Deux façons distinctes pour le cerveau de rester concentré et de freiner les impulsions

Le locus coeruleus est un centre de production de norépinéphrine situé dans la région du pons (mot latin signifiant « pont ») du tronc cérébral.

Source : Diego69/Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0

Il est pratiquement impossible d’atteindre des objectifs qui requièrent de la concentration et de la grâce sous pression si l’on est surexcité ou facilement distrait. La capacité à rester concentré et à ignorer les distractions tout en limitant l’impulsivité et en évitant de « s’énerver » est essentielle pour atteindre des performances de pointe dans la vie et dans le sport.

Les déficits d’attention et l’impulsivité peuvent interférer avec un comportement orienté vers un objectif. En outre, les déficits d’attention et l’impulsivité sont également associés à diverses affections neuropsychiatriques telles que le trouble déficitaire de l’attention/hyperactivité (TDAH) et les troubles du contrôle des impulsions.

Jusqu’à récemment, les substrats neuroanatomiques de la concentration attentionnelle et du contrôle des impulsions étaient difficiles à cerner pour les chercheurs sur le cerveau. La bonne nouvelle : Les progrès récents de l’optogénétique ont permis aux neuroscientifiques de commencer à cibler des régions cérébrales et des voies neuronales spécifiques qui facilitent à la fois le contrôle de l’attention et le contrôle des impulsions.

Des études antérieures chez l’homme et la souris ont montré des preuves corrélatives suggérant que les neurones producteurs de norépinéphrine (c’est-à-dire noradrénergiques) dans le locus coeruleus (LC) jouent un rôle central dans les mécanismes de contrôle de l’attention orientée vers un but. Cependant, jusqu’à présent, les neuroscientifiques ne savaient pas exactement comment ces neurones noradrénergiques spécialisés et les voies de projection fonctionnent dans le cerveau.

Une nouvelle étude du MIT sur des souris montre comment les neurones producteurs de norépinéphrine dans le locus coeruleus commandent à la fois la concentration de l’attention et le contrôle des impulsions via deux « voies corticales noradrénergiques coeruleo-frontales » distinctes vers le cortex préfrontal. Ces résultats(Bari et al., 2020) ont été publiés le 2 novembre dans Proceedings of the National Academy of Sciences.

« Nous montrons ici que l’activation des neurones noradrénergiques du locus coeruleus de la souris est nécessaire et suffisante pour un comportement orienté vers un but », expliquent les auteurs. « Nos résultats révèlent que le contrôle attentionnel du comportement est modulé par les effets synergiques de deux voies coeruleo-corticales dissociables, les projections du locus coeruleus vers le cortex préfrontal dorsomédial (dmPFC) renforçant l’attention et les projections du LC vers le cortex orbitofrontal ventrolatéral (vlOFC) réduisant l’impulsivité. »

Grâce à une série d’expériences élaborées sur des souris, les chercheurs du MIT ont pu établir que la stimulation des connexions neuronales du LC au dmPFC augmentait la concentration et améliorait les performances correctes, mais ne réduisait pas les réponses impulsives et prématurées. À l’inverse, la stimulation des connexions neuronales du LC au vlOFC n’a pas amélioré la concentration attentionnelle ou les performances, mais a permis de réduire les réponses hâtives et impulsives. Comme le résument les auteurs :

« Ici, nous avons appliqué des techniques comportementales, optogénétiques et génétiques de circuits neuronaux, qui permettent unhaut degré de spécificité temporelle et cellulaire pour la manipulation et l’enregistrement de l’activité des neurones noradrénergiques dans le LC et démontrent un lien de causalité entre la modulation temporelle spécifique de la noradrénaline du LC et le contrôle de l’attention« .

Des recherches antérieures(Uematsu et al., 2017) sur la manière dont le système noradrénergique du LC coordonne des états d’apprentissage opposés ont révélé que deux types de cellules noradrénergiques différents dans le locus coeruleus peuvent soit exacerber les réponses au stress de type « lutte, fuite ou congélation », soit éteindre la peur. (Voir« Les neurosciences de l’apprentissage basé sur la peur et de l’extinction de la peur« )

La recherche la plus récente (2020) sur les voies noradrénergiques du LC soulève également de nouvelles questions sur le rôle du locus coeruleus dans la lutte contre l’anxiété. Dans un communiqué de presse publié le 2 novembre, le premier auteur, Andrea Bari, du RIKEN-MIT Laboratory for Neural Circuit Genetics et du Picower Institute for Learning and Memory du MIT, a déclaré : « À la surprise de l’équipe, la stimulation de l’activité du LC s’est également avérée efficace dans la lutte contre l’anxiété : « À la surprise de l’équipe, la stimulation de l’activité du LC a également permis de réduire l’anxiété chez les souris.

Les dernières découvertes concernant le locus coeruleus pourraient également avoir des implications pour le traitement du trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité. « Les patients atteints de TDAH peuvent souffrir à la fois de distractibilité et d’impulsivité, mais il peut aussi y avoir des cas principalement caractérisés par une présentation inattentive ou par une présentation hyperactive-impulsive », a conclu Michele Pignatelli, coauteur de l’étude. « Peut-être pourrons-nous concevoir de nouvelles stratégies pour lutter contre les différents types de TDAH.