Le cerveau lutte contre l’autisme

Par Yann Bernardinelli, paru dans la Newsletter n°9 du pôle de recherche Synapsy

Le cerveau social des enfants avec un trouble du spectre de l’autisme est altéré. Certains compensent par une hyperconnectivité des réseaux neuronaux impliqués.

Les personnes avec un Trouble du Spectre de l’Autisme (TSA) ont des difficultés caractérisées par des troubles de la communication et des interactions sociales ainsi que des comportements restreints et répétitifs. Les spécialistes pensent qu’une part de l’origine de ces symptômes est due à un dysfonctionnement du développement cérébral. Dans le but de traiter un jour cette maladie, les chercheurs tentent de mieux cerner l’origine de ce dysfonctionnement. Pour ce faire, leur stratégie est d’étudier le fonctionnement cérébral à un âge développemental précoce, lorsque les premiers symptômes apparaissent et que la plasticité neuronale est à son paroxysme.

Troubles de l’apprentissage social

Les nouveau-nés sont attirés par les voix, les visages et les signes de sociabilité. Cet intérêt constitue la base de leur apprentissage social, c’est à dire des interactions avec autrui. Du point de vue cellulaire, il se traduit par la formation d’un réseau neuronal de connexions entre différentes aires cérébrales. Ces réseaux forment le cerveau dit social. Les chercheurs savent que les nourrissons qui développeront ultérieurement un TSA accordent déjà moins d’attention aux signaux sociaux durant leur première année de vie. « Certains enfants avec un TSA sont moins attirés par les stimuli sociaux. Mais on ne sait pas ce qu’il se passe dans leur cerveau à ce très jeune âge. », précise Holger Sperdin, collaborateur scientifique à au laboratoire de la chercheuse Synapsy Marie Schaer (voir encadré). Bien que les zones cérébrales impliquées dans le traitement de l’information sociale soient indentifiées, les scientifiques connaissent mal les raisons de ce dysfonctionnement chez les individus avec un TSA. L’équipe de Marie Schaer, dans une étude menée par Holger Sperdin et publiée dans la revue eLife en 2018, a réussi à identifier des différences de connectivité au sein du cerveau social chez des très jeunes enfants atteints de TSA.

À la recherche des corrélats neuronaux de l’autisme

Pour mettre le doigt sur ces différences, les chercheurs Synapsy ont mis en place un paradigme expérimental de pointe et sur mesure pour enregistrer l’activité neuronale à l’aide d’un électroencéphalogramme (EEG) et pour mesurer les mouvements des yeux. 36 enfants de 2 à 4 ans, dont 18 avec un TSA ont été exposés à des vidéos contenant des stimuli sociaux. « Des séquences de petits films montrant des visages ou des enfants en train de jouer leur sont présentés. C’est une observation passive, car leur jeune âge ne nous permet pas de leur demander d’effectuer des tâches plus complexes », indique Holger Sperdin. Ces deux outils, l’EEG et l’oculométrie, sont utilisés pour tenter de découvrir comment les enfants TSA perçoivent le monde, pour savoir quels sont les corrélats neuronaux impliqués dans l’exploration visuelle de ces stimuli sociaux et si des différences précoces sont observables.

 Une hyperconnectivité innée ou acquise ?

Les chercheurs se sont d’abord aperçus que les jeunes enfants avec un TSA exploraient d’une manière très différente les vidéos présentées par rapport aux enfants avec un développement typique. « Nous avons été d’abord frappé par les différences dans la manière d’explorer les stimuli. Lorsqu’un visage apparait, les enfants avec un développement typique focalisent leur regard dessus, alors que les enfants avec un TSA ont une exploration plus éparpillée. », indique Holger Sperdin (voir figure). Chez les enfants atteints de TSA, l’équipe de Marie Schaer a également observé une plus forte connectivité entre certaines régions du cerveau social et une plus forte activité dans deux fréquences d’ondes cérébrales spécifiques (alpha et thêta). «On sait d’après d’autres études que la fréquence thêta est une composante importante du cerveau social, tandis que la fréquence alpha joue un rôle dans l’attention visuelle. Ici, nous avons découvert qu’il y avait une hyperconnectivité dans ces ondes et entre certaines régions cérébrales du cerveau social chez les jeunes enfants avec un TSA par rapport à ceux avec un développement typique», explique Holger Sperdin.

Schaer-figure
Expérience d’oculométrie. Chaque point indique la position du regard pendant le visionnement d’une vidéo montrant un enfant en train de jouer. À gauche, les points bleus sont les zones visées par un enfant au développement cérébral typique, à droite celles visées par un enfant souffrant de troubles autistiques (points rouges). ©Marie Schaer et Holger Sperdin

En corrélant les données d’oculométrie à l’EEG, Holger Sperdin et ses collègues ont démontré que parmi la population très hétérogène d’enfants TSA, ceux dont l’exploration visuelle se rapproche le plus de celle des enfants avec un développement typique sont ceux dont l’EEG montre le plus d’hyperconnectivité. Ce résultat contre-intuitif d’apparence suggère au fait que l’hyperconnectivité neuronale est un mécanisme de compensation. En d’autres termes, les données suggèrent que certains enfants parviennent à corriger le dysfonctionnement du cerveau social par cette hyperconnectivité. Ceci ouvre la voie aux thérapies d’intervention précoces puisque rien ne semble définitivement figé dans le cerveau social des enfants TSA. Des études à long terme sont néanmoins nécessaires pour savoir comment ces corrélats évoluent et si les thérapies précoces peuvent les corriger.


Parlez-moi d’Holger Sperdin

Au même titre que les psychiatres et que les chercheurs fondamentaux, les psychologues sont des neuroscientifiques aiguisés. C’est le cas d’Holger Sperdin, collaborateur de recherche au laboratoire de Marie Schaer et membre de Synapsy.

Pourquoi avoir choisi la psychologie pour accéder aux neurosciences?

J’étais curieux de savoir comment notre système nerveux fonctionnait, alors je me suis essayé à la biologie. J’ai néanmoins stoppé après une année car la formation était trop centrée sur la biologie moléculaire. A cette époque, j’ai réalisé que c’était le fonctionnement cérébral et l’humain qui me passionnait, plus que la mécanistique. J’ai donc effectué une licence en psychologie à l’Université de Genève tout en travaillant en parallèle avec des enfants ayant des difficultés développementales. J’ai enchainé avec un Diplôme d’étude avancée (DEA) en psychologie cognitive expérimentale et une thèse en neurosciences au laboratoire de Micah Murray et Stéphanie Clark au CHUV.

Quelle est votre spécialité ?

Ma spécialité c’est l’EEG ! J’ai commencé à en faire dès mon DEA, puis durant ma thèse. J’ai poursuivi avec un projet sur la perception subliminale avec Théodore Landis aux HUG. C’était un projet un peu fou pour lequel nous avons développé un tachistoscope digital. Il s’agit d’un appareil qui permet de présenter les images de manière subliminale à un sujet. Grâce à lui, nous avons identifié les corrélats neuronaux de la perception subliminale et montré que le cerveau répond à des stimuli visuels aussi rapide qu’un quart de millisecondes.

Est-ce difficile d’effectuer des EEG sur des enfants souffrant d’autisme ?

C’est plus le fait de travailler avec des petits enfants, c’est à dire de 15 mois à 5 ans, qui est délicat. J’ai dû apprendre à travailler avec eux, traits autistiques ou pas. L’EEG est très difficile à réaliser car les enfants rechignent à le faire, nous avons dû développer des stratégies particulières : de faux kit EEG que nous appelons « bonnet magique ». Ainsi, ils peuvent s’entrainent à la maison avec des photos du staff pour s’habituer aux visages. Tonia Rihs nous a beaucoup aidé pour ces aspects et le développement du projet.

Quels sont vos plans de carrière maintenant que cette étude est terminée?

Je continue mon travail de recherche avec Marie Schaer et depuis 2017, je travaille au centre de consultation spécialisé en autisme à 50% en tant que psychologue clinicien. Je m’occupe de diagnostiquer les patients et d’accompagner les familles. Ce travail clinique est captivant et il m’apporte de nouvelles idées pour la recherche. L’inverse est vrai également, à savoir que la recherche m’aide passablement dans mon travail clinique car mes connaissances de la littérature font que je peux apporter une vision plus complémentaire aux parents.

Image à la une: Holger Sperdin au Campus Biotech de Genève, Septembre 2018 ©Y.Bernardinelli

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