Le cerveau, chef d’orchestre de l’organisme

On l’imagine peser lourd. Mais non: le cerveau ne représente que 2% du poids de notre corps. Pourtant, sans lui, non seulement notre cœur ne battrait pas, nous ne pourrions ni respirer ni marcher, mais surtout nous manquerions des fonctions qui nous font exister en tant qu’humains: la parole, la mémoire, la pensée ou encore l’anticipation. Le cerveau est donc un organe différent des autres. Un véritable chef d’orchestre qui régit tout, mais qui a pour cela besoin de ses musiciens. Ce qui fait dire à Jean-Pierre Hornung, chercheur au département des neurosciences fondamentales de l’Université de Lausanne (UNIL): «Un cerveau sans corps ne sert à rien, mais un corps sans cerveau ne sert à rien non plus.»

Neurones et cellules gliales

Pour les spécialistes de l’anatomie, le cerveau inclut les deux hémisphères, le tronc cérébral et le cervelet. Mais dans le langage commun, ce terme évoque surtout les hémisphères cérébraux. Leur surface se compose d’une fine couche de matière grise qui renferme les neurones, les cellules de base du fonctionnement cérébral. En dessous de cette matière grise se trouve la matière blanche, composée essentiellement d’axones, ces prolongements des neurones qui transmettent l’information électrique d’une cellule à l’autre, selon des réseaux complexes.

Dans son fonctionnement, le cerveau est organisé par régions, appelées aires. Elles sont parfois petites, appelées alors noyaux, ou s’étendent sur plusieurs lobes. Les aires dites primaires «sont les premières à recevoir les informations, sensorielles et motrices, en provenance de notre corps ou de l’extérieur», explique Jean-Pierre Hornung. Les aires secondaires, ou associatives, intègrent les informations reçues, déterminent les réponses aux stimuli et commandent les organes –y compris les muscles. Que ce soient la motricité ou les fonctions cognitives qui nous permettent de programmer une action, de calculer, de raisonner, de penser, toutes ces propriétés sont élaborées dans le cerveau, via des échanges chimiques et électriques entre des cellules.

Pour le moment, la subtilité des mécanismes en jeu dépasse notre compréhension. On sait qu’aussi bien la pensée que les ordres donnés aux organes –par exemple aux muscles– découlent de la circulation d’information électrochimique dans des circuits interconnectés très complexes comprenant des milliers de milliards de neurones qui transmettent rapidement les signaux électriques à d’autres neurones par l’intermédiaire de jonctions, les synapses. Mais on ignore comment, de cette complexité, surgissent la pensée, la conscience ou la décision volontaire.

D’autres cellules jouent aussi un rôle dans le fonctionnement cérébral. Ainsi, les neurones sont assistés dans leur tâche par les cellules gliales qui «influencent la vitesse de transmission de l’influx nerveux», précise le chercheur de l’UNIL. Enfin, l’ensemble du cerveau est protégé des infections par des cellules particulières du système immunitaire, qui forment la microglie.

Un large spectre de pathologies

Si certaines fonctions cérébrales et cognitives, comme la mémoire ou la conscience, mobilisent de larges réseaux de neurones, d’autres sont régies par des régions précises. Dans le cas du langage par exemple, «il existe une zone, située près du cortex auditif, qui est responsable de la compréhension de la parole et une autre de son expression», détaille Jean-Pierre Hornung. Cela explique que les conséquences des maladies neurologiques sur le fonctionnement physique et mental des individus dépendent de la zone cérébrale affectée et de la sévérité des lésions.

Les pathologies touchant le cerveau forment un spectre très large. Elles peuvent être banales, comme les migraines. Ou au contraire engendrer de sérieux handicaps. Dans d’autres cas, «leurs conséquences, souvent invisibles, se traduisent par de la fatigue, une dépression, des troubles de la concentration», souligne Patrik Michel, médecin-chef au sein du service de neurologie du Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV). Certaines maladies, précise le neurologue, sont «chroniques et souvent dégénératives» (maladies d’Alzheimer et de Parkinson, sclérose latérale amyotrophique, tumeurs cérébrales). D’autres «ne se manifestent qu’à une seule reprise au cours de la vie» (AVC, méningite, maladie de Lyme). D’autres encore «sont récurrentes et évoluent par épisodes» (comme l’épilepsie et la sclérose en plaques).

Dans de nombreux cas, des traitements permettent de diminuer les symptômes. Face à l’AVC aigu ou à la sclérose en plaques, les thérapies se révèlent «très efficaces», selon Patrik Michel. Mais elles ne le sont que «faiblement», voire pas du tout, dans le cas de la maladie d’Alzheimer ou de la sclérose latérale amyotrophique.

Réparer le cerveau

Au cours des dernières décennies, la compréhension du cerveau et la prise en charge des maladies qui l’affectent ont connu de grands bouleversements. Notamment grâce aux progrès de l’imagerie médicale, qui a amélioré le diagnostic et accéléré la recherche. Avec l’IRM fonctionnelle, on peut désormais «voir le cerveau en action», souligne Jean-Pierre Hornung. Ce n’est qu’un début, car des techniques encore plus fines permettent maintenant aux chercheurs «d’observer un unique neurone ou de suivre, pendant plusieurs mois, une synapse lors d’un apprentissage spécifique». Ces techniques sont utilisées pour étudier des cerveaux d’animaux, mais permettent une compréhension qui s’applique aux êtres humains. Du côté clinique, de nouvelles pistes prometteuses apparaissent. L’une d’elles, élaborée au CHUV, vise à réparer des lésions causées par un AVC par des autogreffes de neurones. Des essais cliniques pourraient d’ailleurs prochainement démarrer à Lausanne.