Capsule histoire : La naissance de nouveaux neurones dans le cerveau humain adulte.

Les connaissances scientifiques d’une époque sont un ensemble particulier de théories et de modèles auxquels la communauté scientifique souscrit à un moment donné pour expliquer le monde. Or ce qui rend la science intéressante, c’est qu’à des périodes de consensus, dominées par un " paradigme scientifique" particulier, succèdent des remises en cause radicales qui bousculent ce que l’on considérait bien souvent comme un dogme.

Un exemple d’une telle révolution est survenu dans le domaine des neurosciences au début des années 1990. Depuis plus d’un siècle en effet, on s’accordait pour dire que les cellules nerveuses du cerveau adulte des mammifères, si elles étaient endommagées ou si elles mouraient, n’étaient pas remplacées, contrairement aux autres cellules du corps. En d’autres termes, on tenait pour un dogme le fait qu’il ne se développait pas de nouveaux neurones dans le cerveau humain adulte. On naissait avec notre stock maximal de neurones, et celui-ci ne faisait que décroître tout au long de notre vie, malgré le foisonnement de nouvelles connections qui, elles, pouvaient toutefois se développer jusqu’à notre mort.

Depuis une décennie environ, ce dogme a toutefois été progressivement ébranlé jusqu’à ce que des recherches récentes indiquent que certaines parties du cerveau des primates, y compris l’être humain, maintiendraient leur capacité de produire de nouveaux neurones durant toute la vie adulte.

Source : Barry L. Jacobs, Henriette van Praag, Fred H. Gage

Quand on parle de la « naissance de nouveaux neurones » (ou neurogenèse) dans le cerveau adulte, on parle en fait du phénomène de différenciation par lequel des cellules souches, comme celles que l’on retrouve dans l’hippocampe, vont se diviser en deux : l’une va demeurer une cellule souche, et l’autre se transformer en neurone.

Ce phénomène, que l’on retrouve partout dans l’organisme, permet à des cellules omnipotentes d’acquérir en se divisant leur spécialisation définitive : certaines deviendront des cellules sanguines, d’autres de muscles ou de peau. Certaines, on le sait maintenant, vont aussi devenir des cellules nerveuses fonctionnelles avec leurs dendrites et leur axone qui va rejoindre d’autres régions de l’hippocampe.

 

Les paragraphes qui suivent rappellent les événements qui ont conduit à considérer la « neurogenèse », c’est-à-dire le développement de nouveaux neurones fonctionnels, comme un phénomène qui semble être bien réel dans le cerveau humain adulte. On remarquera au passage qu’une telle révolution scientifique ne survient pas d’un seul coup mais plus souvent après une longue accumulation d’observations qui ébranlent progressivement la conception initiale.

Le dogme de l’absence de nouveaux neurones dans le cerveau humain adulte était issue en partie d’expériences menées sur le macaque dans les années 1960, notamment par Pasko Rakic de l’Université de Yale, qui mettaient l’accent sur le développement synaptique pour expliquer la plasticité cérébrale.

Une première série de résultats qui commencèrent à ébranler le dogme fut publiée en 1965. Joseph Altman et Gopal Das du Massachusetts Institute of Technology (MIT) y rapportaient chez le rat adulte la naissance de nouvelles cellules dans des régions assez primitives du cerveau, en l’occurrence le système olfactif et le gyrus dentelé de l’hippocampe. Un doute persistait toutefois à savoir s’il s’agissait de neurones ou de cellules gliales.

Durant les années 1980, d’autres chercheurs détectèrent l’apparition de nouveaux neurones dans le cerveau de canaris apprenant de nouveaux chants. D’autres indices comme par exemple à l’augmentation du poids du cerveau suite à l’entraînement en labyrinthe chez le rat commencèrent à s’accumuler. Mais la plupart des scientifiques continuèrent à endosser le dogme de l’absence de nouveaux neurones dans le cerveau adulte jusqu’aux années 1990.

Lien: Need new neurons?

À la fin des années 1980, Elizabeth Gould qui étudiait alors les effets de différentes hormones sur le cerveau observe avec perplexité plusieurs signes de la naissance de nouveaux neurones dans l’hippocampe de rat. Elle mentionne ces observations dans des articles publiés en 1992 et 1993 qui n’attirent cependant pas outre mesure l’attention de la communauté scientifique.

En 1996, Elizabeth Gould et Bruce McEwen observent que le stress diminue la formation de ces nouveaux neurones dans le cerveau de rat. Le phénomène gagne en intérêt puisqu’il semble que l’environnement puisse influencer la formation de cellules nerveuses.

Lien: Young Cells in Old Brains

Au printemps 1998, Gould et son équipe rapportent avoir observé la présence de neurogenèse dans l’hippocampe et les bulbes olfactifs de primates adultes (singes marmoset). L’automne suivant, la même observation est faite chez les singes macaques, des singes encore plus proche de l’humain. Ces résultats chez le macaque seront bientôt corroborés (en mai 1999) par David R. Kornack et Pasko Rakic.

Expérience: Continuation of neurogenesis in the hippocampus of the adult macaque monkey

En novembre 1998, l’équipe du suédois Peter Eriksson et de l’américain Fred H. Gage publient une étude où ils démontrent que de nouveaux neurones sont générés dans le gyrus dentelé de cerveaux humains adultes. De plus, ils montrent que ces nouveaux neurones produits à partir de cellules souches migrent à travers la couche granulaire et se différencient en neurones matures avec dendrites et axones.

Lien: Changing Dogma: New Tricks for the Old Brain  Expérience: Neurogenesis in the adult human hippocampus

En mars 1999, l’équipe de Gould raffine davantage ses observations en montrant que l’importance de la neurogenèse serait proportionnelle au degré de stimulation cognitive que l’environnement apporte à l’animal. Ainsi, un environnement enrichi favoriserait la neurogenèse et un environnement appauvri la diminuerait. De même, des rats qui interagissent socialement ont davantage de nouveaux neurones que des rats isolés dans une cage individuelle.

Lien: Do brain cells regenerate? New discoveries about neurogenesis prompt reevaluation of cerebral development  Lien: Thriving on complexity Lien: Exercise Improves Learning and MemoryExpérience: L'effet d'un environnement enrichi sur la mémoire

En octobre 1999, Elizabeth Gould publie dans la revue Science un article affirmant que de nouveaux neurones étaient produits dans trois régions du néocortex du macaque adulte. Ces trois régions associatives (le cortex préfrontal, temporal inférieur et pariétal postérieur) seraient impliquées dans des fonctions cognitives supérieures comme la prise de décision, la mémoire à court terme, la reconnaissance des visages, la position des objets dans l’espace, etc. L’idée que même la partie la plus récente du cerveau du point de vue évolutif pourrait générer de nouveaux neurones fut beaucoup plus difficile à admettre pour plusieurs scientifiques.

Lien: Scientists Discover Addition of New Brain Cells in Highest Brain Area Lien: More Good News for Aging Brains

En 2000, Peter Eriksson et Fred Gage publient une étude où ils démontrent que de nouveaux neurones sont générés dans le gyrus dentelé de personnes ayant jusqu’à 72 ans.

Lien: The jock's brain Lien: Neurogenesis in the Adult Human Brain

C’est aussi en 2000 que paraissent des articles liant la neurogenèse dans l’hippocampe à la dépression. On savait déjà que le stress ralentissait la neurogenèse. On observait maintenant que les interventions thérapeutiques augmentant le taux de sérotonine cérébral augmentaient également la neurogenèse. L’idée d’un rôle possible de la neurogenèse dans la précipitation et la guérison d’épisodes dépressif se discute de plus en plus.

Lien: Adult brain neurogenesis and psychiatry: a novel theory of depression.Lien: Depression and the Birth and Death of Brain Cells

En décembre 2001, Pasko Rakic contredit les résultats d’Elizabeth Gould en publiant un article où il conclut que la neurogenèse existe effectivement dans l’hippocampe du primate adulte, mais qu’on ne possède pas de preuves concluantes pour en dire autant du néocortex. Le débat sur cette question se poursuit…

Lien: New Neurons in Neocortex? New Study Says NO! Lien: No Evidence Of New Neurons In Adult Primate Neocortex

En février 2002, Henriette van Praag, Fred H. Gage et son équipe rapportent que les nouveaux neurones générés dans l’hippocampe de souris adultes ont des propriétés membranaires normales qui leur permet de propager des potentiels d’action et de faire des synapses fonctionnelles. Que de nouveaux neurones puissent se développer dans différentes parties du cerveau et établir des connexions fonctionnelles avec ceux qui s’y trouvent déjà ouvre de nouvelles perspectives dans le traitement de maladies dégénératives comme la maladie d’Alzheimer ou de Parkinson.

Lien: Neurogenesis: Functional neurons in adult hippocampus


Source: Heather A. Cameron

Nouveaux neurones qui se sont développés dans le gyrus dentelé de cerveau de rat adulte depuis une semaine.

 

Une histoire à suivre…

La mise en évidence de la naissance de nouveaux neurones dans le cerveau de primates adultes montre comment se font la plupart des « découvertes » scientifiques. On constate qu’il s’agit moins d’une découverte soudaine d’un fait certain que d’une longue accumulation d’indices qui contredisent l’état initial des connaissances. Ces observations « anormales » génèrent à leur tour d’autres hypothèses (la neurogenèse a-t-elle lieu chez telle espèce plus évoluée ? dans telle autre partie du cerveau ? etc.) qui génèrent de nouvelles expériences.

Au bout d’un certain temps, on peut articuler entre eux les nouveaux faits observés et formuler une nouvelle théorie. Dans ce cas-ci, la nouvelle théorie affirme que, contrairement à ce que l’on croyait, la neurogenèse dans certaines régions du cerveau des primates n’a pas seulement lieu au cours du développement, mais perdure tout au long de la vie.

Énoncée ainsi, cette théorie possède suffisamment de preuve à son endroit pour être largement reconnue par la communauté scientifique. Comme on l’a vu dans l’historique qui précède, on ne peut cependant pas en dire autant pour ce qui est de la neurogenèse dans le néocortex des primates. Les données sont à cet égard encore trop contradictoires pour qu’on étende la nouvelle théorie au néocortex. D’autres expériences seront donc nécessaires pour faire pencher la balance dans un sens ou dans l’autre.

En terminant, on voit donc comment il faut se méfier des grands titres à saveur sensationnaliste des grands médias qui présentent souvent tel ou tel résultat scientifique comme une découverte fortuite, fruit du génie et de l’effort d’un chercheur en particulier et qui prend tout le monde par surprise.

Au contraire, comme la chronologie des faits exposés ci-haut le démontre, les travaux d’Elizabeth Gould, par exemple, ne sont que les dernières expériences d’une longue exploration remontant aux années 1960, et même au début du siècle avec les premières expériences de coloration de neurones par Ramon y Cajal. De manière encore plus vaste, ils s’inscrivent dans le cadre de tous les travaux qui font en sorte que l’on commence à comprendre un peu mieux comment fonctionne le cerveau humain.

Lien: Neurogenesis in the Human Brain: Fact or Fiction?Chercheur: Elizabeth GouldChercheur: David KornackChercheur: Fred GageChercheur: Fred H. Gage
Chercheur: Sylvain WilliamsLien: Reinventing the brainChercheur: Heather A. CameronChercheur: Life and Discoveries of Santiago Ramón y CajalLien : Des essais nucléaires réalisés dans les années 1960 révèlent l’âge des neurones chez des personnes irradiées
Young neurons led astray

 

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