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HOME MALADIES RECHERCHE Mis en ligne le 1 juillet 2020 La recherche scientiﬁque

HOME MALADIES RECHERCHE Mis en ligne le 1 juillet 2020 La recherche scientiﬁque permet chaque jour d’en savoir un peu plus sur le cerveau, siège de la cognition, de la mé‐ moire, des émotions… De l’anatomie du cerveau aux connaissances actuelles sur la conscience, en passant par les dif‐ férentes maladies neurologiques, découvrez notre dossier sur le cerveau. POURQUOI CHERCHER À COMPRENDRE LE CERVEAU ? D’un point de vue philosophique, le cerveau est l’organe qui perçoit, qui pense, et qui agit. C’est donc lui qui permet de donner un sens à l’existence. Au niveau sociologique, le cerveau est le chef d’orchestre de l’organisme qu’il gère tout en se gérant lui-même. Il est responsable de nos comportements, et donc de nos interactions avec les individus qui composent la société. Scientiﬁquement le cerveau constitue un enjeu majeur car il renferme encore des mystères tant dans son développe‐ ment, dans son fonctionnement normal et pathologique que dans ses facultés d’adaptation. Il est essentiel aujourd’hui de percer les mécanismes de la genèse de nos facultés intellectuelles, de nos émotions, et des les comportements moteurs qui en sont l’expression. Et enﬁn, le déﬁ médical d’aujourd’hui est de comprendre le cerveau malade dans le cadre de maladies neurologiques (Alzheimer, Parkinson, SLA, sclérose en plaques, épilepsie…) ou psychiatriques (dépression, schizophrénie, autisme, TOC…) pour développer les traitements de demain. C’est la raison de l’existence de l’Institut du Cerveau qui accueille une élite scientiﬁque et médicale dans un même lieu, au sein de l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière à Paris, connu pour la qualité des soins prodigués et qui reçoit l’appui de Sorbonne Université, renommée pour la qualité de la formation scientiﬁque qu’elle propose, ainsi que du CNRS et de l’INSERM, organismes de recherche nationaux. L ’accueil de nouvelles start-ups au sein d’un incubateur, la présence de plus de 500 chercheurs dans les laboratoires, l’application de cette recherche chez les malades au sein du Centre d’Investigation Clinique sont les moyens mis en œuvre à l’Institut du Cerveau pour trouver rapidement de nouvelles pistes thérapeutiques et les exploiter. LE CERVEAU, EN BREF Le cerveau avec la moelle épinière constitue le système nerveux central, capable d’intégrer les informations, de contrôler la motricité et d’assurer les fonctions cognitives. Il pèse environ 1,3 kg dont (75% d’eau) et est l’organe le mieux protégé, d’une part parce qu’il baigne dans le liquide céphalo-rachidien, réduisant les effets des chocs et d’autre part car il est recouvert par 3 enveloppes : les méninges. Il consomme 15 à 20% de l’énergie produite par l’organisme, essentiellement du glucose, sucre simple fournit par COMPRENDRE LE CERVEAU, SON DÉVELOPPEMENT, SON FONCTIONNEMENT, SA PLASTICITÉ ET SES PATHOLOGIES F l’alimentation. Il est parcouru par un grand nombre de vaisseaux sanguins permettant un apport important en oxygène. Le cerveau est constitué de 2 hémisphères (droit et gauche) réunit par le corps calleux. Chaque hémisphère cérébral est formé du lobe frontal, lieu du raisonnement, fonctions du langage, coordination motrice volontaire ; du lobe parié‐ tal, siège de la conscience du corps et de l’espace environnant ; du lobe occipital, permettant l’intégration des mes‐ sages ; du lobe temporal, centre de l’audition, de la mémoire et des émotions, d’un cerveau limbique pour traiter les informations du lobe temporal et de l’insula permettant de traiter la douleur, les odeurs et le gout. Le cervelet contrôle l’équilibre et la coordination des mouvements et le tronc cérébral sert de point de passage entre les hémisphères cérébraux et la moelle épinière. Le cerveau est composé de 100 milliards de cellules nerveuses, « les neurones », qui constituent un réseau câblé très précis. La myéline est la gaine protectrice présente le long des axones des neurones et qui permet la propagation de l’inﬂux nerveux. Elle est formée par les oligodendrocytes qui avec les astrocytes et la microglie sont appelés cellules gliales, 10 à 50 fois plus nombreuses que les neurones. Le cerveau contient également le cortex ou sub‐ stance grise : c’est la partie la plus superﬁcielle du cerveau, en raison de la présence des corps cellulaires des neu‐ rones. Il contient également la substance blanche, où se trouvent les prolongements des neurones (axones) entourés d’une gaine de myéline. Il regroupe également 4 ventricules cérébraux, des cavités où circule le Liquide céphalo-ra‐ chidien. Enﬁn, au centre, les noyaux gris centraux, encore appelés ganglions de la base, sont impliqués dans le contrôle du comportement et dans l’apprentissage. LE CERVEAU, UN EXPERT EN COMMUNICATION Les neurones communiquent entre eux par signaux électriques, appelés inﬂux nerveux (ou potentiels d’action). Chaque neurone est constitué d’un corps cellulaire, de prolongements appelés dendrites et axones. Ces derniers émettent des connexions avec d’autres neurones par l’intermédiaire des synapses. L ’inﬂux nerveux se propage le long de l’axone pour terminer son chemin au niveau de la terminaison synaptique. Plus la fréquence de celui-ci est importante, plus le neurone produit des substances chimiques : les neurotransmetteurs (ou neuromédiateurs). Ces derniers contenus dans les vésicules sont libérés dans le milieu extracellulaire au niveau de la synapse et vont à leur tour activer ou inhiber un second neurone au niveau de sa dendrite ou de son corps cellulaire. De nouveau, l’inﬂux nerveux poursuit son chemin le long de ce second neurone et ainsi de suite. Il existe plusieurs types de neurotransmetteurs. Certains peuvent être excitateurs comme le glutamate ou inhibiteur comme le GABA. Parmi les plus connus, les principaux sont la dopamine, la sérotonine, l’histamine et l’acétylcholine. Les neurones responsables de la production de la dopamine (situés dans une région profonde du cerveau appelée « la substance noire ») sont essentiels au contrôle du mouvement. L ’ÉLECTROPHYSIOLOGIE Le neurone (à gauche) et la synapse (à droite) L ’électrophysiologie permet l’enregistrement des signaux électriques (inﬂux nerveux ou potentiel d’action) émis par les neurones pour communiquer entre eux. La compréhension du fonctionnement du cerveau en condition normale est indispensable pour comprendre et mieux traiter les fonctions altérées dans les maladies du système nerveux mais aussi le préserver dans son état normal. Le signal électrique transmis par chaque neurone après activation est un élé‐ ment clé de l’activité cérébral qui est altéré lors d’une maladie neurologique et psychiatrique et est souvent à l’origine des déﬁcits observés. L ’altération du potentiel d’action est par exemple le point de départ de l’épilepsie. A l’Institut du cerveau, l’équipe de Stéphane CHARPIER/Vincent NAVARRO/Mario CHAVEZ explore les conditions cérébrales extrêmes exprimant des activités électriques continues et anormales. L’ÉPILEPSIE L ’épilepsie ou le syndrome épileptique, sont la manifestation d’une hyperactivité cérébrale résultant d’une « hyperex‐ citation » des cellules nerveuses, les neurones du cortex cérébral. On distingue les épilepsies généralisées, 1/3 des cas, les neurones touchés propageant l’anomalie à l’ensemble du cerveau et les épilepsies partielles ou focales qui restent très localisées dans la région d’origine. L ’équipe de Jaime DE JUAN SANZ étudie les dysfonctionnements mitochondriaux qui pourraient être à l’origine de l’épilepsie. Les mitochondries, organites intracellulaires, jouent un rôle majeur dans les fonctions neuronales, en contrôlant des mécanismes fondamentaux, à la transmission de l’inﬂux nerveux entre les neurones. D’un point de vue plus clinique, l’équipe de Stéphanie BAULAC/Eric LEGUERN s’intéresseaux épilepsies focales, aux malformations du développement cortical liées à des mutations somatiques, aux encéphalopathies épileptiques et aux épilepsies généralisées génétiques. LA CONSCIENCE La conscience est également un état physiologique du cerveau lié directement à l’activité électrique du cerveau. L ’une des conditions nécessaires à la conscience – c’est-à-dire à la capacité de se formuler des rapports subjectifs tels que « Je vois X, je me souviens de Y, je suis en train de faire Z, … » – est d’être éveillé. Mais cela ne sufﬁt pas, comme l’illustrent certaines crises d’épilepsie ou de manière plus dramatique les états d’éveil sans conscience regroupés sous l’appellation d’« états végétatifs » ou coma. Être conscient requiert spéciﬁquement l’éveil d’un vaste réseau corti‐ cal fronto-pariétal. L ’équipe de Lionel NACCACHE/Laurent COHEN/Paolo BARTOLOMEO s’intéresse en particulier aux mécanismes céré‐ braux de la conscience, et développe des outils d’imagerie aidant au diagnostic des troubles de la conscience. LE DÉVELOPPEMENT DU CERVEAU L ’équipe dirigée par Bassem HASSAN s’intéresse à la formation des neurones et des réseaux neuronaux au cours du développement cérébral. Les recherches de cette équipe ont récemment mis en évidence des mécanismes essentiels régulant la production de neurones via un contrôle temporel précis de l’activité de certaines protéines essentielles. LA PLASTICITÉ CÉRÉBRALE Les connexions de notre cerveau sont dynamiques et évoluent constamment pour intégrer nos expériences de vie et nos apprentissages. L ’étude de cette « plasticité cérébrale » est un champ d’étude dans lequel les chercheurs de l’Ins‐ titut du cerveau sont pionniers. L ’équipe d’Alberto BACCI étudie les microcircuits du cortex cérébral, en particulier les synapses entre différents types de neurones, conduisant à des circuits spéciﬁques du cortex cérébral. L ’équipe de Nicolas RENIER a pour objectif d’étudier les mécanismes contrôlant la dynamique d’extension des prolon‐ gements neuronaux dans le cerveau adulte, de générer des nouvelles connaissances sur l’interaction des neurones et du système vasculaire au cours des processus de plasticité et développer une cartographie des marqueurs neuronaux et des connexions uploads/Management/ cerveau-comprendre-le-fonctionnement-du-cerveau-humain.pdf