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Genie et la maladie d’Alzheimer

La maladie d’Alzheimer est une maladie neurodégénérative incurable du tissu cérébral qui entraîne la perte progressive et irréversible des fonctions mentales et notamment de la mémoire. Elle fut initialement décrite par le médecin allemand Alois Alzheimer (1864-1915).

Le diagnostic de la maladie repose essentiellement sur des tests neuropsychologiques et sur la mise en évidence d’une atrophie corticale qui touche d’abord le lobe temporal interne et notamment l’hippocampe, régions importantes pour la mémoire. Les premiers symptômes consistent en des pertes de souvenir (amnésie) qui se manifestent initialement par des distractions mineures qui s’accentuent avec la progression de la maladie, tandis que les souvenirs plus anciens sont relativement préservés. L’atteinte neurologique s’étend par la suite aux cortex associatifs frontaux et temporo-pariétaux, se traduisant par des troubles cognitifs plus sévères (confusions, troubles de l’humeur et des émotions, des fonctions exécutives et du langage) allant jusqu’à la perte des fonctions autonomes et la mort.

La vitesse et l’évolution de la maladie sont variables d’un individu à l’autre rendant difficile tout pronostic précis, ainsi l’espérance de vie varie de 3 à 8 ans selon l’âge du patient au moment du diagnostic. Les changements psychologiques induits par la maladie influent sur les qualités humaines essentielles et pour cette raison la maladie d’Alzheimer est quelquefois décrite comme une maladie où les victimes subissent la perte de qualités qui forment l’essence de l’existence humaine.

Bien que les causes exactes de la maladie d’Alzheimer restent encore mal connues, il est supposé que des facteurs génétiques et environnementaux contribuent à son apparition et à son développement. Des mutations génétiques ont été identifiées dans les cas familiaux à début précoce qui représentent moins de 5 % des patients atteints par la maladie d’Alzheimer. Pour la forme la plus courante, dite « sporadique », les allèles de plusieurs gènes (codant notamment pour l’apolipoprotéine E) augmentent le risque de développer la maladie. Alors que l’hygiène de vie joue un rôle avéré dans le risque d’apparition et de progression de la maladie, diverses études épidémiologiques et toxicologiques ont aussi mis en exergue des facteurs de risques environnementaux tels que la présence de métaux comme l’aluminium dans l’environnement, tout particulièrement sous forme hydrique.

Aspects cliniques et circonstances de découverte

Trois stades sont perçus dans la maladie d’Alzheimer : le stade léger (ou premier stade), le stade modéré (ou deuxième stade) et le stade avancé (ou troisième stade).

La maladie d’Alzheimer débute habituellement par des troubles de la mémoire. Certains patients remarquent que leur mémoire fonctionne moins bien qu’autrefois et consultent leur médecin pour cela. Chez d’autres patients, l’entourage plus que le patient lui-même remarque ses difficultés de mémoire. Les symptômes liés à la mémoire (plainte mnésique) ne sont pas spécifiques de la maladie d’Alzheimer ou d’autres démences, et peuvent être rencontrés dans diverses conditions : dépression, anxiété, surmenage, consommation de médicaments psychotropes, syndrome d’apnée du sommeil notamment

Un peu d’anatomie du cerveau avec genie

Le cerveau est le principal organe du système nerveux des animaux. Au sens strict, le cerveau est l’ensemble des structures nerveuses dérivant du prosencéphale (diencéphale et télencéphale). Dans le langage courant, ce terme peut désigner soit l’encéphale dans son ensemble, soit le seul télencéphale ou même le seul cortex cérébral.

Chez les vertébrés, le cerveau est situé dans la tête, protégé par le crâne, et son volume varie grandement d’une espèce à l’autre. Par analogie, chez les invertébrés, le cerveau désigne certains centres nerveux.

Le cerveau régule les autres systèmes d’organes du corps, en agissant sur les muscles ou les glandes, et constitue le siège des fonctions cognitives. Ce contrôle centralisé de l’organisme permet des réponses rapides et coordonnées aux variations environnementales. Les réflexes, schémas de réponses simples, ne nécessitent pas l’intervention du cerveau. Toutefois, les comportements plus sophistiqués nécessitent que le cerveau intègre les informations transmises par les systèmes sensoriels et fournissent une réponse adaptée.

Le cerveau est une structure extrêmement complexe qui peut renfermer jusqu’à plusieurs milliards de neurones connectés les uns aux autres. Les neurones sont les cellules cérébrales qui communiquent entre elles par le biais de longues fibres protoplasmiques appelées axones. L’axone d’un neurone transmet des influx nerveux, les potentiels d’action, à des cellules cibles spécifiques situées dans des régions plus ou moins distantes du cerveau ou de l’organisme. Les cellules gliales sont le deuxième type cellulaire du cerveau et assurent des fonctions très diversifiées, centrées autour du support des neurones et de leurs fonctions.

Malgré de grandes avancées en neurosciences, le fonctionnement du cerveau est encore mal connu. Les relations qu’il entretient avec l’esprit sont le sujet de nombreuses discussions, aussi bien philosophiques que scientifiques.

En neuroanatomie des vertébrés, le cerveau est généralement considéré comme constitué de six régions principales définies sur la base du développement du système nerveux à partir du tube neural : le télencéphale, le diencéphale, le mésencéphale, le cervelet, le pont, et le bulbe rachidien. Chacune de ces régions possède une structure interne complexe. Certaines régions du cerveau, comme le cortex cérébral ou le cervelet, sont formés de couches formant des replis sinueux, les circonvolutions cérébrales, qui permettent d’augmenter la surface corticale tout en logeant dans la boîte crânienne. Les autres régions du cerveau représentent des groupes de nombreux noyaux. Si des distinctions claires peuvent être établies à partir de la structure neurale, la chimie et la connectivité, des milliers de régions distinctes peuvent être identifiées dans le cerveau des vertébrés.

Chez plusieurs branches des vertébrés, l’évolution a amené des changements importants sur l’architecture du cerveau. Les composants du cerveau des requins sont assemblés de façon simple et directe, mais chez les poissons téléostéens, groupe majoritaire des poissons modernes, le prosencéphale est devenu éverté. Le cerveau des oiseaux présente également d’importants changements. Un des principaux composants du prosencéphale des oiseaux, la crête ventriculaire dorsale, a longtemps été considéré comme l’équivalent du ganglion basal des mammifères, mais est maintenant considéré comme étroitement apparenté au néocortex.

De nombreuses régions du cerveau ont gardé les mêmes propriétés chez tous les vertébrés1. Le rôle de la plupart de ces régions est encore soumis à la discussion mais il est malgré tout possible de dresser une liste des régions principales du cerveau et le rôle qu’on leur attribue selon les connaissances actuelles :

Les principales divisions de l’encéphale représentées sur un cerveau de requin et un cerveau humain

• Le bulbe rachidien (ou medulla oblongata) prolonge la moelle épinière. Elle contient de nombreux petits noyaux impliqués dans un grand nombre de fonctions motrices et sensitives.

• L’hypothalamus est un petit organe situé sous le prosencéphale. Il est composé de nombreux petits noyaux possédant chacun ses propres connexions et une neurochimie particulière. L’hypothalamus régule et contrôle de nombreuses fonctions biologiques essentielles telles que l’éveil et le sommeil, la faim et la soif, ou la libération d’hormones.

• Le thalamus est également composé de noyaux aux fonctions diverses. Une partie d’entre eux servent à relayer l’information entre les hémisphères cérébraux et le tronc cérébral. D’autres sont impliqués dans la motivation. La zona incerta, ou région sous-thalamique, semble jouer un rôle dans plusieurs comportements élémentaires comme la faim, la soif, la défécation et la copulation.

• Le cervelet joue un rôle majeur dans la coordination des mouvements en modulant et optimisant les informations provenant d’autres régions cérébrales afin de les rendre plus précises. Cette précision n’est pas acquise à la naissance et s’apprend avec l’expérience.

• Le tectum, partie supérieure du mésencéphale, permet de diriger les actions dans l’espace et de conduire le mouvement. Chez les mammifères, l’aire du tectum la plus étudiée est le colliculus supérieur qui s’occupe de diriger le mouvement des yeux. Le tectum reçoit de nombreuses informations visuelles, mais aussi les informations d’autres sens qui peuvent être utiles pour diriger les actions comme l’ouïe. Chez certains poissons, comme la lamproie, le tectum occupe la plus large partie du cerveau.

• Le pallium est une couche de matière grise qui s’étale sur la surface du prosencéphale. Chez les mammifères et les reptiles, il est appelé cortex cérébral. Le pallium est impliqué dans de nombreuses fonctions telles que l’olfaction et la mémoire spatiale. Chez les mammifères, il s’agit de la région dominante du cerveau et elle subsume les fonctions de nombreuses régions sous-corticales.

• L’hippocampe, au sens strict, n’est présent que chez les mammifères. Néanmoins, cette région dérive du pallium médial communs à tous les vertébrés. Sa fonction est encore mal connue mais cette partie du cerveau intervient dans la mémoire spatiale et la navigation.

FIV

• Les ganglions de la base sont un groupe de structures interconnectées situées dans le prosencéphale. La fonction principale de ces ganglions semble être la sélection de l’action. Ils envoient des signaux inhibiteurs à toutes les parties du cerveau qui peuvent générer des actions et, dans les bonnes circonstances, peuvent lever l’inhibition afin de débloquer le processus et permettre l’exécution de l’action. Les récompenses et les punitions exercent leurs plus importants effets neuraux au niveau des ganglions de la base.

• Le bulbe olfactif est une structure particulière qui traite les signaux olfactifs et envoie l’information vers la zone olfactive du pallium. Chez beaucoup de vertébrés, le bulbe olfactif est très développé mais il est plutôt réduit chez les Primates.

Comprendre le cerveau

Les neurotransmetteurs, ou neuromédiateurs, sont des composés chimiques libérés par les neurones (et parfois par les cellules gliales) agissant sur d’autres neurones, appelé neurone postsynaptique, ou, plus rarement, sur d’autres types de cellules (comme les cellules musculaires et les cellules gliales comme les astrocytes).

Les neurotransmetteurs sont stockés au niveau de l’élément présynaptique dans des vesicules. Le contenu de ces vésicules est libéré (de 1 000 à 2 000 molécules en moyenne) dans l’espace synaptique au moment de l’arrivée d’un potentiel d’action. Là, les molécules diffusent vers les récepteurs transmembranaires localisés dans la membrane du neurone post-synaptique. Selon la nature du neurotransmetteur, l’élément postsynaptique aura comme réponse un potentiel postsynaptique inhibiteur (Glycine) ou excitateur (glutamate, acétylcholine), s’opposant à, ou favorisant respectivement la naissance d’un potentiel d’action dans le neurone postsynaptique.

En règle générale, un neuromédiateur désigne une molécule qui possède les propriétés suivantes :

• être présente et stockée dans des vésicules au niveau des terminaisons présynaptiques

• être synthétisée dans l’élément présynaptique (nécessité de précurseurs et d’enzymes spécifiques)

• être libérée dans la fente synaptique en réponse à une stimulation de l’élément présynaptique, de façon dépendante ou non des ions calcium,

• avoir des récepteurs spécifiques postsynaptiques ionotropes ou métabiotropes modifiant la polarité transmembranaire, ou provoquant un shunting,

• avoir un moyen de dégradation (comme l’acétyl-cholinestérase au niveau de la jonction neuro-musculaire) ou de recapture pour être inactivée au niveau présynaptique ou glial (astrocytes, par exemple) et ce afin de mettre fin à l’excitation.

Les neurotransmetteurs sont divisés en plusieurs catégories :

• les monoamines : sont synthétisées à partir d’un acide aminé :

? les catécholamines sont dérivées de la tyrosine : dopamine, noradrénaline, adrénaline (épinephrine et norépinephrine sont des francisations des termes anglais).

? la sérotonine (5-HT) qui dérive du tryptophane

? le GABA dérivé de l’acide glutamique

? l’histamine dérivée de l’histidine

• les endorphines, molécules similaires aux opiacés

• les acides aminés : acide glutamique, acide aspartique, glycine

• substances chimiques diverses : acétylcholine, adénosine, anandamide

Un neuromédiateur est libéré dans l’environnement neuronal et crée une « ambiance » chimique influant sur le fonctionnement du neurone.

Le monoxyde d’azote est un neuromédiateur unique en son genre puisqu’il s’agit d’un gaz soluble, toxique lorsqu’il est inhalé en excès. Il a la particularité de pouvoir parcourir le neurone à la fois de façon antérograde mais aussi rétrograde (de post-synaptique à pré-synaptique). Au niveau synaptique, il est produit par l’activation de la NO synthase (NOS).

Les neuropeptides ne sont pas des neurotransmetteurs. Par définition, un neurotransmetteur est une substance synthétisée et libérée dans la fente synaptique. Les neuropeptides, comme leur nom l’indique, sont synthétisés, comme les protéines dans le soma et ensuite transmises par les flux neuronaux à travers le neurone. Une forte libération d’une neuropeptide provoquera une déplétion. Le soma ne resynthétisera que lorsqu’il sera informé de cette dépletion. Il se passera beaucoup de temps ainsi entre une déplétion et le remplissage des stocks. VIP, substance P, neuropeptide Y, somatostatine, vasopressine, angiotensine II, ocytocine, gastrine, cholécystokinine, thyrotropine, insuline, glucagon, calcitonine, neurotensine et bradykinine sont

Beaucoup de substances utilisées comme les hormones (insuline, glucagon, …) dans l’organisme deviennent des neurotransmetteurs dans le système nerveux central. Inversement, les neurohormones sont sécrétées comme les neurotransmetteurs et agissent comme une hormone.

Cerveau et phéromones

On distingue deux types et sept classes de phéromones intervenant dans la communication chimique, et définis essentiellement à partir des insectes :

• Type A : phéromones incitatrices. Elles agissent sur le comportement

• Type B : phéromones modificatrices. Elles agissent sur la biologie?.

1. Phéromones de territoire

Déposées dans l’environnement, elles délimitent un territoire. Chez les canidés, ces hormones sont contenues dans les urines que les individus déposent sur des repères, ceux-ci servant en quelque sorte de « bornes » pour marquer leur « territoire ».

2. Phéromones de trace

Elles sont très courantes chez les insectes sociaux : les fourmis, par exemple, balisent leurs pistes par des hormones de trace – en l’occurrence, des hydrocarbures non volatils. La lamproie marine Petromyzon marinus en pleine mer est ainsi guidée vers sa rivière d’origine, par des hormones émises par leurs larves à des centaines ou milliers de kilomètres en amont. Ces hormones ont été identifiées : ce sont des dérivés d’acide biliaire (disulfate de petromyzonamine, disulfate de petromyzosterol et sulfate de petromyzonol qui est la plus efficace

3. Phéromones d’alarme

Ce sont des substances volatiles (ou très solubles dans l’eau pour les poissons) libérées par un individu en cas de blessure ou d’attaque par un prédateur, et qui déclenchent la fuite (pucerons) ou l’agression (abeille) chez les autres individus de la même espèce. Des phéromones de ce type existent aussi dans le monde végétal : certains végétaux, lorsqu’ils sont broutés ou blessés, émettent des phéromones d’alarme ; leurs voisins de la même espèce réagissent alors en produisant des tanins qui les rendent moins appétants pour l’herbivore, qui doit alors souvent changer de lieu pour trouver une nourriture appétente.

4. Phéromones sexuelles

Diffuseur de phéromones pour la confusion sexuelle d’eudémis et cochylis? Chez les animaux par exemple, les phéromones sexuelles indiquent la disponibilité des femelles pour être fécondées. Certains papillons détectent un partenaire sexuel à plus de 10 kilomètres.

5. Phéromones épidéictiques, ou d’« espacement »?Reconnues chez les insectes, elles sont différentes des phéromones de territoire. ‘Les femelles qui pondent leurs œufs dans ces fruits déposent ces substances mystérieuses au voisinage de leur ponte pour la signaler aux autres femelles de la même espèce : afin tout bêtement qu’elles aillent pondre ailleurs.’

6. Phéromones d’agrégation? Produites par l’un ou l’autre sexe, elles attirent les individus des deux sexes. Ce sont par exemple des hormones terpéniques produites par les scolytes Ips qui sont eux-mêmes attirés par des molécules (phytohormones) émises par les arbres stressés par une sécheresse.

7. Autres phéromones (non encore classées) ?Cette classification, fondée sur les effets induits sur le comportement, reste encore trop superficielle, et les phéromones remplissent bien d’autres fonctions.?• Phéromones de Nasanov (abeilles ouvrières)?

• Phéromones royales de l’abeille…?

• Phéromones d’apaisement (mammifères)

Suivant les espèces animales, on trouve des phéromones dans la peau, certaines glandes dermiques (sébacées, sudoripares), la salive, l’air expiré, les sécrétions des voies urogénitales, les sécrétions vaginales (primates), les glandes anales, les urines ou les fèces.?Les phéromones sont généralement perçues par l’organe voméronasal (également appelé organe de Jacobson), mais chez les mammifères certaines sont perçues par le système olfactif principal: les dernières découvertes montrent qu’une seconde famille de récepteurs olfactifs, les TAARS, semblerait reconnaître les phéromones mâles chez les souris. ?Le signal phéromonal peut être constitué d’une ou de plusieurs molécules (bouquet phéromonal), émises simultanément ou successivement. Les phéromones existent sous forme volatile ou soluble ; elles parviennent au contact des cellules sensorielles soit par inhalation, soit après un contact physique. Une substance émise par un organisme peut être liée à une autre molécule, à un transporteur, ou être transformée (par exemple par une action bactérienne), avant de devenir une phéromone.? Les phéromones peuvent être des acides carboxyliques saturés, des stéroïdes, des aldéhydes, des esters, des cétones, des alcools et d’autres composés.

Genie plein de phéromones

Comparaison du cerveau des mammifères? Chez l’homme, les phéromones peuvent être sécrétées dans la sueur apocrine axillaire et périnéale (androstène et androsténol) et dans la partie prostatique du sperme (spermine et spermidine).?Chez la femme, les phéromones peuvent être sécrétées dans la sueur apocrine axillaire, mamelonnaire et périnéale, et dans les sécrétions vaginales produite par les glandes atriales et de Skene (chaînes courtes d’acide gras).?Des expériences en imagerie cérébrale IRM chez des femmes et des hommes homosexuels ont mis en évidence une activation dans l’hypothalamus antérieur. Ces résultats indiquent que des phéromones sont détectées et que le signal est transmis jusqu’à l’hypothalamus. Mais ces résultats ne permettent pas de savoir : 1) si l’effet des phéromones est inné ou acquis, et 2) quels sont les effets, en particulier émotionnels et comportementaux, de ces phéromones.?Dans l’espèce humaine, les effets les plus significatifs des phéromones sont physiologiques, comme par exemple la synchronisation des cycles menstruels des femmes qui vivent en communauté. ? Les études comportementales montrent quelques effets émotionnels, mais quasiment aucun effet comportemental. Par exemple, par rapport à la sexualité, aucune des molécules testées n’a induit ou déclenché un comportement sexuel. Les résultats les plus intéressants concernent l’exposition aux androgènes, mais avec des résultats extrêmement contradictoires. On a ainsi montré que l’exposition expérimentale à l’androsténol augmente chez les femmes la durée de leur contact social avec les hommes. La molécule ne provoque pas le comportement de reproduction, mais elle permet de l’initier en favorisant le rapprochement hétérosexuel.

Mais d’autres expériences ont montré que l’androsténone induit au contraire, chez les femmes, des réactions émotionnelles négatives envers les hommes, que les hommes produisent simultanément les deux molécules, et que l’effet olfactif de l’androsténone est plus fort que celui de l’androsténol: l’effet global, en situation « naturelle », devrait alors être répulsif. En conclusion de toutes ces données, l’effet des phéromones est faible dans l’espèce humaine, et il est surtout physiologique. Au cours de l’évolution, les phéromones ont été remplacées par les récompenses / renforcements, et le comportement de reproduction est devenu un comportement érotique? Chez les mammifères, la diminution de l’importance des phéromones depuis les rongeurs jusqu’à l’Homme est cohérente avec la réalité neuroanatomique : chez les rongeurs, les structures olfactives représentent un tiers du cerveau, tandis que chez l’Homme elles ne représentent plus que quelques pour-cent ; l’essentiel du cerveau humain, les trois quarts, est dédié aux fonctions cognitives.

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