mémoire

Il y a maintenant près de 40 ans que j’avais pour habitude de déjeuner d’un sandwich au bout de la terrasse du Salk Institute avec Francis Crick et nous devisions naturellement de science mais aussi de bien d’autres sujets. Francis était en quelque sorte un électron libre puisqu’il se contentait de penser. Sa préoccupation était le mécanisme de la mémoire, un vaste sujet inexploré à l’époque puisqu’il n’existait pas encore le puissant outil d’investigation de l’activité cérébrale qu’est devenue l’imagerie par résonance magnétique nucléaire fonctionnelle. Francis avait épousé Odile, à moitié française et à moitié britannique, il y avait bien longtemps. Odile était une artiste tout comme Françoise Gilot, l’épouse de Jonas Salk, qu’elle comptait parmi ses amis. Dans ce petit monde de scientifiques mêlant l’art et la science, somme toute deux disciplines qui parfois se rejoignent puisqu’il qu’Odile Crick créa, on dirait maintenant une vision d’artiste, l’image de la molécule d’ADN sur une feuille de papier, la science était elle-même considérée comme un art. Cette image de l’ADN fit la Une du journal Nature en 1953. Chez Jonas, parmi un certain nombre d’oeuvres de Picasso, se trouvaient aussi les oeuvres artistiques de Françoise Gilot et chez Francis il existait un harmonieux mélange de tableaux d’art moderne.

Exécuter une oeuvre d’art fait le plus souvent appel à la mémoire à moins de se limiter à un modèle ou à un bouquet de fleurs. Notre cerveau a en effet emmagasiné des milliers de milliers de clichés qu’une collection de disques durs de 2 téraoctets, ceux que j’utilise pour sauvegarder mes fichiers et dossiers, ne suffirait pas pour tous les mémoriser, car non seulement nous stockons des images mais également des sons, des odeurs comme le parfum d’une rose, et également l’ambiance de ces flashs de mémoire si on peut formuler les choses ainsi.

Francis avouait que la mémoire était un problème qui le surpassait et il se perdait en conjectures que les outils de la science de l’époque étaient incapables d’explorer. Depuis ces années les puissants moyens d’investigation à la disposition des neurobiologistes ont montré que le cerveau était un ensemble complexe d’aires individualisées qui sont toutes interconnectées. On pourrait dire que chaque cerveau humain est une sorte de réseau internet avec ses serveurs, ses zones de stockage qu’on appelle aujourd’hui le « cloud » et ses fibres, optiques pour l’internet, constituées de paquets de neurones spécialisés pour transmettre des informations d’une aire cérébrale à l’autre.

La mémoire se construit grâce à un agencement spatial d’interconnexions de neurones mais ce mécanisme de construction est encore largement inconnu. Ce que l’on connait schématiquement est le siège de la mémoire qui se situe dans le cortex préfrontal. Ce qui est également admis est que le sommeil favorise la consolidation de la mémoire récente. Encore faut-il que ce sommeil réponde à des critères bien précis pour que la mémoire puisse être consolidée. La mémoire explicite (aussi appelée associative) est consolidée par les phases de sommeil au cours desquelles le mouvement des yeux est lent tandis que la mémoire implicite (dite aussi inconsciente) est elle-même consolidée lors des phases de sommeil avec des mouvement oculaires rapides. Il est également reconnu que durant la phase de sommeil dite profonde au cours de laquelle la mémoire explicite est consolidée le rythme des battements cardiaques ralentit et la température du corps diminue. Mais ces modifications physiologiques sont commandées par le système nerveux autonome. Or ce système dit vagal projète des terminaisons jusqu’au cortex préfrontal. La situation étant par elle-même très complexe il s’est agi de tenter de trouver un effet du système vagal (nerfs parasympathiques) qui commande largement le sommeil et ses différentes phases sur le mécanisme de consolidation de la mémoire.

C’est ce qui a été montré par une équipe de neurophysiologies de l’Université de Californie à Riverside dirigée par le Docteur Sara Mednick et c’est un scoop car on ignorait jusqu’à ces travaux que le système nerveux autonome puisse avoir un tel effet sur la consolidation de la mémoire associative. Le système parasympathique commandant entre autres effets les battements du coeur, en suivant ces derniers et en effectuant des tests de mémorisation, l’équipe de Sara Mednick a pu montré que contrairement à ce qu’il était généralement admis le système nerveux autonome jouait un rôle essentiel dans le mécanisme de consolidation de la mémoire explicite. Il s’agit d’une observation mais le mécanisme intime de cette consolidation doit encore être exploré car on ne dispose que de peu d’éléments d’information sur les modifications biochimiques au niveau du cortex en dehors d’une augmentation remarquable de l’acétyle-choline au cours de la phase de sommeil paradoxal, un neuromédiateur considéré comme impliqué dans la plasticité neuronale. Le cerveau livre petit à petit ses secrets et les biologistes ont encore de longues années de travail devant eux. Si Francis Crick était encore de ce monde – il avait plus de soixante ans quand je partageais avec lui ces conversations mémorables et aurait eu 100 ans le 8 juin dernier – il serait tout simplement émerveillé …

Source : PNAS doi : 10.1073/pnas.1518202113 aimablement communiqué par le Docteur Mednick qui est ici chaleureusement remerciée. Illustrations Wikipedia et Françoise Gilot « Le coup de téléphone » (1952).

Note : Françoise Gilot fut la muse et l’amante de Pablo Picasso et la mère de ses enfants Claude et Paloma. Elle épousa Jonas Salk en 1970. Elle a aujourd’hui 95 ans et vit retirée à New-York.

Bernadette de Lourdes était-elle schizophrène ?

Les mystères de notre cerveau sont révélés à longueur d’année et de toute évidence les études faisant appel à l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle réservent encore des surprises. Par exemple en lisant un roman qui n’a pas été surpris de s’apercevoir que son cerveau lui parlait comme s’il « entendait » les dialogues tout en les lisant et cela pourtant dans un mutisme total. Pas vraiment total car, en suivant l’activité musculaire au niveau du larynx par électro-myographie, des biologistes se sont rendu compte que le cerveau du lecteur envoyait des signaux à l’aire du langage, l’aire de Broca, qui commande par un autre circuit cérébral les divers mouvements du larynx et éventuellement des lèvres. Et dans la vie quotidienne il en est de même : qui n’a pas entendu son cerveau lui répéter qu’il fallait acheter des poireaux au rayon légumes du supermarché. Il s’agit d’une sorte d’illusion auditive : on croit s’entendre comme on croit également voir quelque chose quand on ferme les yeux alors qu’il n’en est rien.

Pourtant, il s’agit de phénomènes qui ne sont pas du tout imaginaires. Ils sont la conséquence de fonctionnements discrets dans les interconnexions reliant différentes zones du cerveau remplissant des fonctions bien précises. Quand un enfant apprend à parler il apprend surtout à émettre des sons précis avec sa gorge, ses cordes vocales, sa langue et ses lèvres. Le langage est une série de sons et le cerveau mémorise ces derniers au cours de l’apprentissage de la parole pour que l’enfant construise ensuite des mots puis des phrases. Quand ce même enfant apprend à lire il lui arrive le plus souvent de « lire à haute voix » et dans ce cas il entend sa propre voix. Tout naturellement la lecture silencieuse pourrait supposer que les muscles impliqués dans le langage soient inactifs. En réalité il n’en est rien car si le lecteur n’émet aucun son audible son cerveau fonctionne cependant comme si il lisait à haute voix. Il existe dans le cerveau un ensemble de fibres nerveuses appelées le fasciculus arcuate qui relie l’aire de Wernicke, impliquée dans la compréhension du langage et de la lecture, à l’aire de Broca qui commande le langage.

Etudier l’interaction entre les aires de Wernicke et de Broca est a priori difficile puisque se parler à soi-même (en silence) est une action plutôt intime par définition. De plus envisager une telle investigation signifie qu’il va falloir recruter des sujets qui « entendent des voix » et d’autres qui serviront en quelque sorte de contrôles car ils n’ont jamais entendu se dire distinctement « poireaux » au supermarché. Pour les personnes qui entendent des voix, c’est-à-dire pas nécessairement leur propre voix, on parle d’hallucination auditive mais il peut s’agir seulement d’une forme de langage à soi-même (par exemple quand on lit un livre) qui n’a pas été reconnu comme tel. Les neurophysiologistes ont identifié avec précision que les aires du cerveau activées lors du langage, en particulier l’aire de Broca, qui sont également actives lors du langage à soi-même, le langage « intérieur ». En étudiant des sujets qui reconnaissaient avoir des hallucinations auditives récurrentes et en les comparant à des personnes qui faisaient seulement l’expérience somme toute courante de s’entendre parler à soi-même par l’approche d’imagerie fonctionnelle par résonance magnétique, des neurobiologistes finlandais se sont rendu compte qu’une autre aire du cerveau était impliquée dans l’hallucination auditive (voir le lien). Il s’agit de l’aire dite « motrice supplémentaire » qui a pour fonction de commander et de contrôler les mouvements musculaires comme par exemple la synchronisation des mains droite et gauche quand on écrit avec un ordinateur. Cette aire du cortex cérébral se trouve être partiellement mal activée chez un sujet souffrant d’hallucinations auditives avérées.

L’étude réalisée en Finlande à l’Université Aalto à Espoo a réuni 20 personnes dont 12 souffrant d’hallucinations auditives verbales effectivement perçues et décrites au corps médical, les autres sujets ne témoignant que de « voix intérieures » en parfaite mesure avec leur comportement quotidien.

Une différence notable par IRM fonctionnelle a été identifiée au niveau de l’activité de l’aire motrice supplémentaire alors que celle de l’aire de Broca ne semblait pas modifiée en comparant les personnes sujettes à des hallucinations auditives avec les personnes classées comme normales. Il s’est trouvé – ce n’était pas vraiment un hasard car il avait fallu sélectionner les individus à étudier – que 9 des 12 personnes sujettes à ces hallucination auditives verbales souffraient de schizophrénie. Elles entendaient des « voix » au cours d’épisodes d’hallucination de durées variables qui furent justement utilisées pour mettre en évidence une chute de l’activité de l’aire motrice supplémentaire comme cela est illustré par les clichés d’IRM fonctionnelle ci-dessus.

Si on avait disposé des techniques modernes d’investigation de l’activité cérébrale peut-être aurait-on interné Bernadette Soubiroux comme étant une schizophrène devant être isolée du reste de la population de même que le fut Camille Claudel selon la volonté de son très religieux frère Paul et Lourdes serait encore un petit village pyrénéen paisible …

Source et illustrations : doi : 10.1016/j.nicl.2012/09.007

Avec des transsexuelles la différence cérébrale des genres est enfin démontrée

Lors du dernier Congrès du European College of Neuropsychopharmacology qui a eu lieu à Amsterdam il y a quelques jours, une communication a fait état des modifications sur l’activité cérébrale qu’a entraîné l’administration de testostérone chez des femmes transsexuelles c’est-à-dire ayant choisi de devenir des hommes, tout du moins en apparence, il ne faut pas se leurrer … Il s’agit d’une première médicale car l’expérimentation directe chez des êtres humains est interdite. Ces volontaires à la transsexualité (voir note en fin de billet) se sont soumises de leur plein gré à des tests suivis par imagerie fonctionnelle à 7 Tesla (fMRI) concernant le langage et l’écriture et les résultats sont plutôt surprenants !

D’une manière générale les femmes sécrètent peu de testostérone et les traitements par cette hormone sexuelle masculine sont préconisées en cas de troubles de la libido, de troubles de l’identité sexuelle et dans certains cas de dépression nerveuse. Mais la testostérone joue également un rôle dans la maturation du cerveau au cours de la vie foetale et c’est pour cette raison que le cerveau des femmes ne fonctionne pas tout à fait de la même manière que celui des hommes, car un fœtus masculin sécrète de la testostérone, ce qui n’est pas le cas pour un fœtus féminin, c’est comme ça, tant pis pour la théorie du genre. Il en résulte des différences assez facilement quantifiables dans les mécanismes de l’élocution. Le langage est commandé par les aires cérébrales de Broca et de Wernicke. Ces deux régions du cortex sont connectées via des neurones situés dans la substance blanche et ces aires sont plus développées chez les femmes que chez les hommes. On peut dire que ce serait pour cette raison que les femmes papotent plus que les hommes mais ce n’est pas l’objet de ce billet :

Dix-huit femmes âgées de 22 à 33 ans, ayant choisi de se masculiniser et donc de suivre un traitement quotidien sur-dosé en testostérone ont été soumises par leur médecin universitaire traitant à une imagerie fonctionnelle avant le début de ce traitement puis 4 semaines après le début du dit traitement. Les résultats ont montré que les volumes des deux aires du cortex intervenant dans le langage ont très nettement diminué et que chez ces personnes la « fluidité » du langage a également été altérée. Parallèlement les connections neuronales entre les deux aires précitées se sont trouvées être renforcées. Sans vouloir enfoncer le clou, si la facilité d’élocution a diminué en raison de la décroissance du volume des aires cérébrales précitées, le renforcement des interconnexions entre ces deux aires a eu un effet favorable sur le processing sémantique et la compréhension du langage, caractéristiques plutôt masculines … Ces interconnexions renforcées ont ainsi partiellement réduit le déficit en matière grise des aires de Broca et de Wernicke.

C’est donc la première fois qu’une étude de ce genre (ici sans aucun jeu de mot) montre un effet de la testostérone sur l’aptitude au langage et une nette différence fonctionnelle entre femmes et hommes, différence soumise au statut hormonal sexuel. Le Docteur Andreas Hahn de L’Université Médicale de Vienne en Autriche, travaillant dans le service du Professeur Rupert Lanzenberger ne mâche pas ses mots : « On sait depuis quelque temps que des taux élevés de testostérone sont liés à une pauvreté en vocabulaire chez l’enfant et que la fluidité verbale diminue chez les transsexuels « femme-vers-homme » après un traitement par la testostérone. Ceci est en accord avec une diminution de la matière grise que nous avons observé. Ce qui fut pour nous une surprise est le renforcement de substance blanche dans ces aires du langage. Nous pensons que lorsqu’on se penche sur certaines aptitudes à maîtriser le langage, la perte de substance grise peut ne plus être contrebalancée par les interconnexions via la matière blanche ».

Pour terminer il est bien connu que l’apprentissage du langage diffère entre garçons et filles et qu’il est directement lié aux différences de maturation du cerveau. Cette intéressante étude indique donc clairement qu’à l’âge adulte les cerveaux des femmes diffèrent de ceux des hommes et elle explique aussi pourquoi les femmes ont une élocution plus facile et souvent plus affirmée que celle des hommes. Les femmes marquent au moins un point même si, pour les mêmes raisons, elles ont parfois des pannes de libido et sont plus souvent dépressives que les hommes … En effet les statistiques indiquent que les femmes sont deux fois plus dépressives que les hommes. La testostérone joue un rôle dans la recapture de la sérotonine au niveau du cerveau et a donc un effet direct sur l’état dépressif ou l’anxiété comme cela a été montré par tomographie par émission de positrons également à l’Université Médicale de Vienne ( http://dx.doi.org/10.1016/j.biopsych.2014.09.010 ).

Note : Toutes les personnes recrutées pour cette étude souffraient de troubles de l’identité sexuelle et étaient prises en charge par un service spécial du Département d’Obstétrique et de Gynécologie de l’Université de Vienne.

Sources : European College of Neuropsychopharmacology, et communications personnelles du Docteur Andreas Hahn. Illustration Wikipedia

Boire du lait ne peut qu’être bénéfique pour l’intégrité du cerveau …

C’est en parcourant les « News » des Université Américaines qu’on peut aisément trouver le récit de travaux scientifiques parfois encourageants. Je dois prévenir mes lecteurs que l’article dont je vais brièvement relater le contenu m’a interpellé favorablement. Il s’agit des effets bénéfiques du lait sur le cerveau, or comme je bois depuis des lustres un litre de lait entier chaque matin, autant dire que ma curiosité m’a pris par la main pour écrire ce billet. Comment le lait que je consomme sans modération peut-il être bénéfique pour le cerveau et également pour tout l’organisme ? Il a fallu mettre en œuvre tout l’équipement sophistiqué dont dispose l’école de médecine de l’Université du Kansas à Lawrence, KS capable de mesurer par résonance magnétique nucléaire les teneurs en certains métabolites dans les tissus. L’équipement utilisé est un appareil d’imagerie par résonance magnétique à haut champ capable de mettre en évidence les discrètes modifications du signal de l’atome d’hydrogène dans des molécules biologiques. Il faut que les signaux de l’appareil soient traités de manière à s’affranchir du bruit de fond de l’eau qui contient deux hydrogènes par molécule et dont l’intensité représente près de 99 % de ces signaux. Pour que le signal qu’on veut étudier puisse être détectable il faut utiliser un appareil d’imagerie dont le champ magnétique est d’au moins 3 tesla pour augmenter le rapport signal/bruit. On en déduit ensuite ce que les physico-chimistes appellent un déplacement chimique (chemical shift) du signal d’un atome d’hydrogène donné dans une molécule biologique par son environnement atomique, par exemple un atome de carbone, d’oxygène, d’azote ou de soufre. Chaque métabolite présente donc une signature caractéristique qui n’est parfaitement identifiée que si le champ magnétique appliqué est suffisamment élevé.

Quelle relation entre le lait et ses effets bénéfiques sur le cerveau ? Avec cette technique de spectroscopie in vivo extrêmement puissante une petite équipe de deux médecins, les Docteurs Sullivan et Choi, a montré que sans aucun doute possible, boire au moins trois verres de lait par jour non seulement maintenait la quantité de glutathion dans le cerveau mais avait tendance à l’augmenter. Certains de mes lecteurs risquent de décrocher mais il faut parler un peu du glutathion pour comprendre l’importance de cette découverte pas si fortuite qu’elle n’en a l’air puisque les études relatées ici ont été financées par le Dairy Research Institute, en français l’institut de recherche sur le lait et ses produits dérivés.

Le glutathion est une petite molécule biologique constituée d’un enchainement de trois acides aminés, glutamate, cystéine et glycine. Son rôle dans de nombreuses fonctions métaboliques essentielles est vital à plus d’un titre. L’une des autres missions clés du glutathion est de « chasser » les produits d’oxydation apparaissant dans une cellule vivante et cela en permanence car tout produit susceptible de présenter un pouvoir oxydant doit être éliminé sinon nous ressemblerions rapidement à une vieille voiture avec une carrosserie complètement rouillée. Les processus oxydatifs sont favorisés par de nombreux facteurs aussi bien externes, comme une alimentation déséquilibrée ou simplement une exposition exagérée au soleil mais également par des facteurs internes, stress, inflammations, infections et désordres métaboliques. Les espèces chimiques oxydées sont immédiatement neutralisées par le glutathion qui se trouve alors lui-même oxydé et ensuite régénéré par un mécanisme consommant de l’énergie. La vie de la cellule vivante a un prix et c’est pourquoi les quantités de glutathion sont phénoménalement élevées dans les cellules.

Pourquoi le lait est-il bénéfique à la santé ? C’est une évidence de rappeler qu’un nouveau-né, incapable de digérer un quelconque aliment autre que du lait, survit et grandit avec ce seul apport en nourriture. Le lait contient en effet toutes les vitamines dont on a besoin outre des acides gras, des sucres et des sels minéraux dont le calcium indispensable pour la croissance osseuse. Si on se penche sur la composition en acides aminés du lait, acides aminés provenant des protéines du lait, on s’aperçoit qu’il est particulièrement riche en acide glutamique. Or cet acide est l’un des trois constituants du glutathion, un tripeptide spécialement synthétisé à l’aide d’activités enzymatiques dédiées sans passer par la machinerie de synthèse des protéines, les ribosomes. Il s’agit d’une exception qu’on peut expliquer facilement dans la mesure où la cellule vivante à besoin de quantités massives de glutathion : glutamate-cystéine-glycine :

Avant cette étude réalisée au Hoglund Brain Imaging Center de l’Université du Kansas, on limitait les bienfaits du lait à l’apport en calcium, en matières grasses et en vitamines mais on ignorait l’effet bénéfique sur les teneurs cérébrales en glutathion. Il apparaît que cet effet pourrait être d’un grand secours pour contrecarrer les mécanismes d’inflammation et donc d’apparition d’espèces chimiques oxydées à la suite des perturbations induites par les maladies neurodégénératives telles que les maladies d’Alzheimer ou de Parkinson et d’autres démences d’origines encore mal identifiées.

Conclusion, pour vivre vieux, heureux et en bonne santé, buvons du lait et en abondance et puisque les quotas laitiers européens viennent d’être supprimés allons-y gaiement …

Source : University of Kansas News Desk et American Journal of Clinical Nutrition : doi: 10.3945/ajcn.114.096701

Comment l’ocytocine (l’hormone de l’amour) peut aider à traiter l’angoisse ?

 

Le « conditionnement » à la peur est un phénomène psychologique bien décrit dans la littérature spécialisée. Quand on a par exemple été victime d’un accident de la circulation, le moindre crissement de pneus ravive immédiatement des souvenirs désagréables. Certains sons ou images restent intimement gravés dans la mémoire et sont interconnectés avec les régions du cerveau impliquées dans la peur, l’angoisse ou la souffrance. Et cette mémoire des signaux nous met dans une situation dont la finalité est de fuir le danger ou de se protéger instinctivement. La réécriture dans le cerveau d’autres évènements ayant une signification inverse de celle de l’expérience passée de la peur n’efface pas complètement cette information et toute perception d’un danger ravive la « vieille » peur toujours présente. La peur dite ancestrale des araignées ou des rats est-elle transmise génétiquement ? Nul ne le sait, mais ce qui vient d’être précisé à l’Université de Bonn en Allemagne permet de préciser le mécanisme de ce qu’on appelle « l’extinction » progressive de la mémoire de la peur qui reste l’une des causes premières de l’anxiété quand ce processus d’extinction est partiellement déficient.

La maîtrise de cette « extinction » des souvenirs de peur constitue l’un des traitements centraux de l’anxiété. Par exemple une personne éprouvant une phobie non maîtrisable des araignées peut se soumettre à une sorte d’apprentissage lui permettant de réduire et de maîtriser cette phobie. Après s’être familiarisé avec des araignées – en images ou en courtes vidéos – le sujet peut finalement arriver à tenir une tarentule dans sa main, ayant appris ou plutôt pris conscience lors de cet apprentissage que la tarentule est une araignée certes repoussante mais tout à fait inoffensive. C’est cette maîtrise consciente du danger qui permet une guérison. Cependant l’apprentissage est très long et une rechute est toujours à craindre car la mémoire a gardé quelque part des traces de la peur originale. Le phénomène d’extinction n’est pas total comme lorsqu’on « écrase » un fichier avec un autre fichier dans un ordinateur. C’est la raison pour laquelle les thérapeutes cherchent à améliorer ce processus d’extinction afin de pouvoir mieux traiter des patients maladivement anxieux car l’anxiété ne concerne naturellement pas que les araignées !

L’hormone de l’amour ou ocytocine (voir le billet de ce blog du 13 octobre 2014) est aussi un puissant anxiolytique et c’est dans cette direction que des scientifiques du département de psychiatrie de l’Université de Bonn ont cherché à comprendre le mécanisme de la peur, sa mémorisation et le processus d’extinction. L’équipe dirigée par le Professeur René Hurlemann a exploré la réponse du cerveau au conditionnement pavlovien de l’extinction de la peur et de l’anxiété et parallèlement l’effet de l’ocytocine sur ce processus. Les sujets anxieux présentent en effet une sorte de découplage entre l’amygdale, première région du cerveau et le cortex préfrontal, l’autre région du cerveau, impliquées dans le « traitement cérébral » de l’anxiété. Etudier un effet de l’ocytocine est en effet relativement aisé dans la mesure où l’administration de cette hormone polypeptidique se fait par simple spray nasal. En effet l’ocytocine parcourt le trajets des nerfs olfactifs directement en contact avec l’extérieur et se retrouve immédiatement dans le cerveau sans pour autant que l’hypophyse ait participé à cet effet.

Soixante-deux sujets de sexe masculin en bonne santé, c’est-à-dire ne présentant pas de problèmes psychologiques et n’ayant pas utilisé de substances psychotropes, constituant un échantillon homogène selon une série de critères socio-économiques et non fumeurs, ont été choisis en les laissant dans l’ignorance de la nature des tests auxquels ils seraient soumis. Au cours du conditionnement des stimuli visuels neutres ou accompagnés d’une décharge électrique construisaient par effets répétés un réflexe dit de Pavlov en associant une image à l’aspect défavorable avec une décharge électrique. Cette première partie du test consistait donc à conditionner les sujets selon la terminologie de Pavlov.

La moitié des sujets étaient ensuite traités avec un spray nasal d’eau saline isotonique, les témoins placebo, ou d’une solution saline contenant de l’ocytocine. On leur faisait endurer une nouvelle série de tests mais en les soumettant également à une analyse par imagerie en résonance magnétique nucléaire fonctionnelle. Comme dans la première partie du test les images étaient montrées à l’aide d’un visionneur tridimensionnel attaché au visage comme ceux utilisés dans certains jeux vidéo. L’imagerie fonctionnelle fut basée sur le contraste dépendant du taux d’oxygène sanguin, une approche devenue maintenant classique pour suivre l’activité cérébrale. Durant la phase d’extinction plusieurs régions du cerveau semblent coopérer et cette activité est commandée par la partie droite de l’amygdale. Ce couplage fonctionnel n’est évident que durant la phase précoce de l’extinction. L’ocytocine amplifie ces connexions en particulier avec le cortex préfrontal droit mais réduit sensiblement l’activité au niveau de l’amygdale droit, le centre de la peur bien que cette même hormone ait tendance à exacerber la réponse à la peur des chocs électriques au début de la phase d’extinction.

Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles thérapies pour les sujets chroniquement anxieux d’autant plus que l’ocytocine peut également faciliter l’échange entre le patient et le médecin traitant et ainsi augmenter les chances de succès du traitement.

Dans les deux illustrations ci-dessus d’imagerie fonctionnelle par résonance magnétique basée sur la consommation d’oxygène les taches colorées résultent de la différence de contraste calculée entre les sujets traités avec de l’ocytocine (OXT) ou un placebo (PLC). Une région du cortex préfrontal droit (PFC) est fortement activée en présence d’ocytocine (ocytocine > placebo) alors qu’au contraire l’amygdale droit est moins activé en présence d’ocytocine (ocytocine < placebo). Ces résultats montrent pour la première fois quelles sont les régions du cerveau directement impliquées dans la perception de la peur, l’amygdale, et dans le processus d’extinction, le cortex préfrontal, et le rôle de l’ocytocine dans ces deux fonctions. L’exploration fine du fonctionnement du cerveau réserve donc encore bien des surprises !

Source : Biological Psychiatry ( http://dx.doi.org/10.1016/j.biopsych.2014.10.015 ) article aimablement communiqué par le Professeur René Hurlemann qui est vivement remercié ici, illustration tirées de l’article.

Un autre virus intervenant dans les maladies neurodégénératives ? Inattendu celui-là !

Qu’un virus pathogène pour les plantes devienne également dangereux pour un insecte, c’était du jamais vu (voir le lien sur ce blog) en l’occurrence le TRSV (tobacco ring spot virus) devenant pathogène pour les abeilles, mais qu’un virus s’attaquant aux algues devienne pathogène pour l’homme ça fait peur. Et ça fait d’autant plus peur que l’algue en question se trouve un peu de partout dans les eaux douces car il s’agit de la vulgaire chlorelle, une algue unicellulaire qui est la bête noire des aquariophiles. Le virus qui la parasite est relativement gros puisque son ADN comporte pas moins de trois cent vingt mille paires de bases et code pour plus de 375 protéines ce qui est assez remarquable pour un virus. Il s’agit d’un virus appelé chlorovirus puisqu’il affectionne la chlorelle et son nom est ATCV-1 pour Acanthocystis turfacea chlorella virus 1, c’est dit mais je ne le répéterai pas.

C’est en réalisant une étude de la flore microbienne et virale de l’oropharynx d’un échantillon de 92 personnes de la région de Baltimore à l’aide de puissantes techniques de séquençage d’ADN qu’on a trouvé chez 40 % de ces personnes la présence d’ATVC-1. Pourquoi un tel échantillon a été choisi, l’article scientifique qui décrit ces travaux ne le dit pas, toujours est-il que ces personnes subissaient pour d’autres raisons des tests permettant d’évaluer leurs fonctions cognitives sans autre précision sinon que leur âge moyen était d’une trentaine d’années et qu’ils étaient apparemment en parfaite santé. Sauf que les personnes porteuses du virus réussissaient légèrement moins bien le test bien connu consistant à relier avec des lignes tracées au crayon par ordre croissant des nombres disposés aléatoirement sur une feuille de papier. Il s’agit d’un test révélant la vitesse de reconnaissance visuelle associée à la motricité. Même si la différence était très faible et le nombre de personnes étudiées limité, il n’en fallut pourtant pas plus à l’équipe du Docteur Robert Yolken de la Johns Hopkins School of Medicine à Baltimore pour vérifier si des souris massivement infectées avec ce virus n’allaient pas présenter ce même type de symptôme plutôt inquiétant.

Il existe en effet toute une série de protocoles parfaitement bien définis pour étudier les fonctions cognitives des souris et leur évolution selon les conditions expérimentales. Deux tests montrèrent que les souris auxquelles ont avait inoculé le virus par voie orale étaient significativement plus lentes à réagir. Il s’agissait de tests de mémorisation spatiale d’un objet inconnu associé à un signal sonore ou électrique que des souris témoins reconnaissaient plus rapidement lorsqu’elles étaient soumise une deuxième fois au même test. La figure ci-dessous tirée de l’article paru dans les PNAS ( doi/10.1073/pnas.1418895111 ) montre que les performances des souris infectées avec le virus (barres pleines) sont moins bonnes que celles des souris témoins dans les deux tests de mémorisation spatiale et que les souris infectées manifestent une moins bonne attention aux objets nouveaux présentés, deux indications d’une dégradation certes légère mais significative de leurs fonctions cognitives générales.

Que se passe-t-il donc au niveau du cerveau en présence de ce virus ? Pour le savoir il y a un moyen devenu maintenant presque routinier avec les machines modernes d’analyse des acides nucléiques consistant à mesurer quelles sont les protéines, en particulier des enzymes, qui sont à un instant « t » synthétisées. Ce ne sont pas les protéines elles-mêmes dont on mesure l’abondance mais les ARN messagers en cours de traduction correspondant à ces protéines. Une fois l’échantillon de tissu préparé, une machine effectue tout le travail et on sait alors quelle voie métabolique a été altérée. Et les résultats obtenus sont carrément inquiétants ! Six mois après l’inoculation orale du virus, l’expression de près de 1000 gènes différents était significativement modifiée au niveau de l’hippocampe, la région du cerveau impliquée dans la mémorisation spatiale. L’expression d’un gène était particulièrement altéré (Cdk5) or une mauvaise régulation de ce gène est connue pour être impliquée dans certaines maladies neurodégénératives dont en particulier la maladie d’Alzheimer. Ce même gène est impliqué dans l’excrétion des neurotransmetteurs contenus dans les vésicules au niveau des synapses dont celles des neurones dopaminergiques. Or le déficit en dopamine est l’une des caractéristiques de la maladie de Parkinson. Pour l’instant cette étude n’a rien prouvé chez l’homme mais les résultats incontestables obtenus avec des souris au bout de six mois d’infection (on retrouve des antigènes viraux dans le sang des souris) sont alarmants dans la mesure où des chlorelles potentiellement infectées avec le virus ATVC-1 se trouvent dans n’importe quelle rivière, lac, étang ou même dans des aquariums. L’hypothèse virale de certaines perturbations cognitives et de maladies neurodégénératives n’est donc pas à exclure.

Arbre philogénétique des chlorovirus (cercle grisé) rapproché d’autres virus à ADN ( en caractères gras les virus pathogènes pour l’homme). HSV 1 et 2 : virus de l’herpès, PrV : virus de l’herpès du porc, VZV : virus de la varicelle, EBV : virus d’Epstein-Barr, HCMV, cytomegalovirus, VacV : virus de la vaccine, une forme atténuée de la variole, GPCMV : cytomégalovirus du cobaye, CbEPV : virus apparenté au virus de la vaccine infestant un papillon, FPV : virus de la fièvre aviaire du canard, AcNPV, HzNPV, LdNPV et BmNPV : poxvirus infestant des insectes dont le ver à soie, LCDV : virus infestant des poissons et ASFV : virus de la fièvre porcine africaine.

Source : PNAS. Je tiens à la disposition de mes lecteurs curieux l’article du PNAS (DOI ci-dessus) aimablement communiqué par une de mes lectrices. Illustration Chlorelles (Wikipedia), arbre phylogénétique : University of Nebraska (Digital Commons).

https://jacqueshenry.wordpress.com/2014/02/02/un-virus-des-plantes-pathogene-pour-les-abeilles-du-jamais-vu/

https://jacqueshenry.wordpress.com/2014/10/16/une-origine-intestinale-et-virale-de-la-maladie-de-parkinson/

Si vous perdez l’odorat (anosmie) préparez votre testament …

L’odorat est un des sens, il y en a 5 et c’est bien connu, jouant un rôle essentiel pour la santé et le comportement. Par exemple, c’est avec l’odorat que l’on maintient un bon appétit, il suffit de sentir le fumet d’un bœuf bourguignon mijotant doucement pour avoir une envie soudaine de se mettre à table surtout si cette préparation est accompagnée d’un bon vin rouge que le nez appréciera. Mais l’odorat remplit d’autres fonctions, il est important pour détecter des odeurs dangereuses, il est associé à la mémoire, les émotions et les relations intimes. Le bon fonctionnement de l’odorat dépend de la bonne régénération du neuro-épithélium olfactif qui est lié directement au bulbe rachidien et à l’hippocampe. Les terminaisons nerveuses olfactives sont les seuls nerfs exposés au milieu extérieur. La perte d’odorat, l’anosmie en terme savants, pouvait donc être le signe précurseur d’un dysfonctionnement neuronal, encore fallait-il le prouver car le vieillissement général de l’organisme peut également conduire à des troubles de l’odorat et bien d’autres facteurs influent sur la « santé » du cerveau. Partant de cette hypothèse, l’anosmie peut donc constituer l’un des signes avant-coureurs des maladies neuro-dégénératives telles que les maladies d’Alzheimer ou de Parkinson.

Pour répondre à cette question, il fallait donc disposer d’un échantillon suffisamment grand de sujets étudiés sur une longue période avec toutes les données médicales permettant de procéder à des analyses statistiques qui ne soient pas biaisées par d’autres facteurs.

Le programme national américain de suivi de la santé des personnes vieillissantes a donc en 2005-2006 interviewé 3005 personnes (1454 hommes et 1551 femmes) âgées de 57 à 85 ans et cinq ans plus tard, ces mêmes personnes ont été à nouveau sollicitées, elles avaient exprimé par écrit leur consentement pour participer à l’étude. La capacité olfactive avait été déterminée par des tests précis en présentant des lamelles de papier buvard imprégnées de substances odorantes, comme ce que font les parfumeurs. Les odeurs suivantes furent utilisées : rose, cuir, orange, poisson et menthe. Selon les erreurs d’identification les sujets furent classés en anosmiques (4 ou 5 erreurs), hyposmiques (2 ou 3 erreurs) et normosmiques (0 – 1 erreur). Lors de la deuxième vague d’interviews et de recensement de la mortalité, cinq années plus tard, 430 personnes étaient décédées et sur l’ensemble des 3005 personnes initialement interviewées, seules 2918 furent finalement prises en compte pour l’analyse statistique finale. Cette analyse fut conduite conformément aux règles communément admises quand il s’agit d’approche multifactorielle, sachant que l’évaluation de l’odorat est une variable indépendante des sujets alors que les causes des décès ne le sont pas comme l’âge, l’indice de masse corporelle ou encore le niveau social et enfin l’origine ethnique des sujets. Bref, en s’entourant de toutes les précautions d’analyse, il est finalement apparu une remarquable corrélation entre le degré d’anosmie et la mortalité :

Comme les causes de morbidité sont multifactorielles, l’analyse a permis de classer les risques de mortalité selon les degrés d’anosmie, les nombres d’erreurs d’appréciation des odeurs, connaissant les dossiers médicaux de tous les sujets décédés après 5 années :

Encore une fois l’anosmie ressort clairement comme étant significativement liée aux décès. On ne meurt pas d’anosmie mais ce symptôme est donc avant-coureur d’une dégénérescence cérébrale conduisant dans les cinq ans à la mort. Note : la figure montre les effets sur la mortalité à 5 ans selon les divers facteurs de morbidité étudiés (il s’agit d’un forest plot) et cette représentation est communément utilisée pour comparer divers risques non nécessairement liés les uns aux autres dans les méta-analyses, heart failure signifie un accident cardiaque congestif alors que heart attack est l’infarctus du myocarde. Le point indique la moyenne pondérée de l’évènement et la ligne horizontale l’intervalle de confiance dans lequel se situe l’évènement étudié. Ce type de représentation montre par exemple que le risque de mourir d’AVC (stroke) est sensiblement identique à celui de mourir de diabète, idem pour l’emphysème, le cancer et l’infarctus.

Les auteurs de l’étude réalisée à l’Université de Chicago et publiée dans PlosOne (open access : DOI: 10.1371/journal.pone.0107541 ) considèrent que l’hyposmie et l’anosmie sont un peu comme les canaris des mineurs de fond, un bon indicateur de la santé cérébrale en ce sens que cette pathologie a priori non mortelle révèle directement les mécanismes de vieillissement cérébral et également les expositions à l’environnement car le nerf olfactif est le seul directement en contact avec le milieu extérieur. De plus l’anosmie révèle une détérioration des capacités régénératives des cellules souches du système olfactif et par voie de conséquence l’imminence du développement d’une maladie neurodégénérative mortelle. Si vous ne sentez plus rien, rédigez votre testament car dans les cinq années vous serez probablement passé à la trappe …