© magicmine / Zoonar / picture alliance (détail) La moelle épinière s'étend dans le canal rachidien de la colonne vertébrale. Elle sert entre autres à transmettre les impulsions nerveuses du cortex moteur aux muscles et joue un rôle crucial dans la coordination des réflexes.

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Apprentissage moteur sans cerveau

17/4/2024

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La moelle épinière peut adapter les processus moteurs de manière flexible et durable. Elle dispose ainsi de capacités d'apprentissage et de mémoire, indépendamment du cerveau. Les neurones responsables ont maintenant été identifiés. Ces découvertes pourraient améliorer le traitement des lésions de la moelle épinière.

Est-ce qu'il faut un cerveau pour apprendre à faire des mouvements ? Non, comme on le sait depuis le début du 20e siècle. Ainsi, la moelle épinière intègre les informations sensori-motrices et adapte les mouvements en conséquence, de manière flexible. Elle est donc capable d'apprendre et dispose d'une mémoire - indépendamment du cerveau. Mais jusqu'à présent, on ne savait pas comment cela était possible. Des scientifiques japonais et belges ont désormais décrypté les circuits neuronaux exacts qui permettent l'apprentissage moteur indépendant du cerveau. Ils ont publié leurs résultats dans "Science".

L'équipe de Aya Takeoka, du RIKEN Center for Brain Science à Hirosawa, a conçu une expérience avec des souris dont la moelle épinière avait été sectionnée et qui ne recevaient donc aucune information du cerveau. Chaque animal était suspendu à une ceinture de sorte que ses pattes arrière pendaient librement. Les chercheurs ont stimulé électriquement les pattes des rongeurs à plusieurs reprises, ce qui les a fait reculer par réflexe. La moitié des animaux ont reçu une légère décharge électrique chaque fois qu'ils laissaient pendre leurs membres trop bas. Dans le groupe témoin, en revanche, la stimulation était aléatoire et n'était pas liée à la position des jambes.

Au bout de dix minutes, les spécialistes ont observé un effet d'apprentissage uniquement chez les souris expérimentales : leurs pattes restaient en l'air et évitaient toute stimulation électrique. La moelle épinière est donc capable d'associer un stimulus extérieur à la position des jambes et d'adapter la sortie motrice en conséquence. Le lendemain, Takeoka et ses collègues ont répété l'essai, mais en intervertissant les souris expérimentales et les souris témoins. Les animaux expérimentaux d'origine tenaient toujours leurs pattes en l'air : La moelle épinière avait donc créé une trace mnésique qui empêchait le réapprentissage.

La moelle épinière comprend plusieurs populations de neurones, réparties fonctionnellement en deux catégories : les neurones dorsaux (vers le dos), qui reçoivent et transmettent les informations sensorielles, et les neurones ventraux (vers l'abdomen), qui modulent les sorties motrices. Afin de déterminer comment ils sont respectivement impliqués dans l'apprentissage et la mémorisation, le groupe a désactivé différents gènes chez les souris de laboratoire.

L'espoir dans les lésions de la moelle épinière

Après le knock-out des cellules dorsales, les pattes des souris ne s'adaptaient plus aux chocs électriques. Cela concernait en particulier les neurones exprimant le gène Ptf1a. En revanche, les cellules ventrales de la moelle épinière semblaient être essentielles pour le réapprentissage le lendemain. Selon les chercheurs, ces résultats prouvent que les circuits spinaux suivent également le principe de l'apprentissage sensorimoteur. Ces découvertes pourraient aider à développer des thérapies qui favorisent la motricité après une lésion de la moelle épinière.

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