Comment notre cerveau nous dit-il que nous avons soif?
Une nouvelle étude cartographie les circuits cérébraux qui nous indiquent quand nous devons boire de l'eau, ainsi que quand nous en avons assez. La recherche a révélé une hiérarchie neuronale en stimulant et en supprimant l'envie de boire chez les souris.
Avoir soif est une sensation que tout le monde et chaque animal connaît.
C'est une expérience si courante que peu d'entre nous y réfléchissent. Mais les neuroscientifiques en sont fascinés.
En ce qui concerne la survie d'un organisme, la soif est extrêmement importante. Un animal qui ne prend pas de liquides quand il en a besoin ne sera pas en vie longtemps.
Sans eau, la plupart des processus dans le corps se gripperont, et chez les humains, la mort suit en peu de jours.
Bien que l'idée que notre cerveau puisse détecter les niveaux d'eau dans le corps et stimuler notre désir de boire ne soit pas nouvelle, la neuroscience exacte derrière elle n'est que lentement étoffée.
L'étude la plus récente pour étudier le mécanisme de la soif a été réalisée par Yuki Oka, professeur adjoint de biologie à Caltech à Pasadena, en Californie. Les résultats ont été publiés cette semaine dans La nature.
Le cerveau assoiffé
Certains travaux ont déjà été réalisés dans ce domaine. Des études ont montré qu'une structure en forme de feuille dans le cerveau antérieur, la lamina terminale (LT), est importante dans la régulation de la soif. Le LT comprend trois parties: l'organum vasculosum laminae terminalis (OVLT), l'organe subfornical (SFO) et le noyau préoptique médian (MnPO).
La majorité du cerveau est séparée de la circulation sanguine par la barrière hémato-encéphalique. Parallèlement à d'autres rôles, cette membrane protège le cerveau des agents pathogènes, tels que les bactéries. Mais le SFO et l'OVLT sont inhabituels; ils ne sont pas protégés par la barrière hémato-encéphalique et peuvent entrer directement en contact avec la circulation sanguine.
Cette communication directe avec le sang leur permet d'évaluer la concentration de sodium, de sorte que la «salinité» du sang est une bonne indication de l'hydratation d'un animal.
Des travaux antérieurs ont déjà montré que le LT contient des neurones excitateurs. Lorsqu'ils sont stimulés chez une souris, cela provoque un comportement de consommation d'alcool.
Dans cette nouvelle étude, les scientifiques ont constaté que le MnPO est particulièrement important, en ce que le noyau reçoit un apport excitateur du SFO, mais pas l'inverse.
Ils ont montré que lorsque les «neurones excitateurs du MnPO sont génétiquement réduits au silence, la stimulation du SFO ou de l’OVLT» ne produit plus de comportement d’alcool chez les souris.
La hiérarchie de la soif
Cette étude est la première à décrire l’organisation hiérarchique du LT: le MnPO recueille des informations du SFO et de l’OVLT et les transmet à d’autres centres cérébraux pour déclencher l’activité de consommation.
Les scientifiques tentent également de répondre à une autre question concernant le comportement de consommation d'alcool: comment savoir quand s'arrêter? Le professeur Oka explique l'énigme en disant: «Lorsque vous êtes déshydraté, vous pouvez avaler de l'eau pendant plusieurs secondes et vous vous sentirez satisfait.»
«Cependant,» ajoute-t-il, «à ce stade, votre sang n'est pas encore réhydraté: cela prend généralement environ 10 à 15 minutes. Par conséquent, le SFO et l'OVLT ne seraient pas en mesure de détecter la réhydratation du sang peu de temps après avoir bu. Néanmoins, le cerveau sait en quelque sorte quand arrêter de boire avant même que le corps ne soit complètement réhydraté.
Cela implique qu'il existe un autre signal, plus rapide, qui informe le cerveau d'arrêter de boire. Des études ont montré que les neurones excitateurs de la LT sont calmés lorsqu'une souris commence à boire, mais on ne sait pas exactement comment cela se produit.
Le professeur Oka et son équipe ont démontré que les neurones inhibiteurs du MnPO réagissent à l'action physique de l'alcool et suppriment l'activité des neurones de la soif SFO. Fait intéressant, les neurones inhibiteurs ne font leur travail qu'en réponse à l'ingestion de liquides - et non de nourriture.
Ils pensent que cette distinction entre les fluides et les solides est possible en surveillant le mouvement de l'oropharynx, qui est la partie de la gorge impliquée dans le mécanisme de déglutition. Son activité en buvant est différente de celle de manger.
«Lorsque vous avez vraiment soif et que vous avalez rapidement du liquide, la gorge bouge d'une manière particulière qui est différente de celle de manger de la nourriture. Nous pensons que la population inhibitrice répond à ce mouvement d'ingestion rapide de l'eau.
L'auteur principal de l'étude Vineet Augustine, un étudiant diplômé
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Les résultats ajoutent à notre compréhension du réseau complexe d'interactions qui nous indiquent quand nous devons boire. Mais, selon les auteurs de l'étude, il reste encore beaucoup à apprendre.
Comme l'explique le professeur Oka, «les signaux inhibiteurs que nous avons découverts ne sont actifs que pendant l'action de boire. Cependant, la sensation de satiété dure en effet beaucoup plus longtemps. Cela indique que les neurones inhibiteurs de MnPO ne peuvent pas être la seule source de satiété de la soif.
«Ce sera le sujet d'une étude future.»
Bien sûr, l'étude a été menée sur des souris, mais des régions similaires peuvent être trouvées dans le cerveau humain. Les chercheurs estiment donc que les résultats nous sont également applicables.
