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Lumière sur le cerveau humain
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Le cerveau aussi vaste que la Voie lactée

Le cerveau humain est l’organe le plus complexe de la Terre… et même l’objet connu le plus complexe de l’univers. Il compte de 85 à 100 milliards de neurones – soit autant d’étoiles que dans la Voie lactée! C’est pourquoi, dans cette édition du cahier L’Estrie respire la santé, La Tribune a souhaité vous présenter quelques-unes des facettes de ce fascinant organe.

Avec l’évolution de l’homme au cours de l’Histoire, le cerveau humain s’est largement complexifié de façon à répondre aux exigences de plus en plus nombreuses d’un Homo sapiens en constante évolution.

L’homme d’aujourd’hui, comment peut-on le définir? C’est un être vivant unique sur la Terre grâce à la complexité de ses réalisations et de ses interactions sociales, grâce aussi à l’importance de ses apprentissages mais aussi par l’ampleur des transformations qu’il opère sur son environnement.

Jetons ensuite un regard sur le cerveau humain.

Quand on regarde un cerveau humain, on constate tout de suite qu’il est rempli de bosses et de creux. Ce sont des circonvolutions. « C’est à cause de l’évolution qu’est apparu le phénomène des replis du cerveau pour qu’il permette d’accommoder la plus grande superficie possible du cortex à l’intérieur d’un espace limité, celui du crâne. La surface d’un cortex humain aplati est d’environ trois mètres carrés. En conséquence, ce n’est qu’en étant replié que le cortex des hommes peut être contenu dans la boîte crânienne », souligne David Fortin, neurochirurgien et neuro-oncologue au Centre hospitalier universitaire de Sherbrooke (CHUS).

Aujourd’hui encore, on peut constater que le cerveau de l’oiseau est presque lisse parce que ses besoins et capacités sont beaucoup moins complexes que ceux de l’homme.

« Selon l’hypothèse, ce phénomène s’est mis en place parce qu’il était nécessaire de contenir plus de surface corticale à l’intérieur d’une boîte crânienne d’une taille limitée. En effet, plus la boîte crânienne est volumineuse, plus il y a plus de risques de complications à la naissance, ce qui menace la survie de l’espèce », ajoute Dr Fortin, qui est aussi professeur à l’Université de Sherbrooke et chercheur au Centre de recherche du CHUS.

Le recette pour un jeune cerveau en santé

Le cerveau de l’enfant se développe à une vitesse folle à partir de sa conception et jusqu’au début de l’âge adulte. Et pour se développer convenablement, le cerveau de l’enfant a besoin de quatre « nourritures essentielles » : le lien affectif qu’il développera avec ses parents, la santé qui comprend la bonne alimentation et une bonne qualité de sommeil, la sécurité physique et psychologique ainsi que la présence du jeu dans sa vie.

« Ces quatre "nourritures" constituent la bonne recette pour optimiser le développement du cerveau », soutient Claude Cyr, pédiatre au Centre hospitalier universitaire de Sherbrooke (CHUS).

Les principales parties du cerveau sont formées vers deux ans et demi. Le cerveau continue de créer des synapses (connexions) pendant longtemps. « On considère le cerveau comme "organisée" entre 15 et 20 ans. Le grande plasticité du cerveau jusqu’à quatre-cinq ans le rend particulièrement malléable à l’apprentissage et aux effets de l’environnement », soutient le Dr Cyr, qui est aussi professeur et chercheur à l’Université de Sherbrooke et au Centre de recherche du CHUS.

Le Lien affectif

Parlons du lien affectif, d’abord, première nourriture essentielle au développement du cerveau. « L’attachement, c’est probablement l’élément le plus important dans la vie d’un enfant. À preuve, il existe une maladie qui s’appelle le nanisme psychosocial. Des enfants qui sont correctement nourris, mais qui ne sont pas aimés, ne grandissent tout simplement pas », soutient le Dr Cyr.

La santé

La santé joue aussi son rôle dans le développement du cerveau. « Une alimentation saine et du sommeil de qualité en quantité suffisante jouent un rôle essentiel chez l’enfant », soutient Claude Cyr.

Le jeu

Est-ce que c’est banal qu’un enfant soit en train de jouer avec des blocs, de rouler sur un trotteur, de tourner les pages d’un livre ou de dessiner sur un tableau? En fait, c’est tout sauf banal.

« Le jeu est essentiel au développement du cerveau chez les enfants. Le jeu avec les parents est essentiel, mais il ne faut pas négliger non plus le jeu libre, qui est tout aussi important et que les pédiatres préconisent beaucoup. Laissez jouer les enfants! C’est prouvé scientifiquement que le jeu libre diminue le stress, entre autres. Et il n’est pas défendu que les enfants s’ennuient parce qu’ils développent autre chose pendant qu’ils sont en train de s’ennuyer », ajoute le Dr Cyr.

La sécurité physique et psychologique

Puis vient ensuite la sécurité physique et psychologique de l’enfant. « C’est maintenant prouvé que le stress périnatal amène des changements biologiques chez les enfants, ce qui n’est pas banal », soutient Claude Cyr.

« Pour bien grandir, l’enfant a besoin d’un parent sécurisant, disponible, qui peut lui donner de l’amour et de l’affection physique, comme le bercer, en prendre soin », dit-il.

Au-delà des parents, c’est la société entière qui doit veiller sur ses enfants.

« L’enfant a aussi besoin d’une société qui aime ses enfants. Quand on croise un enfant, on peut lui sourire, lui dire bonjour, lui parler. Les enfants ont besoin de sentir l’amour et l’intérêt qu’on leur porte », ajoute le pédiatre intensiviste.

La sécurité physique est aussi importante. « À partir du moment où l’enfant commence à se lever, son développement explose parce qu’il commence à explorer son environnement. C’est là qu’il va mettre des objets dans sa bouche et risque de s’étouffer. C’est là qu’il va tirer sur des objets au-dessus de lui et qu’ils risquent de tomber sur lui. C’est paradoxal ce qu’on demande à un enfant : on lui demande d’apprendre à monter et descendre un escalier par exemple, mais sans se blesser. C’est notre rôle comme adultes, mais aussi comme société, de créer un environnement sécuritaire pour minimiser les risques pour nos enfants », ajoute le Dr Cyr.

La douleur comme signal d'alarme

Personne n’aime ressentir une douleur qui arrive sans invitation. La douleur se décline pourtant de mille façons dans la vie quotidienne : un mal de tête, une lombalgie (douleur dans le bas du dos), des douleurs articulaires, des douleurs cancéreuses, des douleurs liées à une petite ou une grande blessure.

D’ailleurs, 70 % des consultations auprès d’un médecin sont causées par la douleur. Si la douleur est désagréable, elle est néanmoins essentielle à la vie humaine. « La douleur est le signal d’alarme du corps humain : elle signifie qu’il y a un problème et qu’il ne faut pas la négliger et intervenir rapidement pour la traiter », explique Philippe Sarret.

À l’origine de toute cette mécanique complexe se dresse le cerveau humain.

« C’est le cerveau qui gère l’intensité perçue, la localisation et tout l’aspect émotionnel autour de la douleur », souligne Philippe Sarret.

Celui-ci s’y connaît bien en douleur. En plus d’être professeur à l’Université de Sherbrooke et chercheur au Centre de recherche du CHUS, il est aussi directeur du Réseau québécois de recherche sur la douleur, directeur du Centre d’excellence en neurosciences de l’Université de Sherbrooke et co-directeur de l’Institut de pharmacologie de Sherbrooke.

Les autoroutes cérébrales en images

Tous les cerveaux humains se ressemblent; ils sont construits de la même façon, de la même façon qu’un cœur ressemble à un cœur... à l’exception des axones (les connexions des neurones) qui diffèrent d’une personne à l’autre selon une multitude de facteurs. Toutefois, quand une tumeur ou une maladie cérébrale vient s’inviter dans la boîte crânienne, les choses se bousculent. Et c’est là que l’imagerie médicale prend tout son sens pour tenter de trouver la source du problème.

Les outils les plus couramment utilisés, soit la radiographie et le scanner, sont fort utiles pour bien voir les os et les tissus durs. De son côté, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) est l’outil très puissant mais très cher pour bien étudier les tissus mous qui composent le cerveau.

À la faculté des sciences de l’Université de Sherbrooke se trouve le Laboratoire d’imagerie de la connectivité de Sherbrooke. L’équipe de chercheurs travaille à créer un logiciel capable de traiter une grande quantité de données en peu de temps et avec une quantité d’informations inégalées jusqu’ici, le tout à l’aide d’un des appareils IRM de recherche les plus récents.

Les images générées par le Laboratoire d’imagerie de la connectivité de Sherbrooke sont uniques au monde. Malgré tout, on est loin de pouvoir imager le cerveau comme les chercheurs et les médecins le voudraient. Maxime Descoteaux, le chercheur derrière ce laboratoire, utilise des métaphores du réseau routier pour illustrer le chemin qui a été parcouru... et celui qui reste à faire pour mieux imager le cerveau. « Avec nos images, nous pouvons voir les grandes autoroutes du cerveau. On ne peut pas voir les chemins de terre », illustre celui qui est professeur-chercheur à l’Université de Sherbrooke et au Centre de recherche du CHUS.

« Dans un seul pixel d’une image, je vois une superficie d’environ 1 km par 1 km. C’est impossible de voir un nid-de-poule qui pourrait faire 1 mètre par 1 mètre », précise Maxime Descoteaux. Cela dit, les « nids-de-poule » sont parfois bien suffisants pour causer de lourdes séquelles aux patients. C’est le cas, par exemple, pour des anomalies locales à la suite d’impacts ou de coups à la tête ou d’anomalies liées à différentes pathologies.

Mieux comprendre la « circuiterie »

Avec les images que peuvent produire l’IRM et le logiciel mis au point par Maxime Descoteaux, les médecins sont donc en mesure de se faire une meilleure idée de la « circuiterie » du cerveau du patient.

« Dans les cas les plus complexes, je peux offrir une image plus précise à des neurochirurgiens pour qu’ils puissent mieux voir les zones du langage ou de la vision chez un patient, par exemple, pour qu’il puisse les éviter lors de la chirurgie », ajoute le chercheur qui a une formation de base en mathématiques.

Ces images les plus précises pourraient aussi avoir une grande valeur ajoutée pour les cas de traumatismes crâniens. « Environ neuf fois sur dix, on ne voit rien sur le CT scan ou sur l’IRM de base, qu’on fait quand même pour repérer les gros œdèmes. Les gens repartent donc à la maison avec des conseils pour du repos, mais rien de plus. Mais ça ne veut pas dire qu’il n’y a pas de blessure au cerveau », ajoute-t-il.

Ces images pourraient aussi à comprendre d’autres maladies, comme l’autisme, le Parkinson, la sclérose en plaques...

Alors quand ces logiciels de traitements de l’image superpuissants arriveront-ils dans les hôpitaux comme équipements standards?

« Ça s’en vient! Deux grands fabricants, un d’IRM et l’autre de neuronavigation, ont acheté notre technologie pour l’intégrer à leurs systèmes. D’ici dix ans, je pense que ce sera disponible », espère Maxime Descoteaux.

Les mystères de l'odorat

Sentez-vous comme avant l’odeur du pain grillé, du café qui coule le matin, de la poubelle qui n’a pas été sortie depuis quelques jours, d’un poulet qui cuit au four? Avec le vieillissement, les gens commencent naturellement à perdre leur fonction olfactive. Selon des études récentes, les personnes qui perdent leur odorat plus tôt dans leur vie seraient plus à risque de développer l’Alzheimer.

« Environ 10 % des cas d’Alzheimer sont d’origine génétique. Pour les 90 % restants, on ignore la cause, on n’a pas de marqueurs pour déceler la maladie. Si on pouvait arriver à trouver des marqueurs ou des signes qui arriveraient longtemps avant les premiers symptômes de la maladie, ça ferait une énorme différence pour la qualité de vie des gens et pour le système de santé canadien », dit Rona Graham, professeure-chercheuse à la faculté de médecine et des sciences de la santé de l’Université de Sherbrooke et au Centre de recherche sur le vieillissement.

« Les coûts de la maladie d’Alzheimer au Canada sont de 10 milliards $ par année. Avec le vieillissement des baby-boomers, l’incidence de la maladie va augmenter et c’est un tsunami qui attend le système de santé canadien », ajoute Mme Graham.

Les statistiques sont troublantes : lorsque les gens sont questionnés sur leur odorat, environ 80 % soulignent que « tout va bien ». Mais c’est loin d’être la réalité pour les gens vieillissants. « Environ 90 % des gens ont un problème », souligne Rona Granham.

« On pense que les gens ne s’en rendent pas compte parce que c’est une perte très graduelle », ajoute-t-elle.