De la plasticité cérébrale

En 2007, la découverte de l'équipe du docteur Feuillet, publiée dans The Lancet, a stupéfié le monde entier. L'examen d'un patient "normal" avait révélé une particularité extraordinaire: sa boîte crânienne était pratiquement vide! Comment cet homme était-il parvenu à vivre normalement, sans troubles neurologiques ?

Images comparant le cerveau creux (à gauche) et un cerveau "normal". Les grandes zones noires correspondent aux poches de liquide. Crédits: Feuillet et al., The lancet, 2007

C'est un homme "normal": la cinquantaine, marié, deux enfants et employé dans l'administration. En 2007, cet homme consulte un médecin à cause d'une trouble de la marche. L'équipe du docteur Feuillet apprend que, depuis son enfance, son patient prend des barbituriques pour traiter une hydrocéphalie. Ce n'est pas vraiment qu'il avait de l'eau dans la tête, mais presque. Chez tout individu normalement constitué, le cerveau et la moelle épinière baignent dans un liquide, constitué à 99% d'eau, appelé liquide céphalo-rachidien (ou liquide cérébro-spinal). Une accumulation anormale de ce liquide dans la boîte crânienne est appelé hydrocéphalie. Cette pathologie cause parfois une compression des tissus cérébraux mais peut être traitée en évacuant le liquide en plantant une sorte de paille dans le crâne. Petit, ce patient avait donc subi une opération durant laquelle on avait installé un tube qui reliait l'intérieur du cerveau à l'abdomen, permettant ainsi l'écoulement et l'élimination du liquide. Au fil des années, le tuyau était devenu trop court et il avait fallu le remplacer. Le neurologue Jean Pelletier raconte, dans Cerveau et psycho:

"Lorsque j'ai appris son passé médical, je lui ai naturellement conseillé de passer un scanner, et c'est alors que nous avons découvert ce spectacle peu commun : un cerveau réduit à une bande de quelques centimètres d'épaisseur, contre la paroi crânienne. "

Manifestement, le nouveau tuyau s'était bouché et le patient avait vécu 30 ans sans s'apercevoir que le liquide s'accumulait graduellement dans son cerveau, remplissant sa boite crânienne et repoussant les structures cérébrales contre les parois, comme on peut le voir sur l'image ci-dessus.

Cette découverte provoque la stupéfaction. Comment cet homme a t-il pu maintenir une activité normale? En effet, à part un QI légèrement plus faible que la moyenne (vraisemblablement dû au faible volume du cerveau), ce patient ne manifeste aucun signe de dysfonctionnement cérébral. Pour le comprendre, il faut d'abord savoir comment est structuré un cerveau "normal".

Un cerveau "normal" est structuré en régions fonctionnelles: des zones qui sont dédiées et nécessaires à certaines fonctions (le langage, la vision etc.). Les structures situées au centre du cerveau par exemple, sont indispensables à la coordination des mouvements. Or, celles-ci ne sont même pas visibles sur le scanner du patient!

On sait depuis des dizaines d'années que le cerveau a une certaine plasticité, qu'il peut se déformer ou "respécialiser" certaines zones à la suite de traumatismes par exemple, mais on n'avait jamais observé un cerveau où des zones fonctionnelles entières avaient disparu.

En réalité, ces zones n'ont pas vraiment disparu: leur forme et leur emplacement ont simplement changé avec le temps. Comme le reste du cerveau, elles ont été aplaties contre la boité crânienne. Ce changement a été très lent et progressif. Ainsi, le réseau complexe des neurones a été conservé. C'est comme si vous mélangiez deux couleurs de pâte à modeler et que vous en faisiez une boule. Sur la photo de gauche, la pâte bleue forme des zones plus ou moins concentrées et connectées entre elles. Si vous aplatissez la boule, les zones bleues changeront de place mais seront toujours connectées. Les différentes aires du cerveau existent donc bel et bien chez ce patient mais on radicalement changé de place. Ces changements ne semblent avoir induit aucune perturbation notable, seul son quotient intellectuel est légèrement affecté par la réduction du volume cérébral.



Les cerveaux humains se développent tous sur le même modèle (il existe un schéma de connexions principales) mais les réseaux des neurones changent en permanence et chaque cerveau est unique. Les réseaux se développent selon les besoins et les stimuli mais aussi selon leur environnement neuronal. Le processus d'apprentissage résulte de l'activation répétée de certains "chemins" de neurones. Cette activité sollicite les régions concernées et induit la modification ou la création de connexions. La mémoire est alors la capacité du cerveau à réactiver cette connexion.

Le terme "plasticité" désigne cette capacité à évoluer et à se réorganiser perpétuellement. Elle a pour conséquence une plasticité "géographique": dans certains cas, lorsqu'une région du cerveau est endommagée, la fonction qu'elle exerçait est partiellement octroyée à une région proche. Ainsi, le handicap résultant est moindre. Ce processus graduel est surtout observé chez les enfants, chez qui le cerveau est encore en formation (le nombre de circuits neuronaux potentiels est énorme) et où la production de neurones est encore très active.

Un des mécanismes de la neuro-plasticité est "l'élagage synaptique" : les connexions entre les neurones sont constamment éliminées ou renforcées selon qu'elles sont peu ou beaucoup utilisées. Morphologiquement, cela correspond à l'apparition, à la disparition ou a la réaffectation de certaines structures.

De plus, il existe également une plasticité neuronale: plus un neurone est utilisé, plus vite il répondra à une sollicitation (sous forme de potentiel d'action) et inversement. Cette propriété découle également d'un changement morphologique au niveau neuronal et on peut en apprendre davantage sur cette page. Ces mécanismes font du cerveau un organe beaucoup moins rigide que ce que l'on pensait, capable de s'adapter et d'évoluer en permanence. C'est d'ailleurs le système nerveux dans son ensemble qui semble faire preuve de plasticité.

Une meilleure connaissance de ces mécanismes permettra sûrement un jour de traiter des maladies et des traumatismes impliquant une perte ou diminution de capacités cognitives ou nerveuses. Il sera possible de réduquer une partie du cerveau après un accident, comme un muscle atrophié resté dans le plâtre. Il sera même possible de "recabler" le système nerveux et de pallier un handicap, en s'inspirant par exemple de cette expérience dans laquelle des chercheurs sont parvenus à faire pousser un œil fonctionnel sur la queue d'un xénope.