La zone clé du cerveau joue un rôle crucial dans la dépendance
De nouvelles recherches révèlent que le cervelet, une grande partie du cerveau humain que les scientifiques pensaient être principalement impliquée dans le contrôle moteur, peut jouer un rôle clé dans la recherche de récompenses et les comportements sociaux. Les résultats peuvent aider à éclairer les thérapies futures pour le traitement de la dépendance.
Des recherches récentes ont laissé entendre que, en plus du mouvement, le cervelet du cerveau peut également aider à contrôler les fonctions cognitives, telles que le langage, l’apprentissage et l’attention.
Maintenant, des scientifiques de l'Albert Einstein College of Medicine du Bronx, NY, suggèrent que ce domaine pourrait également réglementer le traitement des récompenses et la dépendance.
Kamran Khodakhah, Ph.D., qui est professeur et président du département de neurosciences Dominick P. Purpura à Einstein, a dirigé la nouvelle étude. Les scientifiques ont mené l'étude chez la souris.
Le professeur Khodakhah et son équipe ont publié leurs résultats dans la revue Science. Ilaria Carta, doctorante à Einstein, et Christopher Chen, Ph.D., sont tous deux les premiers auteurs de l'article.
Pourquoi étudier le cervelet?
Le professeur Khodakhah et ses collègues ont été incités dans leur effort de recherche par des études plus récentes qui ont fait allusion au rôle du cervelet dans la toxicomanie et l’interaction sociale.
Par exemple, certaines études ont montré que le cervelet ne fonctionne pas correctement chez les personnes ayant un comportement addictif, un trouble du spectre autistique (TSA), un syndrome affectif cognitif et une schizophrénie.
D'autres études IRM ont montré que le cervelet des personnes dépendantes est hyperactif en réponse à des stimuli auxquels leur dépendance est liée, comme l'image d'une seringue.
«L'idée que le cervelet faisait bien au-delà du contrôle des mouvements a suscité beaucoup de scepticisme», explique l'auteur principal de l'étude, «et personne n'avait de véritables indices sur la façon dont le cervelet pourrait affecter la libération de dopamine.»
Les scientifiques ont surnommé la dopamine le neurotransmetteur «sexe, drogues et rock’n’roll» en raison de son rôle clé dans le comportement de recherche de récompenses. Lorsque les humains - ou les primates - reçoivent une récompense agréable, que ce soit à la fin d'un processus d'apprentissage ou à des fins récréatives, leur corps libère l'hormone.
Une autre zone du cerveau que les scientifiques ont impliquée dans le traitement des récompenses est la soi-disant zone tegmentale ventrale (VTA). Ainsi, dans l'étude actuelle, les scientifiques ont émis l'hypothèse que les neurones du cervelet communiqueraient d'une manière ou d'une autre avec les neurones VTA, responsables de la libération de dopamine.
Utiliser la lumière pour étudier les neurones chez la souris
Les scientifiques ont utilisé l'optogénétique pour tester leur hypothèse. L'optogénétique est une technique dans laquelle les scientifiques modifient génétiquement les neurones afin qu'ils répondent à la lumière.
En induisant génétiquement la photosensibilité, les chercheurs pourraient activer sélectivement les axones des neurones du cervelet. Ce faisant, ils ont souhaité voir comment les neurones du VTA seraient affectés.
Un tiers des neurones du VTA ont été déclenchés en réponse à la stimulation des axones, prouvant que les neurones du cervelet communiquent avec ceux du VTA.
Ensuite, les scientifiques ont voulu voir comment, voire pas du tout, cette communication interneuronale affectait le comportement de recherche de récompense. Pour examiner cet aspect, les chercheurs ont mené une série d'expériences sur des souris.
Comment le cervelet affecte la recherche de récompense
Dans la première expérience, les rongeurs étaient libres d'explorer les quatre coins d'une pièce, mais lorsqu'ils ont atteint un coin spécifique, les chercheurs ont stimulé les neurones cérébelleux des rongeurs en utilisant l'optogénétique.
Les scientifiques ont émis l'hypothèse que, si la stimulation était agréable, les rongeurs continueraient à rechercher le comportement gratifiant - c'est-à-dire qu'ils retourneraient à plusieurs reprises dans le coin où ils ont reçu la stimulation agréable.
Comme l'équipe s'y attendait, les rongeurs stimulés ont choisi de retourner dans ce même coin plus souvent que les souris témoins.
Ensuite, pour confirmer que la stimulation des axones des neurones cérébelleux jouait un rôle dans la dépendance, les chercheurs ont conditionné les souris à recevoir une stimulation agréable de ces axones dans une zone bien éclairée.
En règle générale, les souris évitent les lumières vives et ont tendance à se sentir plus à l'aise dans l'obscurité, où elles peuvent éviter les prédateurs. Mais dans cette dernière expérience, ils ont choisi d'aller à l'encontre de leur préférence habituelle, pour le plaisir de la stimulation.
«Même si les souris évitent normalement les zones lumineuses, elles courent désormais de préférence vers la lumière, car c'est là qu'elles se souviennent d'avoir reçu une récompense […] Cela suggère que le cervelet joue un rôle dans les comportements addictifs.»
Professeur Kamran Khodakhah
Le cervelet est également un élément clé du comportement social
Une autre expérience a révélé que la voie entre les axones cérébelleux et les neurones VTA joue également un rôle dans le comportement social.
Les chercheurs ont mis des souris dans une boîte à trois chambres. Les rongeurs avaient la possibilité d'interagir avec un objet, une autre souris ou d'être seuls dans une zone vide.
Lorsqu'ils ont choisi d'interagir socialement, la voie des axones cérébelleux-neurones VTA était la plus active. Cependant, lorsque les scientifiques ont utilisé l'optogénétique pour faire taire cette voie neuronale, les rongeurs ont choisi soit d'être seuls, soit d'interagir avec l'objet inanimé.
Les résultats suggèrent aux chercheurs que la voie des axones cérébelleux – neurones VTA peut être dysfonctionnelle chez les personnes atteintes de TSA.
«Nos données soutiennent le rôle du cervelet dans le traitement des récompenses et dans le contrôle du comportement social», concluent les auteurs.
«Nous proposons que cette […] voie puisse expliquer, au moins en partie, l'association entre le cervelet et les comportements addictifs, et fournit une base pour un rôle du cervelet dans d'autres comportements motivés et sociaux.»
