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Les neurones de la fuite
En contrôlant l’activité de neurones via la lumière, l’optogénétique ouvre de nouvelles pistes en neurosciences. Des biologistes veulent comprendre les mécanismes qui contrôlent la prise de décision en situation de danger. Par Yvonne Vahlensieck
(De "Horizons" no 114 septembre 2017)
Quand une souris croise le chemin d’un serpent, elle doit immédiatement opter pour le comportement lui offrant les meilleures chances de survie. Doit-elle se figer dans l’espoir de ne pas se faire repérer ou au contraire prendre la fuite au plus vite? Cette décision inconsciente dépend de nombreux facteurs: la distance à laquelle se trouve son ennemi, la présence d’une voie de fuite, son état de santé et ses expériences antérieures.
Un centre de décision important dans la réponse aux situations de peur se situe dans l’amygdale, une partie du cerveau dont la forme évoque celle d’une amande. "Les autres régions cervicales lui transmettent toutes les informations susceptibles d’influencer la réaction comportementale afin qu’elles y soient traitées", explique Andreas Lüthi. Avec son équipe du Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research de Bâle, le neuroscientifique a examiné quels processus se déroulent alors dans le complexe amygdalien de la souris.
Danger artificiel
L’étude s’est notamment intéressée à la manière dont s’effectue le choix entre deux réponses diamétralement opposées: l’immobilité, passive, et la fuite, active. Dans une expérience, les scientifiques ont entraîné les souris à se figer lorsqu’elles entendaient un son pur, et à fuir dans le cas de sons complexes. Ils ont modifié les différents types de cellules nerveuses de l’amygdale par un procédé d’optogénétique afin que leur action soit inhibée par un rayon de lumière jaune, leur permettant de désactiver certains groupes et d’observer les répercussions sur le comportement des animaux.
Les expériences ont montré que deux groupes de cellules nerveuses gèrent la réponse à la peur. L’un déclenche l’immobilité, l’autre le comportement de fuite. "Il semble qu’il se trouve un commutateur dans l’amygdale", indique Andreas Lüthi. Les deux groupes sont étroitement reliés: l’activation d’une réponse bloque l’autre, ce qui permet d’éviter au complexe amygdalien d’envoyer des ordres contradictoires aux muscles.
"Dans cette situation, deux types de cellules nerveuses collaborent et donnent des ordres opposés pour déclencher une réaction de type tout ou rien", explique Fritjof Helmchen, codirecteur de l’Institut de recherche sur le cerveau de l’Université de Zurich, qui n’a pas participé à l’étude. "Elle représente l’exemple parfait de la manière d’étudier chez un animal éveillé quels composants d’un circuit neuronal jouent le rôle décisif dans une réponse comportementale particulière".
Ce type de connaissances pourraient trouver des applications en médecine humaine au cours des prochaines décennies. De nombreuses maladies mentales sont dues à des dysfonctionnements des circircuits neuronaux liés dus à de mauvaises connexions et perturbations des flux d’information.
Andreas Lüthi estime que ses résultats sont en principe transposables à l’humain: "La structure de l’amygdale a largement perduré au cours de l’évolution et sa construction reste semblable à celle de la souris. Chez l’humain, les troubles anxieux viennent souvent de la prédominance de ce vieux système et de difficultés à le contrôler." Il souligne cependant que le comportement humain se montre beaucoup plus complexe et varié: "Les gens prennent souvent consciemment des risques plus grands pour découvrir quelque chose de nouveau et en tirer avantage, une stratégie qui s’avérerait plutôt mauvaise pour une petite souris."
Yvonne Vahlensieck est une journaliste scientifique indépendante établie près de Bâle.