Pendant des décennies, on pensait que même si le cerveau a orchestré le comportement sexuel masculin – excitation, parade nuptiale et copulation – la moelle épinière a simplement exécuté l'acte final: l'éjaculation. Mais une étude de la Fondation Champalimaud (CF) remet en question cette division bien rangée. Il révèle qu'un circuit vertébral clé est non seulement impliqué dans l'éjaculation mais aussi dans l'excitation et façonnant la chorégraphie du sexe, ajoutant une nouvelle dimension surprenante à notre compréhension du comportement sexuel chez les mammifères.
La moelle épinière n'est pas seulement une station de relais passive exécutant des commandes cérébrales. Il intègre les entrées sensorielles, répond à l'excitation et ajuste sa sortie en fonction de l'état interne de l'animal. C'est beaucoup plus sophistiqué que nous ne l'imaginions « .
Susana Lima, chercheuse principale du laboratoire de neuroéthologie de la CF et auteur principal de l'étude
Sommaire
Les neurones qui conduisent les pilotes
« Nous étions initialement intéressés par le comportement sexuel féminin », rappelle Lima, « mais il est difficile de déterminer le moment de l'orgasme. Chez les hommes, l'éjaculation est un marqueur clair et observable – vous pouvez littéralement le voir dans l'activité musculaire ». L'équipe a commencé par une question trompeusement simple: quels neurones contrôlent le muscle responsable de l'éjaculation?
« Le muscle en question est le bulbospongiosus, ou BSM », explique Constanze Lenschow, co-auteur et maintenant chef de groupe à l'Institut Incia de l'Université de Bordeaux. « Il se trouve juste en dessous du pénis et est critique pour l'expulsion des spermatozoïdes. Lorsqu'un mâle éjacule, le BSM se déclenche dans un schéma de rafale caractéristique. C'est comme la signature de l'éjaculation ».
Pour tracer les origines de ce signal, l'équipe a utilisé des techniques de traçage anatomique pour mapper la voie du BSM à ses motoneurones, les cellules qui lui ordonnent directement de se contracter. Ils ont ensuite regardé un peu plus loin: quels neurones contrôlent ces motoneurones? Les premières tentatives de cartographie des connexions à l'aide d'un traceur de virus rage ont frappé un mur. « C'était frustrant », explique la co-pritère auteur Ana Rita Mendes, qui a rejoint le projet lors de son MSC. « Nous avons donc changé de tactique ».
Des travaux antérieurs chez le rat avaient identifié un groupe de neurones vertébraux exprimant une molécule appelée galanine (gal) comme clé de l'éjaculation. En s'appuyant sur cela, l'équipe a utilisé des souris génétiquement modifiées dans lesquelles des neurones (gal⁺) exprimant la GAL (GAL) fluorescié. Au microscope, ils ont vu que les axones – de longues projections qui transmettent des signaux – de ces neurones Gal⁺ se chevauchaient avec les motoneurones BSM, suggérant un lien direct.
Pour tester cela, Lenschow a effectué une électrophysiologie patch-clamp en tranches de moelle épinière. « Lorsque nous avons activé les extrémités des neurones Gal⁺ – où ils transmettent des signaux – nous avons enregistré une explosion d'activité dans les motoneurones BSM. Et lorsque nous avons bloqué le glutamate – le produit chimique que ces neurones utilisent pour exciter les autres – le signal a disparu, confirmant une connexion directe et excitante ».
C'était la première fois qu'un lien fonctionnel et un à un entre les neurones spinaux Gal⁺ et les motoneurones de contrôle de l'éjaculation était démontré chez toute espèce. « Et intéressant », note Mendes, « les neurones de Gal⁺ ne se projettent pas seulement vers le muscle d'éjaculation, ils se sont également connectés à d'autres domaines impliqués dans l'érection et le contrôle autonome de l'éjaculation ».
Surtout, l'équipe a montré que les neurones Gal⁺ reçoivent une contribution sensorielle du pénis. Chez les souris spinalisées – où la moelle épinière est coupée du cerveau – une bouffée légère d'air vers le pénis activé à la fois les neurones Gal⁺ et les motoneurones BSM, confirmant que le circuit est sensible à la stimulation génitale.
Allumer le circuit sexuel
Pour tester si ces neurones Gal⁺ pouvaient réellement conduire l'éjaculation, l'équipe a utilisé soit une stimulation électrique ou une méthode plus précise appelée optogénétique, ce qui leur a permis d'activer sélectivement les neurones GAL⁺ chez des souris génétiquement modifiées en utilisant la lumière.
Chez le rat, la stimulation de ces neurones déclenche de manière fiable l'éjaculation. Mais chez la souris, les choses ne se sont pas déroulées comme prévu. « Nous pourrions faire tirer le BSM, mais la stimulation des neurones Gal⁺ n'a jamais conduit à une véritable éjaculation », explique Lenschow. « Et contrairement à chez les rats, lorsque nous avons répété la stimulation de Gal⁺, les réponses BSM se sont affaiblies. C'était comme si le système était entré dans un état réfractaire après cette activation initiale ».
Notamment, une activité BSM robuste ne s'est produite que chez des souris spinalisées, où l'apport du cerveau a été retiré. Cela suggère que les signaux descendant du cerveau suppriment activement le circuit vertébral – jusqu'au bon moment. « Nos résultats soutiennent un modèle où la contribution descendante – probablement à partir d'une région du tronc cérébral – inhibe les neurones Gal⁺ et les signaux génitaux entrants jusqu'à ce que l'animal atteigne le seuil éjaculatoire », explique Mendes.
Ensemble, les résultats suggèrent que les neurones Gal⁺ reçoivent une entrée sensorielle, pèsent les signaux internes et externes, initier le motif moteur qui se termine par l'éjaculation – puis se retire. Mais il y avait une torsion de plus.
« Si la souris avait déjà éjaculé, la stimulation de Gal⁺ n'a pas fonctionné – le BSM ne répondrait tout simplement pas », explique Lenschow. « Cela nous a dit que ces neurones ne coordonnaient pas l'éjaculation. Ils intégraient l'état interne de l'animal ». En d'autres termes, la moelle épinière semblait « savoir » si la souris avait récemment éjaculé. « C'est un niveau de sensibilité au contexte que nous n'associons généralement pas aux circuits vertébraux », ajoute Mendes.
Des souris et des hommes: un meilleur ajustement que les rats?
Les chercheurs ont ensuite demandé: Que se passe-t-il si nous utilisons une toxine ciblée pour éliminer sélectivement les neurones GAL⁺ chez des souris vivantes?
« Chez le rat, la destruction de ces cellules bloque complètement l'éjaculation – mais laisse des schémas copulatoires intacts », explique Mendes. « Chez les souris, cependant, l'effet était plus subtil. Seuls 3 mâles sur 12 n'ont pas réussi à éjaculer, et beaucoup ont montré une séquence perturbée: ils ont lutté pour trouver le vagin, et ont pris plus de temps à éjaculler, avec des montures plus ratées et des tentatives de sondage ».
Cela a souligné un déficit sensoriel, suggérant que les neurones Gal⁺ chez des souris sains intègrent la rétroaction tactile ou mécanique, ainsi que l'influence de l'excitation et de la stimulation du comportement sexuel. « Les neurones spinaux Gal⁺ semblent jouer un rôle différent chez les souris », explique Lenschow. « Il reflète probablement des stratégies spécifiques aux espèces pour la façon dont le sexe est structuré et chronométré ».
Chez le rat, l'éjaculation ressemble plus à un réflexe – la stimulation génitale est souvent suffisante pour la déclencher, parfois pendant le premier mont. Les souris, en revanche, s'engagent dans des supports et des poussées répétés avant l'éjaculation, ressemblant à l'accumulation progressive observée chez l'homme.
« Les rats peuvent être de bons modèles pour étudier l'éjaculation prématurée », note Lenschow « , mais les souris peuvent en fait être meilleures pour comprendre le fonctionnement de la sexualité humaine – comment l'excitation se construit et comment l'éjaculation est régulée ».
Un dialogue multi-voies
Ces résultats remettent en question la vision traditionnelle descendante du contrôle sexuel et conduisent à repenser la façon dont l'éjaculation est contrôlée. Au lieu du cerveau commandant simplement la moelle épinière pour agir, les deux semblent être en dialogue continu – les neurones spinaux Gal⁺ recevant une entrée sensorielle, modulant la sortie motrice et intégrant des signaux liés à l'excitation et à l'état interne. Cette intégration vertébrale peut même contribuer à la période réfractaire, l'accès temporaire dans la réactivité sexuelle après l'éjaculation, suggérant que la moelle épinière elle-même aide à contrôler lorsque le système est prêt à repartir, contrairement à la pensée actuelle.
« Nous considérons la moelle épinière comme une sorte de carrefour », explique Lima. « Il intègre les entrées des parties génitales, de la prostate et du cerveau, et aide à orchestrer la séquence et le synchronisation de la copulation et déterminer si les conditions conviennent à l'éjaculation ». En fait, Lima spécule que le « point de non-retour » – le moment après quoi l'éjaculation est inévitable – peut ne pas du tout provenir du cerveau, mais de la prostate, agissant comme une mise à jour du statut interne: « Je suis prêt. Il est temps de partir ».
Au-delà de la biologie de base, ces résultats ouvrent de nouvelles avenues pour comprendre la dysfonction sexuelle et les troubles érectiles. La prochaine étape de l'équipe consiste à enregistrer directement des neurones Gal⁺ pendant les relations sexuelles pour comprendre comment leurs modèles de tir sont liés au comportement et interagir avec d'autres organes comme le cerveau et la prostate.
Et tandis que le rat a longtemps régné comme modèle de référence pour l'éjaculation, cette étude peut marquer un changement de garde. « Nous ne sommes pas ici pour détrôner le rat », explique Lenschow, « mais nous pensons que la souris a beaucoup plus à contribuer à notre compréhension de la reproduction qu'elle n'a été accordée ».
« Nous commençons tout juste à comprendre à quel point la moelle épinière contribue comme un acteur actif au comportement sexuel », ajoute Mendes. « Ce n'est pas seulement un conduit – c'est un collaborateur ».
