Les gènes modifient les connexions cérébrales dans les troubles du comportement rares

Des chercheurs du gouvernement ont découvert qu'une anomalie du comportement rare est liée à un dysfonctionnement neuronal profondément dans le centre avant du cerveau.

Les scientifiques des National Institutes of Health ont utilisé trois types différents d'imagerie cérébrale pour localiser la région cérébrale spécifique associée à un profil de personnalité marqué par un comportement trop grégaire mais anxieux.

Cette maladie génétique rare, appelée syndrome de Williams, est caractérisée par des anomalies dans la région du cerveau appelée insula. Les chercheurs ont découvert que plus une personne atteinte du syndrome de Williams présentait ces traits de personnalité / tempérament, plus il y avait d'anomalies dans cette zone particulière du cerveau.

«Les scans de la composition, du câblage et de l’activité des tissus du cerveau ont produit des preuves convergentes d’anomalies génétiquement provoquées dans la structure et la fonction de la partie avant de l’insula et dans sa connectivité avec d’autres zones cérébrales du circuit», a expliqué Karen Berman, M.D.

Berman, Drs. Mbemda Jabbi, Shane Kippenham et leurs collègues rendent compte de leur étude d'imagerie sur le syndrome de Williams en ligne dans le journal Actes de l'Académie nationale des sciences.

«Cette ligne de recherche offre un aperçu de la façon dont les gènes aident à façonner les circuits cérébraux qui régulent des comportements complexes - tels que la façon dont une personne réagit aux autres - et promet ainsi de démêler les mécanismes cérébraux d'autres troubles du comportement social», a déclaré le National Institute of Directeur de la santé mentale (NIMH) Thomas R. Insel, MD

Le syndrome de Williams est causé par la suppression de quelque 28 gènes, dont beaucoup sont impliqués dans le développement et le comportement du cerveau, dans une section particulière du chromosome 7. Parmi les déficits caractéristiques du syndrome, il y a un manque de capacité visuelle-spatiale - comme cela est nécessaire pour assembler un casse-tête - et une tendance à être trop amical avec les gens, tout en étant trop anxieux pour les questions non sociales, telles que les araignées ou les hauteurs.

De nombreuses personnes atteintes de ce trouble sont également atteintes de troubles mentaux et d'apprentissage, mais certaines ont un QI normal.

L'imagerie a aidé les chercheurs à déterminer que les fibres neuronales de communication longue distance prennent apparemment une mauvaise trajectoire au début du développement. Les tractus neuronaux anormaux peuvent être observés avec l'imagerie cérébrale et corrélés avec des présentations comportementales.

Les preuves suggèrent que les gènes influencent notre tempérament et le développement de troubles mentaux via des effets sur les circuits cérébraux qui régulent le comportement. Puisque la base génétique du syndrome de Williams est bien connue, les chercheurs ont eu une occasion unique d'explorer la relation avec la neuroimagerie.

Bien que l'insula n'ait pas été précédemment étudiée de manière aussi détaillée dans le trouble, elle était connue pour être liée aux circuits cérébraux et à certains comportements, tels que l'empathie, qui est également très importante dans le trouble.

Berman et ses collègues ont émis l'hypothèse que l'anatomie, la fonction et la connectivité de l'insula permettraient de prédire les scores des patients pour les traits associés au syndrome de Williams sur les échelles d'évaluation de la personnalité. Quatorze participants au syndrome de Williams intellectuellement normaux et 23 témoins sains ont participé à l'étude.

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) a révélé que les patients avaient une diminution de la matière grise - le tissu de travail du cerveau - dans la partie inférieure avant de l'insula, qui intègre l'humeur et la pensée. En revanche, ils avaient augmenté la matière grise dans la partie supérieure avant de l'insula, qui a été liée à des processus sociaux / émotionnels.

L'imagerie par tenseur de diffusion, qui, en détectant le flux d'eau dans les fibres nerveuses, peut identifier et mesurer les connexions entre les zones cérébrales, a montré une réduction de la substance blanche - le câblage à longue distance du cerveau - entre les centres de réflexion et d'émotion.

Une imagerie cérébrale supplémentaire a été réalisée par tomographie par émission de positons (TEP) pour suivre l'eau marquée radioactivement afin de mesurer le flux sanguin cérébral. Cette modalité a exposé des aberrations d'activité compatibles avec les anomalies IRM.

Les scans TEP ont également révélé un couplage fonctionnel modifié entre l'avant de l'insula et les structures clés impliquées dans le traitement de la pensée, de l'humeur et de la peur. Ces anomalies structurelles et fonctionnelles à l'avant de l'insula étaient en corrélation avec le profil de personnalité du syndrome de Williams.

«Nos résultats illustrent comment les systèmes cérébraux traduisent la vulnérabilité génétique en traits comportementaux», a expliqué Berman.

Source: NIH / Institut national de la santé mentale