La maturation du cerveau : revue de détail …

Contrairement à ce que l’on pourrait croire intuitivement, l’eau ne diffuse pas librement dans les tissus comme le cerveau ou le cœur puisque notre corps est constitué majoritairement d’eau, plus de 70 %, et cette constatation a été mise à profit il y a déjà plus de 20 ans dans l’imagerie par résonance magnétique. Inutile d’entrer dans les détails de la technique d’imagerie par résonance magnétique sinon qu’elle s’appuie essentiellement sur la relaxation des atomes d’hydrogène lorsqu’on leur applique un champ magnétique à gradient pulsé. Je sens que certains de mes lecteurs vont décrocher mais pourtant il est relativement simple et spectaculaire d’appliquer cette technique pour suivre la diffusion des molécules d’eau dans les tissus examinés par IRM. Les molécules d’eau comportent deux atomes d’hydrogène, c’est-à-dire deux protons dont la relaxation peut être suivie de manière très fine par IRM en partant de l’hypothèse, qui a été vérifiée de nombreuses fois, que l’eau dans un tissu est soit immobilisée dans une structure comme le noyau d’une cellule, soit susceptible de se déplacer en suivant des flux de liquide comme le sang ou électriques comme les signaux transmis entre cellules nerveuses.

L’imagerie par résonance magnétique dite, donc, de diffusion (diffusion tensor imaging ou DTI) a été très vite appliquée à l’évaluation des zones ischémiées du cœur après un infarctus, normal puisque le sang n’arrive plus à circuler correctement dans ces parties lésées du muscle cardiaque. Cette variante de l’IRM a été aussi un puissant outil de diagnostic des tumeurs du foie. Une autre application du même genre a permis de diagnostiquer les parties du cerveau atteintes après une ambolie (AVC) et la résolution atteinte avec les appareils moderne d’imagerie est devenue tellement fine qu’on peut aujourd’hui faire une cartographie détaillée des interconnections entre les différentes aires du cortex cérébral et les neurophysiologistes s’en donnent vraiment à cœur joie car chaque jour apporte son lot de résultats surprenants.

D’abord au cours du développement du cerveau, les connections entre les différentes parties du cerveau, dont celles reliant les deux hémisphères, sont fluctuantes et se stabilisent tardivement, parfois après la vingtième année, mais qu’elles ne sont jamais totalement définitives. D’une certaine manière le cerveau se réorganise au fur et à mesure que de nouvelles informations lui parviennent, ces dernières devant être stockées temporairement ou plus durablement. En d’autres termes, les interconnexions entre les différentes régions du cerveau changent au cours de la maturation cérébrale pour atteindre une stabilité permettant par exemple de mémoriser le trajet que l’on emprunte chaque matin pour aller en voiture au travail en évitant un trou ou une bouche d’égout dans la chaussée sans vraiment y penser. Les zones du cerveau impliquées dans l’odorat, la vision ou l’audition deviennent également interconnectées préférentiellement mais pas de manière stable car tout le processus de mémorisation peut être remis en cause. C’est cette complexité de l’architecture des connections cérébrales qui a pu être mise en évidence par ce type d’imagerie par diffusion qui n’est pas invasive et ne modifie donc en rien le fonctionnement normal du cerveau.

Curieusement l’étude portant sur 121 personnes des deux sexes agées de 4 à 40 ans et réalisée par des neurobiologistes de l’Université de Newcastle a montré sans ambiguité que la maturation des connexions entre les différentes parties fonctionnelles du cerveau était plus précoce chez les filles que chez les garçons. Les curieux peuvent se plonger dans la lecture de l’article décrivant ces travaux (voir le lien) mais on est libre d’interpréter ces résultats, ce que tout bon scientifique se garde de faire, se contentant d’exposer ses travaux aussi « lapidairement » que possible. Sans être sexiste ni vouloir nier la nouvelle théorie des genres, ce serait politiquement incorrect, il faut tout de même reconnaître que le cerveau féminin « se fige » plus précocement que sa contrepartie masculine. Libre à mes lecteurs d’en penser ce qu’ils veulent …

131219131153-large

L’illustration jointe provient du press office de l’Université de Newcastle et a été obtenue par imagerie DTI du cerveau d’un garçon de quatre ans. Les couleurs représentent les directions locales des fibres nerveuses dans l’ordre suivant : bleu de haut en bas, vert de l’avant vers l’arrière et rouge de gauche à droite.

http://cercor.oxfordjournals.org/content/early/2013/12/13/cercor.bht333.full

L’alcoolisme, c’est génétique, docteur ?

L’acide gamma-aminobutyrique (GABA) est synthétisé dans le cerveau à partir du glutamate et ces deux acides aminés sont d’importants neurotransmetteurs agissant sur les flux d’ions au niveau des jonctions synaptiques qui sont au cœur même de l’apparition de l’influx nerveux essentiel par exemple pour l’activité musculaire mais aussi dans de nombreux autres fonctions cérébrales. Le GABA, pour faire simple parce que tout est compliqué dans le système nerveux (voir le schéma de Wikipedia), diminue la résistance « électrique » au niveau des jonctions synaptiques en ouvrant les vannes des canaux ioniques permettant aux ions chlore et potassium de circuler presque librement. Le GABA est donc un inhibiteur de la transmission synaptique de l’influx nerveux contrairement au glutamate qui a un effet globalement inverse.

750px-GABAergic-synapse

Le GABA agit en se fixant sur un récepteur appelé GABA-A associé au niveau de la membrane synaptique au canal ionique spécifique de l’ion chlore et avec l’ouverture du canal ionique cet ion chlore fuit vers le neurone (en vert dans la figure) provoquant un arrêt de la transmission synaptique. Comme si ce n’était pas déjà passablement compliqué, ce récepteur A du GABA est en fait un complexe de cinq protéines qui subissent des changements de structure conduisant à l’ouverture du pore par lequel s’échappe l’ion chlore. Mais ce récepteur est aussi sensible à toutes sortes de drogues dont par exemple les benzodiazépines, certains barbituriques ou encore tout simplement l’alcool. Ces drogues, dont l’alcool, ont des effets sédatifs ou relaxants comme les benzodiazépines telle que le Myolastan (Tétrazépam), un décontractant musculaire bien connu des sportifs ou encore le Valium (Diazépam) bien connu pour ses propriétés relaxantes.

Le but de récentes recherches sur la sous-unité beta-1 du récepteur A du GABA effectuées à l’Université de Newcastle était de tenter de trouver une explication à l’apparition de l’alcoolisme. Certes l’alcoolisme est un phénomène complexe résultant de la conjonction de multiples causes mais l’intérêt d’une étude plus détaillée de cette sous-unité du récepteur du GABA a été justifiée par la découverte fortuite qu’une infime mutation du gène codant pour cette protéine rendait des souris complètement alcooliques, en quelque sorte une preuve lointaine et indirecte d’une origine génétique de l’alcoolisme. Cette sous-unité du récepteur est codée par le gène Gabrb1 et en soumettant des souris à un agent mutagène puissant (N-éthyl-N-nitroso-urée) les biologistes ont finalement pu développer un modèle de souris alcooliques qui refusent catégoriquement de boire de l’eau à moins que celle-ci contienne au moins 10 % d’alcool, deux fois plus qu’une bière courante dont je suis un gros consommateur. Cette mutation induit le changement d’un seul acide aminé de la protéine, c’est-à-dire tellement peu de chose que cette découverte est une vraie chance pour aller plus en avant dans la connaissance de l’addiction à l’alcool.

J’avais parlé il y a quelques semaines (voir le lien) de la dépendance aux sucreries qui s’expliquait par une stimulation du noyau accumbens, le centre cérébral du plaisir. Cette mutation qui rend les souris alcooliques a justement un effet marqué sur ce noyau en y augmentant l’activité électrique spontanée, ce qui a pour effet d’amplifier le désir d’alcool à un point tel que les souris sont prêtes à dépenser de l’énergie en faisant des exercices physiques leur permettant d’atteindre la boisson alcoolisée et boire plus qu’elles n’en ont besoin jusqu’à devenir complètement ivres. Ce résultat explique que certains traitements contre l’alcoolisme impliquent entre autres médicaments des benzodiazépines qui agissent alors comme antidépresseurs tout en interagissant avec le récepteur du GABA. Une piste de recherche est donc ouverte pour trouver de nouvelles approches pharmacologiques malgré l’extrême complexité du mode d’action du GABA.

Source : University of Newcastle press release

https://jacqueshenry.wordpress.com/2013/10/17/oui-lobesite-est-une-maladie/