Plasticité : comment le cerveau se transforme

La plasticité cérébrale intervient à plusieurs niveaux dans le cerveau : des synapses aux réseaux de neurones. Nécessaire à l’apprentissage, la plasticité reste toutefois limitée et diminue avec l’âge.

La notion de plasticité cérébrale fut proposée pour la première fois en 1890 par le psychologue et philosophe américain William James. Elle correspond à la capacité qu’a le cerveau de modifier son fonctionnement au cours du temps et des expériences vécues. À partir des années 1950, les progrès de la technologie permirent de commencer à mettre en évidence la nature de cette plasticité, qui apparaît aujourd’hui comme essentiel à la physiologie du cerveau, c’est-à-dire à son bon fonctionnement et même au-delà.

La plasticité est une propriété des deux principaux types de cellules composant notre cerveau : les neurones et les cellules gliales. Les 100 milliards de neurones de notre cerveau sont caractérisés par leur capacité à traiter et à transmettre rapidement des informations aux autres neurones. En moyenne, chaque neurone réalise 10 000 connexions neuronales, qui sont en perpétuel réajustement, de jour comme de nuit, du début de notre vie embryonnaire à notre mort.

Les cellules gliales, dix fois plus nombreuses que les neurones chez l’homme, ont, quant à elles, fait l’objet d’un intérêt croissant ces dix dernières années. Alors qu’on leur a, pendant de nombreuses années, uniquement attribué un rôle de soutien des neurones, les chercheurs ont démontré que les cellules gliales nourrissent également les neurones et les protègent d’un point de vue immunitaire. Surtout, les cellules gliales recyclent tout ce que libèrent les neurones pour optimiser leur fonctionnement et accélèrent la transmission de l’information nerveuse. Les cellules gliales sont donc essentielles au bon fonctionnement du cerveau.

À tous les niveaux d’organisation du cerveau
• Au niveau moléculaire, l’expression des gènes neuronaux et gliaux peut être régulée. En effet, une régulation circadienne permet l’expression de certains gènes en fonction du cycle jour-nuit. De même, à la suite d’un apprentissage, la composition des récepteurs aux neurotransmetteurs à la synapse ainsi que leur densité est régulée (schéma).

• Au niveau de la synapse, la densité et la forme des épines dendritiques (où se forment les synapses) peuvent varier rapidement. Ces modifications affecteront le nombre et la taille des synapses. Le neurone peut également moduler les quantités de neurotransmetteurs qu’il libère, renforçant ou diminuant ainsi ses connexions aux neurones efférents. Cette plasticité synaptique permet d’encoder des souvenirs, de réaliser des apprentissages ou d’oublier. Les cellules gliales entourent les synapses. Elles sont très mobiles et peuvent également moduler la transmission de l’information en étirant plus ou moins leurs prolongements dans la synapse. Elles peuvent également libérer des facteurs qui influencent la formation et la maturation des synapses.

• Au niveau des prolongements (axones et dendrites). Le neurone est susceptible de changer de morphologie, ce qui modulera également ses propriétés de transmission de l’information. Les cellules gliales aussi peuvent s’étendre ou rétrécir en fonction des conditions environnementales.

• Au niveau du réseau neuronal. Le réseau lui-même change ses connexions internes et externes constamment au cours du temps, en fonction des stimulations. Parmi toutes les voies neuronales possibles entre deux aires cérébrales, la plus efficace en fonction des expériences vécues sera sélectionnée et consolidée. Ainsi, en utilisant des scanners cérébraux, il a récemment été démontré que les circuits neuronaux sont propres à chacun (2).
Cette plasticité des réseaux permet notamment de développer des compétences. Par exemple, les musiciens recrutent plus de neurones impliqués dans les mouvements des doigts que les non-musiciens. Il a également déjà été démontré que les chauffeurs de taxi (londoniens dans l’étude en question) ont un hippocampe (zone du cerveau qui traite les informations de navigation dans l’espace) plus grand qu’avant qu’ils commencent à apprendre tous les noms de rues de la capitale. Des exercices cognitifs induiraient des changements structurels durables.

Cette plasticité des réseaux permet aussi de pallier un handicap. À la suite d’un accident vasculaire cérébral (AVC) qui aurait détruit l’aire du langage, l’usage de la parole peut être restauré par la mise en jeu d’aires voisines de la zone morte. Inversement, une région du cerveau normalement allouée au traitement de la vision par exemple peut, en cas de perte de la vision, permettre aux neurones privés de leurs entrées sensorielles d’être réaffectés à une autre fonction. Ce phénomène explique comment les aveugles développent davantage leurs autres sens.

En produisant de nouveaux neurones dans certaines régions du cerveau telles que l’hippocampe ou le bulbe olfactif, le cerveau est capable de produire de nouveaux neurones. C’est la neurogénèse.

Les périodes critiques et le vieillissement
Toutefois, la plasticité du cerveau n’est pas homogène au cours de notre vie. Il existe des périodes critiques, qui correspondent à des moments de la vie où le système nerveux est plus réactif à certaines stimulations de l’environnement. Concernant l’apprentissage du langage, par exemple, il a été observé que chez les enfants ayant grandi sans contact humain, dits « enfants-loups », l’acquisition langagière après leur réintégration restait limitée voire impossible. En effet, l’adolescence s’accompagne d’une forte baisse de la plasticité synaptique. Lorsque les neurones des aires cérébrales qui traitent du langage (aires de Broca et de Wernicke) achèvent leur myélinisation (apparition des gaines de myéline autour des axones des neurones), c’est la fin de la période critique concernant l’acquisition de la parole.

Au cours du vieillissement, la plasticité du cerveau diminue progressivement. Il devient alors de plus en plus difficile d’apprendre et d’encoder de nouveaux souvenirs. Ainsi, 15 % des personnes de 55 ans et 75 % des 80 ans subiraient des troubles de mémoire. Heureusement, la stimulation de nos capacités cognitives tout au long de la vie participerait, au même titre qu’une alimentation saine et qu’une activité physique régulière, à la prévention de notre santé et de notre qualité de vie. Alors, manger, bouger… et penser !

* Armelle Rancillac
Docteure en neurosciences, chercheure en neurosciences au Collège de France, chargée de recherche à l’Inserm, elle est l’auteure du roman d’anticipation Alice 2630. L’expérience humaine, CloniTech, 2014.

Cf Armelle Rancillac, Sciences Humaines, 13.04.2016
http://www.scienceshumaines.com/plasticite-comment-le-cerveau-se-transforme_fr_36116.html

Georges Vignaux

Publicités
Ce contenu a été publié dans Uncategorized par georgesvignaux. Mettez-le en favori avec son permalien.

A propos georgesvignaux

Directeur de recherche honoraire au Centre national de la recherche scientifique, Paris. Docteur d'Etat en linguistique et sciences cognitives (Paris7) Directeur de programmes en langage et cognition et nouvelles technologies de communication Chevalier dans l'Ordre national du Mérite

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s