UN EXEMPLE DE SCHÉMATISATION DE LA NEUROPLASTICITÉ

OBJECTIFS

La neuro-imagerie fonctionnelle permet de mettre facilement en évidence des phénomènes de neuroplasticité, soit liés à un apprentissage, soit consécutifs à une lésion. Concrètement, on observe, entre deux enregistrements, un déplacement topographique de la ou des zones présentant une variation d’activité statistiquement significative sous l’effet de l’accomplissement d’une fonction cérébrale.

On établit alors une relation de causalité entre ce déplacement de l’activité neuronale et l’amélioration perceptible de la fonction, c’est-à-dire soit une progression liée à l’entraînement, soit une récupération post-lésionnelle.

Cette neuroplasticité repose essentiellement sur l’établissement de nouvelles connexions synaptiques qui modifient les réseaux cérébraux et sur le renforcement des synapses, aussi appelé potentialisation synaptique.

Aucun de ces deux mécanismes sous-jacents n’est au programme de l’enseignement secondaire. Néanmoins, les élèves demandent fréquemment quel phénomène explique la neuroplasticité.

Si le second mécanisme se montre difficile à schématiser, on peut en revanche aisément illustrer le premier à l’aide de quelques images décrivant les principes généraux de la modification des réseaux neuronaux. C’est l’objet de cet article.

LA NEUROPLASTICITÉ LIÉE À UN APPRENTISSAGE

On s’appuie sur l’exemple du pianiste dont l’entraînement conduit à une extension topographique de l’aire motrice responsable des mouvements de l’index. L’image la plus simple d’un réseau de neurones est un triangle formé par l’interconnexion de trois neurones. On positionne près de ce réseau un second réseau semblable au premier, mais responsable d’une autre fonction, sensorielle, cognitive ou encore motrice. En l’espèce peu importe.

Ces réseaux symboliques reçoivent des afférences extérieures qui les mettent en activité et ainsi initient la réalisation des fonctions qu’ils sous-tendent. Ces messages nerveux sont ici représentés par de petites flèches jaunes.

Il suffit alors de tracer une nouvelle ramification qui conduit le neurone apportant les afférences au réseau responsable de la motricité de l’index à établir une synapse avec l’un des neurones de l’autre réseau.

Dès lors les messages nerveux arrivant au premier réseau sont également traités par le second. Il y a bien eu recrutement de neurones conduisant à une extension topographique de l’aire cérébrale responsable de la motricité de l’index. Cela suffit à expliquer que l’entraînement se traduise par une meilleure dextérité de ce doigt.

À ce stade les élèves demandent invariablement ce que devient l’autre fonction, dont les neurones responsables sont désormais accaparés par les mouvements de l’index. Cela témoigne d’une conception géographique qui voit les aires cérébrales adjacentes comme des territoires concurrents et exclusifs, de sorte que l’extension de l’un doit nécessairement entraîner la réduction de l’autre.

Or, l’image est fausse. Tout simplement parce que les réseaux de neurones se révèlent capables de faire plusieurs choses à la fois, autrement dit de supporter l’accomplissement de différentes fonctions. Ainsi, dans le schéma précédent les neurones roses sont-ils désormais en charge à la fois de leur fonction originelle et d’une part de la commande motrice de l’index.

LA NEUROPLASTICITÉ POST-LÉSIONNELLE

L’exemple utilisé est le même que précédemment.

On explique qu’une lésion, par exemple consécutive à un AVC, provoque la destruction des neurones du réseau de neurones responsables de la motricité de l’index.

Puisque les afférences parvenant au réseau détruit ne sont plus traitées la fonction est perdue : le patient souffre d’une paralysie de l’index.

Comme dans le cas de la neuroplasticité liée à un apprentissage, on trace alors une nouvelle ramification qui conduit le neurone apportant les afférences au réseau responsable de la motricité de l’index à établir une synapse avec l’un des neurones de l’autre réseau.

Grâce à ce phénomène, les messages nerveux arrivant au premier réseau sont désormais traités par le second. Il y a bien eu recrutement de neurones conduisant à un déplacement topographique de l’aire cérébrale responsable de la motricité de l’index. Cela suffit à expliquer qu’à l’issue d’une période de rééducation le patient retrouve l’usage de son index.

Et là aussi, cette neuroplasticité ne s’accompagne pas d’une perte fonctionnelle puisque le réseau recruté continue à assurer sa fonction originelle en plus de la commande motrice de l’index.

RÉFÉRENCE BIBLIOGRAPHIQUE

Timothy H. Murphy & Dale Corbett, Plasticity during stroke recovery : from synapse to behaviour, in Nature Reviews Neuroscience, 2009