Des chercheurs identifient des traces de traumatisme dans le jeune cerveau et suggèrent comment les effacer

Les images d’enfants otages israéliens libérés de la captivité du Hamas sont réconfortantes, mais pour la plupart de ces enfants, cette libération n’est que le début d’un long processus de réhabilitation. D’innombrables études ont montré que l’exposition à la guerre, aux abus et à d’autres événements traumatisants à un jeune âge augmente considérablement le risque de problèmes de santé, de problèmes sociaux et de problèmes de santé mentale plus tard dans la vie.

Aujourd’hui, une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Institut scientifique Weizmann donne lieu à l’optimisme. Dans une recherche menée sur des souris, publiée le 1er décembre dans Avancées scientifiquesune équipe dirigée par le professeur Alon Chen a découvert des mécanismes cérébraux qui se détériorent à la suite d'une exposition à un traumatisme pendant la petite enfance et a montré que ces changements peuvent être réversibles s'ils sont traités tôt.

Notre cerveau possède une qualité merveilleuse connue sous le nom de plasticité, la capacité de changer tout au long de notre vie. Comme on pouvait s’y attendre, dans nos premières années, lorsque le cerveau est encore en développement, il atteint son maximum de plasticité. Cela se manifeste par exemple dans l'aptitude à apprendre les langues, mais cela implique aussi une sensibilité accrue aux événements traumatisants, susceptibles de laisser une cicatrice qui ne fait que s'intensifier avec l'âge. De nombreuses études fournissent des preuves de ce dernier effet, mais on sait très peu de choses sur la manière dont l’exposition à un traumatisme à un jeune âge affecte les différents types de cellules cérébrales et la communication entre elles à l’âge adulte.

Le laboratoire de Chen du département des sciences du cerveau de Weizmann se concentre sur les aspects moléculaires et comportementaux de la réponse au stress. Dans des études précédentes, l'équipe de Chen a examiné comment le stress pendant la grossesse affecte la progéniture des souris lorsqu'elles atteignent la maturité. Dans la recherche actuelle, les scientifiques, dirigés par le Dr Aron Kos, ont étudié comment les traumatismes subis peu de temps après la naissance affectent les ratons souris plus tard dans la vie.

Pour faire progresser la compréhension de ce sujet, les chercheurs ont rassemblé les atouts du laboratoire de Chen : son expertise dans l'exploration des processus moléculaires du cerveau à la plus haute résolution possible, en utilisant le séquençage génétique au niveau de cellules individuelles ; la possibilité d'utiliser des caméras pour suivre des dizaines de variables comportementales dans un environnement social riche destiné à recréer des conditions de vie naturelles ; et la capacité de traiter les quantités massives de données générées dans cet environnement, à l’aide d’outils d’apprentissage automatique et d’intelligence artificielle.

Cette cartographie comportementale complète a révélé que les souris exposées après la naissance à un événement traumatisant – dans le cas de cette étude, étant négligées par leur mère – affichaient une variété de comportements indiquant qu'elles se retrouvaient au bas de la hiérarchie de dominance.

“Les comportements équivalents chez les humains pourraient inclure des niveaux élevés d'introversion, d'anxiété sociale et une personnalité évitante, tous connus pour être caractéristiques du post-traumatique”, explique le Dr Juan Pablo Lopez, ancien chercheur postdoctoral au laboratoire commun de Chen à Weizmann et au Max Planck. Institut de psychiatrie de Munich et aujourd'hui chef d'un groupe de recherche au Département de neurosciences de l'Institut Karolinska de Stockholm.

Dans l’étape suivante de l’étude, les chercheurs ont exposé certaines des souris adultes ayant subi un traumatisme pendant leur enfance à une situation sociale stressante : le harcèlement par d’autres souris. Finalement, ils ont créé quatre groupes de souris adultes : celles qui n’avaient été exposées à aucun traumatisme ; ceux qui n’ont pas été exposés à un traumatisme dans l’enfance mais ont été victimes d’intimidation à l’âge adulte ; des souris qui ont été exposées à un traumatisme uniquement pendant leur petite enfance ; et des souris qui ont été exposées à la fois à des traumatismes pendant l’enfance et à des brimades à l’âge adulte.

Pour découvrir comment l'exposition à un traumatisme précoce perturbe le cerveau et ce qui en résulte à l'âge adulte, les chercheurs ont effectué une comparaison minutieuse des quatre groupes, en utilisant le séquençage de l'ARN au niveau d'une seule cellule de l'hippocampe, une zone du cerveau. connu pour jouer un rôle important dans le fonctionnement social.

La comparaison a révélé qu'un traumatisme précoce a laissé une marque sur différents types de cellules, affectant principalement l'expression des gènes dans deux sous-populations de neurones, celles appartenant au système excitateur glutamatergique et celles appartenant au système inhibiteur du GABA. Cet effet était particulièrement fort chez les souris qui avaient été exposées à la fois à des traumatismes dans l’enfance et à des brimades à l’âge adulte.

Les cellules du cerveau communiquent entre elles au moyen de signaux électriques, qui peuvent être excitateurs, c'est-à-dire stimulants ou inhibiteurs. Un signal excitateur favorise la communication entre les cellules cérébrales, tandis qu'un signal inhibiteur la réprime, comme les pédales d'accélérateur et de frein d'une voiture. Le fonctionnement normal du cerveau nécessite un équilibre entre les signaux excitateurs et inhibiteurs, ce qui fait défaut dans de nombreux troubles psychiatriques.

L'un des moyens d'évaluer l'activité électrique du cerveau et l'équilibre entre les signaux excitateurs et inhibiteurs consiste à effectuer des mesures électrophysiologiques. De telles mesures, effectuées dans l'hippocampe des souris par le Dr Julien Dine, ancien scientifique à l'Institut Weizmann et actuellement électrophysiologiste pharmaceutique, ont confirmé les résultats moléculaires : l'exposition à un traumatisme dans la petite enfance a perturbé l'équilibre entre les signaux excitateurs et inhibiteurs chez l'âge adulte.

Ayant découvert un mécanisme cérébral perturbé à l’âge adulte à la suite d’un traumatisme précoce – et ayant identifié cette perturbation comme un déséquilibre entre les signaux excitateurs et inhibiteurs – les chercheurs ont tenté de trouver un moyen d’y remédier. Au cours d'une brève période de traitement peu de temps après le traumatisme précoce, ils ont administré aux souris un médicament anti-anxiété bien connu, le diazépam, connu commercialement sous le nom de Valium, qui affecte le système inhibiteur du GABA.

Ce court traitement a conduit à des résultats tout simplement stupéfiants : les souris traitées ont pu éviter totalement ou presque totalement l'avenir comportemental qui les attendait et n'étaient plus au pied de l'échelle sociale. “Comprendre les mécanismes moléculaires et fonctionnels nous a permis de neutraliser l'impact comportemental négatif du traumatisme avec un médicament administré peu de temps après l'exposition à des incidents traumatisants”, explique Kos. “Cela ne doit certainement pas être considéré comme une recommandation de traiter les jeunes patients traumatisés avec des médicaments, mais nos résultats mettent en évidence l'importance d'un traitement précoce pour une rééducation réussie.”

Un stress intense et continu peut, à tout âge, contribuer à l’apparition de maladies, allant des troubles psychiatriques à l’obésité et au diabète. Mais au cours des premières années de la vie, ainsi que dans l’utérus, ce stress peut avoir des conséquences dramatiques. « Les guerres en Israël, en Ukraine, au Soudan et ailleurs, et la crise mondiale sans précédent des réfugiés causée, en partie, par le changement climatique, ainsi qu'une meilleure compréhension des dommages à long terme causés par l'exposition à la guerre et à la violence à un jeune âge. « Tout cela souligne la nécessité de meilleures capacités de réadaptation », explique Chen.

“Notre nouvelle étude identifie un mécanisme cérébral clé qui est particulièrement sensible aux traumatismes de l'enfance. Mais la partie la plus excitante est la perspective d'utiliser la plasticité du jeune cerveau pour l'aider à se rétablir, évitant ainsi les conséquences néfastes de ce traumatisme à l'âge adulte.”