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.
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.
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.
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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…
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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.
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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.
