Vous êtes-vous déjà demandé ce qui se passe dans le cerveau lorsque nous nous déplaçons vers la droite ou vers la gauche ? La plupart des gens ne le font pas ; ils le font simplement sans y penser. Mais ce simple mouvement est en réalité contrôlé par un processus complexe.
Dans une nouvelle étude, des chercheurs ont découvert la pièce manquante dans le réseau nerveux complexe nécessaire aux virages gauche-droite. La découverte a été faite par une équipe de recherche composée du professeur adjoint Jared Cregg, du professeur Ole Kiehn et de leurs collègues du département de neurosciences de l’université de Copenhague.
En 2020, Ole Kiehn, Jared Cregg et leurs collègues ont identifié le « volant du cerveau » – un réseau de neurones situé dans la partie inférieure du tronc cérébral qui commande les mouvements à droite et à gauche lors de la marche. À l’époque, cependant, ils ne savaient pas clairement comment ce circuit droite-gauche était contrôlé par d’autres parties du cerveau, comme les noyaux gris centraux.
Nous avons maintenant découvert un nouveau groupe de neurones dans le tronc cérébral qui reçoit des informations directement des noyaux gris centraux et contrôle le circuit droite-gauche. »
Professeur Ole Kiehn, Département de neurosciences, Université de Copenhague
À terme, cette découverte pourrait aider les personnes souffrant de la maladie de Parkinson. L’étude a été publiée dans la prestigieuse revue scientifique Neurosciences naturelles.
Les noyaux gris centraux sont situés profondément dans le cerveau. Depuis de nombreuses années, ils sont connus pour jouer un rôle clé dans le contrôle des mouvements volontaires.
Il y a des années, les scientifiques ont découvert qu’en stimulant les noyaux gris centraux, on pouvait affecter les mouvements de la main droite et gauche chez la souris. Ils ne savaient tout simplement pas comment.
« Lorsque vous marchez, vous raccourcirez la longueur du pas de la jambe droite avant de tourner à droite et de la jambe gauche avant de tourner à gauche. Le réseau de neurones récemment découvert est situé dans une partie du tronc cérébral connue sous le nom de PnO. Ce sont eux qui reçoivent les signaux des noyaux gris centraux et ajustent la longueur du pas lorsque nous tournons, et qui déterminent ainsi si nous nous déplaçons vers la droite ou vers la gauche », explique Jared Cregg.
L’étude apporte donc une clé pour comprendre comment ces mouvements absolument essentiels sont produits par le cerveau.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont étudié le cerveau de souris, car leur tronc cérébral ressemble beaucoup au tronc cérébral humain. Les chercheurs s’attendent donc à trouver un circuit droite-gauche similaire dans le cerveau humain.
Les personnes atteintes de la maladie de Parkinson ont des difficultés à tourner à droite et à gauche
La maladie de Parkinson est causée par un manque de dopamine dans le cerveau. Cela affecte les noyaux gris centraux, et les chercheurs responsables de la nouvelle étude pensent que cela conduit à un échec dans l’activation du circuit droit-gauche du tronc cérébral.
Et cela est logique si l’on considère les symptômes ressentis par les personnes atteintes de la maladie de Parkinson à un stade avancé de la maladie : elles ont souvent des difficultés à se tourner lorsqu’elles marchent.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont étudié cela chez des souris présentant des symptômes ressemblant à ceux des personnes atteintes de la maladie de Parkinson. Ils ont créé ce qu’on appelle le modèle de Parkinson, éliminant la dopamine du cerveau de souris et leur procurant ainsi des symptômes moteurs similaires à ceux ressentis par les personnes souffrant de la maladie de Parkinson.
« Ces souris avaient des difficultés à se tourner, mais en stimulant les neurones PnO, nous avons pu atténuer ces difficultés », explique Jared Cregg.
Grâce à la stimulation cérébrale profonde, les scientifiques pourraient éventuellement développer une stimulation similaire pour les humains. À l’heure actuelle, cependant, ils sont incapables de stimuler les cellules du cerveau humain avec autant de précision que dans les modèles murins, où ils ont utilisé des techniques optogénétiques avancées.
« Les neurones du tronc cérébral sont en désordre et la stimulation électrique, qui est le type de stimulation utilisé dans la stimulation cérébrale profonde humaine, ne peut pas distinguer les cellules les unes des autres. Cependant, notre connaissance du cerveau ne cesse de croître et, à terme, nous pourrons peut-être pouvoir commencer à envisager une stimulation cérébrale profonde ciblée chez les humains », conclut Ole Kiehn.
Faits : ce que les chercheurs ont fait
Les chercheurs ont utilisé l’optogénétique pour stimuler le réseau de neurones du PNO (noyau réticulaire pontin, partie buccale). En bref, l’optogénétique est une technique permettant de modifier génétiquement des cellules cérébrales spécifiques pour les rendre sensibles à la lumière et donc sensibles à la stimulation lumineuse.
Lorsque les chercheurs ont activé la lumière, les souris qui étaient uniquement capables de tourner à gauche pouvaient désormais également marcher en ligne droite et tourner à droite.
