Des chercheurs de l’Institut Salk ont découvert une voie cérébrale qui relie le cortex frontal au tronc cérébral, offrant ainsi des cibles thérapeutiques potentielles contre l’anxiété, la panique et le SSPT.
Dans une étude récente publiée dans Neurosciences naturellesdes chercheurs ont étudié les voies neuronales reliant le cortex cingulaire antérieur dorsal (dACC) et le noyau réticulaire pontique caudalis (PnC) chez la souris pour comprendre les voies neuronales qui ralentissent la respiration et atténuent les émotions négatives telles que l'anxiété.
En explorant ce circuit corticopontinique, l’étude a permis de mieux comprendre comment une respiration lente influence la régulation émotionnelle, offrant ainsi de nouvelles perspectives sur les mécanismes de régulation du stress.
Sommaire
Arrière-plan
La respiration est vitale pour maintenir les niveaux d’oxygène et joue un rôle clé dans la régulation émotionnelle et comportementale. Les humains peuvent ajuster consciemment leur respiration, en utilisant souvent des rythmes plus lents pour réduire le stress et l’anxiété. Alors que le tronc cérébral contrôle les schémas respiratoires automatiques, les zones cérébrales supérieures telles que le cortex cingulaire antérieur (ACC) contribuent à la respiration volontaire, en particulier lors d'activités telles que parler et avaler.
De plus, le contrôle cortical de la respiration peut également avoir un impact sur les états émotionnels, car l’anxiété est souvent associée à une respiration rapide et superficielle, alors qu’une respiration lente favorise la relaxation. Cependant, malgré le lien établi entre respiration et émotion, les mécanismes par lesquels les entrées corticales influencent les centres respiratoires du tronc cérébral restent flous.
Jusqu’à présent, la recherche sur ce sujet s’est largement concentrée sur les voies du tronc cérébral, laissant des lacunes importantes dans la compréhension de la façon dont le contrôle descendant s’intègre aux réponses émotionnelles. L'étude de ces mécanismes pourrait aider à comprendre les bases biologiques de l'utilisation de techniques de respiration lente pour gérer le stress et l'anxiété.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié un circuit corticopontine reliant le dACC au PnC chez la souris. En utilisant le traçage rétrograde avec la sous-unité B de la toxine cholérique, ils ont identifié les neurones du dACC qui se projettent vers le PnC.
De plus, des protéines sensibles à la lumière – la canalrhodopsine-2 pour l’activation et l’halorhodopsine pour l’inhibition – ont été exprimées dans ces neurones à l’aide de vecteurs viraux adéno-associés. L’étude a ensuite utilisé l’optogénétique, qui consiste à utiliser la lumière pour contrôler l’activité de cellules, telles que les neurones, afin d’effectuer une manipulation sélective de ces circuits.
Les schémas respiratoires ont été enregistrés à l’aide de pléthysmographies à inductance et de capteurs à thermistance nasale sous légère anesthésie et dans des conditions dans lesquelles les souris se comportaient librement. De plus, l'activité neuronale dans la voie reliant dACC à PnC (dACC → PnC) a été surveillée à l'aide de l'imagerie calcique, à l'aide d'indicateurs GCaMP, qui sont des indicateurs de calcium génétiquement codés contenant de la calmoduline et une protéine fluorescente verte.
La surveillance de l'activité neuronale a été réalisée lors de comportements spécifiques tels que la consommation d'alcool et l'exploration d'environnements anxiogènes. L’étude impliquait des expériences comportementales telles que les tests de labyrinthe surélevé et de préférence clair-obscur pour évaluer les comportements de type anxieux.
Les chercheurs ont également identifié des cibles en aval de la voie corticopontine dACC → PnC qui se projettent vers les centres respiratoires du tronc cérébral et les régions du cerveau antérieur impliquées dans la régulation émotionnelle. Ces projections ont été cartographiées à l'aide d'un traçage antérograde et d'une activation optogénétique de terminaisons axonales spécifiques.
De plus, la dépendance du circuit dACC → PnC à la synchronisation de la respiration lors d'actions intentionnelles, telles que boire, a également été évaluée. Cela impliquait de manipuler l'activité du circuit et d'analyser les changements associés aux schémas respiratoires et aux résultats comportementaux.
Résultats
Les chercheurs ont découvert que le dACC communique avec le PnC pour réguler la respiration et l’anxiété, et que l’activation du circuit dACC → PnC réduit la fréquence respiratoire et atténue les comportements anxieux sans altérer la valence émotionnelle, qui détermine si une émotion est négative ou positive.
Cette voie comprenait des neurones du PnC qui utilisaient l'acide gamma-aminobutyrique (GABA) pour inhiber les centres respiratoires du tronc cérébral et se projeter vers les régions du cerveau antérieur impliquées dans la régulation émotionnelle, ce qui permettait de moduler simultanément la respiration et l'anxiété.
De plus, lors de comportements nécessitant une coordination respiratoire, comme boire, le circuit dACC → PnC a montré une activité accrue, en corrélation avec une respiration plus lente. Dans les situations anxiogènes, l’activation du circuit favorisait des schémas respiratoires plus lents et réduisait les comportements liés à l’anxiété.
Par exemple, l'activation optogénétique de la voie dACC → PnC a augmenté l'exploration dans les tests d'anxiété tels que la tâche de préférence élevée plus labyrinthe et lumière-obscurité, indiquant une réduction de l'anxiété. À l’inverse, l’inhibition de ce circuit réduit l’exploration, augmente les comportements anxieux et altère la coordination respiratoire lors d’activités utiles.
De plus, la cartographie de la connectivité du circuit a révélé que les neurones dACC → PnC influencent à la fois les centres respiratoires du tronc cérébral et les structures du cerveau antérieur essentielles aux réponses émotionnelles. Ce double rôle a mis en valeur la capacité du circuit à synchroniser les états respiratoires et émotionnels.
Parallèlement, la manipulation optogénétique a confirmé que l'activité de la voie régule directement le soulagement de l'anxiété grâce à son effet sur les rythmes respiratoires, établissant un lien neuronal entre les pratiques respiratoires lentes et la régulation émotionnelle.
Conclusions
Dans l’ensemble, l’étude a identifié le circuit dACC → PnC comme un régulateur clé de la respiration et des états émotionnels. Les résultats ont indiqué que cette voie modulait les connexions du tronc cérébral et du cerveau antérieur pour ralentir la respiration et provoquer un soulagement de l'anxiété, ce qui offre des informations importantes sur la façon dont les pratiques respiratoires délibérées réduisent le stress.
Ces résultats ont révélé des cibles potentielles pour les thérapies traitant de l’anxiété et des affections associées et ont souligné l’importance du contrôle cortical dans l’intégration respiratoire et émotionnelle.
