Le réseau au repos. Implications dans la maladie d’Alzheimer, la schizophrénie et l’autisme

Réseau en mode par défaut (DMN) peut se définir comme une ligne de base d’activité neuronale [1] qui se produit lorsque le sujet a des pensées qui ne sont pas dirigées vers un but. Il a été découvert à partir du degré de variation de la consommation d’oxygène d’une série de zones du cerveau, qui s’activaient lorsque les personnes ne pensaient « à rien de particulier » (c’est important). Un autre facteur utilisé pour étudier ce réseau est la synchronie (le degré de coordination des fréquences émises par les neurones en conséquence de leur activité électrique). Pour donner une image, imaginez que d’anciennes radios émettent sur la même syntonie (ou sur plusieurs qui se couplent) et se déclenchent en même temps pour communiquer à grande échelle.

Dans l’expérience typique sur le DMN, on demande aux sujets de fermer les yeux et de ne pas penser à quelque chose de concret, simplement de rester éveillés. Ensuite, on prend des images par résonance magnétique (ou d’autres techniques) des zones du cerveau d’intérêt. Puis on demande aux sujets d’exécuter une tâche qui requiert des pensées et/ou des comportements dirigés vers un but (une demande exécutive).

Voici les zones qui s’activent dans la situation « au repos » (DMN) :

Sur l’image, on peut voir qu’en plus des zones en bleu foncé il y a des tracés plus diffus qui relient ces zones. Ce sont des faisceaux de substance blanche et ils nous permettent de comprendre que les réseaux du cerveau se configurent comme des réseaux de « petit monde » : centres distribués et connectés à grande échelle dans le cerveau. Ces réseaux évoluent avec la maturation ; dans les premières années de la vie ils ne présentent pas autant de cohésion [2]. Parmi les zones qui s’activent figurent :

–          Le cortex préfrontal médial, une zone où se situent les aires de Brodmann 9 et 10, entre autres. Ces deux aires ont été liées aux représentations de notre personnalité et à la cognition sociale.

–          Le précuneus (ventral), lié à la mémoire épisodique, à la conscience et au soi. Également aux habiletés visuoconstructives.

–          Le lobe pariétal inférieur, lié au langage, à l’image corporelle et à l’identification des émotions. Aussi à la représentation spatiale.

Lorsque l’on contraste l’activité du cerveau dans les deux situations (lorsqu’on « ne pense à rien » vs. lorsqu’on a une pensée dirigée vers un but/résolution de problèmes) on obtient une image similaire à celle ci-dessus. Les zones en bleu correspondent aux zones activées lorsque la personne exécute une tâche (Réseau de travail). Les zones en orange seraient la DMN. L’intérêt est que l’exécution de la tâche exécutive corrèle avec une activation correcte du réseau de travail (« bleu ») et une atténuation correcte (qui n’atteint pas la désactivation) de la DMN (« orange »). Avons-nous un exemple de la recherchée « dissociation double » en neuropsychologie ?

Ne pensez à rien de particulier ?

En réalité, lorsque le chercheur demande de ne pas penser à quelque chose de concret pendant un certain temps, nous faisons quelque chose. Tout d’abord, nous ne perdons pas la conscience de nous-mêmes. En général, les sujets des expériences durant cette condition expérimentale ont rapporté qu’ils pensent à eux-mêmes (soi, personnalité), à des choses qu’ils doivent faire (mémoire prospective) ou à des événements qui leur sont arrivés (mémoire épisodique). Même à des concepts abstraits (concepts sémantiques) qui peuvent ou non avoir une connexion.

Quel lien la DMN entretient-elle avec la maladie d’Alzheimer ?

La maladie d’Alzheimer est un syndrome de déconnexion neuronale. Cette déconnexion affecte les réseaux de petit monde et leur communication à grande échelle. Dans le cas de la DMN, l’intégrité du réseau est affectée par la détérioration du cortex cingulaire postérieur et, par conséquent, par la connectivité entre la région frontale médiale et le lobe pariétal inférieur. La conséquence est une activation incorrecte de la DMN, mais aussi l’existence de réseaux plus « longs » et donc moins efficaces (selon la méthode utilisée pour étudier le phénomène). Sporns [3] mentionne que le précuneus est en outre une zone particulièrement vulnérable au dépôt de protéine amyloïde. Le manque d’intégrité de la DMN est un biomarqueur dans la maladie d’Alzheimer.

La conséquence cognitive en est l’incapacité à unir les contenus cognitifs du paragraphe précédent : recherche intentionnelle dans la mémoire, perte de schémas spatiaux – tant corporels que non corporels –, perte de concepts abstraits, perte de personnalité. Le tout, de manière progressive.

Quel lien la DMN entretient-elle avec la schizophrénie ?

La schizophrénie peut se conceptualiser comme un syndrome de déconnexion, désintégration et désynchronisation. Nous pouvons l’observer dans les connexions fronto-temporales, en raison de déficits structurels mais aussi de connectivité de la substance blanche à grande échelle et dans les réseaux de petit monde. La « matérialisation » de cela peut se voir dans différents aspects cognitifs. Pas seulement dans la mémoire de travail. Aussi une déconnexion du langage (mutisme, intrusion de ruminations pendant l’exécution d’une tâche, écholalie, langage désagrégé, etc.), de la personnalité, de la conscience, de la pensée ou du schéma corporel.

Dans la schizophrénie il y a aussi des altérations de l’efficacité des réseaux à grande échelle du cerveau. Quel est l’effet sur la DMN ? Il est double. Il se produit un déficit dans l’inhibition de la DMN. Et lorsqu’il existe une suppression incorrecte de la DMN, le réseau « de travail » ne fonctionne pas correctement [4]. De là pourraient surgir, par exemple, les intrusions typiques de certains schizophrènes durant l’exécution d’AVDs.

Quel lien la DMN entretient-elle avec l’autisme ?

Dans l’autisme, de manière générale, on peut dire qu’il y a aussi une suppression incorrecte de la DMN, en plus d’une faible activité générale de ce réseau et de processus pauvres d’auto-référence. De plus, et contrairement aux syndromes précédents, il pourrait y avoir un profil inverse dans lequel les réseaux de petit monde se trouvent hyperconnectés, produisant une non-différenciation des réseaux à grande échelle. Cela génère une perte d’intégration des processus dans lesquels ils interviennent.

Pour en savoir plus :

• Raichle, M. E., MacLeod, A. M., Snyder, A. Z., Powers, W. J., Gusnard, D. A., & Shulman, G. L. (2001). A default mode of brain function. Proceedings of the National Academy of Sciences, 98(2), 676–682. doi:10.1073/pnas.98.2.676

• Fair, D. A., Cohen, A. L., Dosenbach, N. U. F., Church, J. A., Miezin, F. M., Barch, D. M., Raichle, M. E., et al. (2008). The maturing architecture of the brain’s default network. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(10), 4028–4032. doi:10.1073/pnas.0800376105

• Sporns, O. (2011) Networks of the Brain. Ed. MIT

• Whitfield-Gabrieli, S., Thermenos, H. W., Milanovic, S., Tsuang, M. T., Faraone, S. V., McCarley, R. W., Shenton, M. E., et al. (2009). Hyperactivity and hyperconnectivity of the default network in schizophrenia and in first-degree relatives of persons with schizophrenia. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(4), 1279–1284. doi:10.1073/pnas.0809141106