Percer les mystères de l’équilibre

Une nouvelle compréhension des mécanismes par lesquels le cerveau traite les signaux sensoriels vestibulaires est source d’espoir pour ceux qui souffrent du vertige

Si vous ressentez des étourdissements lorsque vous marchez sur le bord d’une falaise, alors vous pouvez comprendre les difficultés auxquelles sont confrontées les personnes aux prises avec le syndrome vestibulaire. Pour ces personnes, les activités de la vie quotidienne qui peuvent sembler toutes simples (p. ex. se vêtir, se nourrir, se lever, se coucher, se déplacer dans la maison et à l’extérieur) représentent un réel défi, puisque les mouvements de la tête s’accompagnent en général d’étourdissements et de nausées qui sont susceptibles de provoquer une chute. Ce syndrome touche plus de 70 millions de Nord-Américains.

On sait depuis longtemps qu’un système sensoriel logé dans l’oreille interne (l’appareil vestibulaire) permet le maintien de l’équilibre en assurant la stabilité du champ visuel pendant nos déplacements (p. ex. quand on marche). Même si nous comprenons en général les mécanismes par lesquels le cerveau perçoit les mouvements du corps,  permettant aux neurones dans le cerveau de choisir les signaux dont ils ont besoin pour assurer le maintien de l’équilibre.

Les mécanismes grâce auxquels le cerveau enregistre et décode l’information qui lui est transmise par les neurones de l’oreille interne sont complexes. Les neurones sensoriels vestibulaires périphériques logés dans celle-ci transforment les stimuli provenant des accélérations et des vitesses occasionnés par les mouvements que nous effectuons lors d’interactions avec le monde extérieur (comme ceux qui se produisent lorsqu’une voiture quitte l’état stationnaire pour atteindre une vitesse de 50 km/h) en séries d’impulsions nerveuses. Ces neurones transmettent au cerveau des renseignements détaillés sur ces stimuli (soit l’information qui permet de déterminer comment ces derniers varient au fil du temps)

Les scientifiques croyaient jusqu’à tout récemment que le cerveau décodait cette information de façon linéaire et qu’il s’efforçait de reproduire ces stimuli au fil du temps. Toutefois, à l’aide de méthodes électrophysiologiques et informatiques, Kathleen Cullen et Maurice Chacron, professeurs au Département de physiologie de l’Université McGill, ont démontré pour la première fois que les neurones des noyaux vestibulaires cérébraux décodaient plutôt l’information de façon non linéaire, puisqu’ils réagissent de préférence aux changements de stimuli soudains et imprévus.

On sait que la façon dont est représenté le monde extérieur varie à chaque étape d’une chaîne sensorielle. Ainsi, les neurones de l’appareil visuel situés le plus en périphérie du système sensoriel (p. ex., les cellules ganglionnaires de la rétine) répondent généralement à une grande variété de stimuli sensoriels (code « dense »), tandis que les neurones centraux (p. ex., les neurones du cortex visuel primaire situés dans la partie postérieure du cerveau) ont tendance à répondre de façon beaucoup plus sélective (code « épars »). Les professeurs Chacron et Cullen ont découvert que la transmission sélective de l’information provenant des neurones des noyaux vestibulaires qu’ils ont pu observer pour la première fois se produit dès la première synapse cérébrale. « Nous avons pu démontrer que le cerveau a développé une stratégie de calcul très élaborée pour représenter les changements brusques de mouvements afin de réagir rapidement et avec précision et d’assurer le maintien de l’équilibre », explique la professeure Cullen. « Je ne peux m’empêcher d’utiliser le terme élégante pour décrire cette stratégie, car elle l’est véritablement. »

Cette sélectivité de la réponse est importante pour les activités de la vie quotidienne, car elle permet au cerveau de mieux percevoir les changements brusques de position du corps. Ainsi, si vous ratez une marche en descendant un escalier, votre cerveau recevra l’information dont il a besoin et effectuera les calculs nécessaires pour vous aider à retrouver votre équilibre, et ce, en l’espace de quelques millisecondes seulement. Cette découverte devrait s’appliquer à d’autres systèmes sensoriels et mener ultimement à la mise au point de traitements plus efficaces pour les patients qui doivent composer avec des vertiges, des étourdissements et de la désorientation dans le cadre de leurs activités quotidiennes. Elle pourrait également permettre de concevoir des traitements susceptibles de soulager les symptômes du mal des transports et du mal de l’espace au sein d’environnements moins familiers.

Cette étude a été réalisée par Corentin Massot, boursier postdoctoral au Département de physiologie, et Adam Schneider, doctorant au Département de physique.

Résumé de l’article

Cette étude a été financée par les Instituts de recherche en santé du Canada et les Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies.