Une équipe de chercheurs de l'Institut pour les neurosciences (IN), un centre conjoint du Conseil national de recherche espagnol (CSIC) et de l'Université Miguel Hernández (UMH) à Elche, a découvert que le cerveau en développement peut réorganiser ses cartes sensorielles lorsque le sentiment de contact est affecté. Dans une étude publiée aujourd'hui dans Communications de la naturele développement, la plasticité et la reprogrammation du laboratoire des circuits sensoriels, dirigée par Guillermina lópez-bendito, a démontré que le cortex somatosensoriel peut modifier sa structure et sa fonctionnalité en réponse à l'absence de stimuli sensoriels dès la naissance. Cette constatation fournit de nouvelles informations sur la plasticité neuronale et la capacité du cerveau à s'adapter aux changements structurels.
L'étude, menée en collaboration avec des chercheurs du Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research en Suisse, a été réalisée à l'aide d'un modèle de souris né sans ses principales moustaches.
Nous nous sommes concentrés sur la carte sensorielle du visage de la souris car, pour ces animaux, le visage est aussi crucial que les mains pour les humains. «
Mar Aníbal-Martínez, premier auteur de l'étude
Les chercheurs ont observé que, en l'absence de moustaches principales, la région du cerveau qui traite normalement ces informations disparaît presque complètement, tandis que la zone associée aux moustaches à lèvres supérieures, plus petites, plus nombreuses et avec des rôles secondaires dans le traitement tactile, étend pour occuper son territoire. Ce processus ne se produit que si la perte sensorielle a lieu avant la naissance.
En utilisant des techniques d'analyse génétique et bioinformatique, l'équipe a découvert que la région thalamique qui traite normalement les informations des moustaches à lèvres supérieures adopte un profil génétique similaire à celui des moustaches principales lorsqu'ils manquent, permettant une réorganisation corticale. Les chercheurs ont également constaté que l'activité spontanée dans le thalamus est redistribuée à la suite de la perte des moustaches principales.
Au-delà des changements structurels, la réorganisation a également un impact fonctionnel. « Nous avons non seulement observé un changement dans l'anatomie des cartes sensorielles, mais les petites moustaches à lèvres supérieures ont acquis une fonction auparavant exclusive aux moustaches principales: la capacité de discriminer les textures », explique Aníbal-Martínez. Cette constatation a été confirmée par des expériences comportementales chez des souris adultes qui avaient perdu leurs principales moustaches avant la naissance. Ces souris ont pu faire la distinction entre les surfaces rugueuses et lisses en utilisant uniquement leurs moustaches à lèvres supérieures.
De plus, cette étude démontre que la réorganisation des cartes sensorielles ne reposait pas sur l'activité neuronale dans le thalamus mais plutôt sur les changements de son profil génétique. « Le thalamus a traditionnellement été considéré comme une simple station de relais entre la périphérie et le cortex, mais notre travail montre qu'il joue un rôle instructif dans l'organisation de cartes sensorielles », explique López-Bendito. Son laboratoire a révélé que le thalamus transmet non seulement des informations mais sert également de centre d'intégration sensorielle où tous les sens, sauf l'odeur, convergent. Cela souligne son rôle crucial dans la plasticité cérébrale et la réorganisation des informations tactiles.
Ces résultats pourraient fournir une meilleure compréhension de la façon dont le cerveau d'une personne née sans partie du corps réorganise ses fonctions sensorielles. « Si un bébé est né sans main, son cerveau reconfigure probablement les zones tactiles de la même manière », ajoute López-Bendito. « Cela nous aide non seulement à comprendre la plasticité neuronale, mais nous rapproche également de déterminer comment nous pourrions intervenir à l'avenir pour améliorer la réadaptation en cas de malformations congénitales ou de perte sensorielle précoce ».
Ce travail a été soutenu par des subventions du Conseil européen de recherche (ERC) dans le cadre du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne (ERC Advanced Grant Spoutsense), le Fonds européen de développement régional (ERDF), l'agence de recherche de l'État de l'Espagnol – Ministère des sciences, l'innovation et les universités, le programme Severo Ochoa pour l'excellence des centres de l'institut pour les neurostitudes csic Valenciana, la Swiss National Science Foundation (SNSF) et la Novartis Research Foundation.
