Comment l’isolement social transforme-t-il le cerveau ?

L’isolement social chronique a des effets handicapants sur la santé mentale chez les mammifères. Par exemple, il est souvent associé à la dépression et au syndrome de stress post-traumatique chez les humains. Désormais, une équipe de chercheurs Caltech a découvert que l’isolement social provoque l’accumulation d’un produit chimique particulier dans le cerveau et que le blocage de ce produit chimique élimine les effets négatifs de l’isolement. Les travaux ont des applications potentielles pour le traitement des troubles de santé mentale chez les humains.

Les effets négatifs de l’isolement social

Les travaux, dirigés par le chercheur postdoctoral Moriel Zelikowsky, ont été faits dans le laboratoire de David J. Anderson, professeur de biologie. Un papier, décrivant la recherche, a été publié la revue Cell.¹ Confirmant et prolongeant les observations précédentes, les chercheurs ont montré que l’isolement social prolongé conduit à un large éventail de changements comportementaux chez la souris.

Ces changements comprennent une agressivité accrue envers les souris non familières, une peur persistante et une hypersensibilité aux stimuli menaçants. Par exemple, lorsqu’elles rencontrent un stimulus menaçant, les souris, qui ont été isolées socialement, restent prostrées longtemps après le passage de la menace tandis que les souris normales se déplacent plus rapidement après que la menace ait disparu. Ces effets sont observés lorsque les souris sont soumises à deux semaines d’isolement social, mais pas à un isolement social à court terme, d’environ 24 heures, ce qui suggère que les changements observés dans les réactions d’agression et de peur exigent un isolement chronique.

Le rôle de la tachykinine dans l’agressivité

Dans une étude précédente de la mouche Drosophila, le laboratoire Anderson avait découvert qu’une neurochimique particulière, appelée tachykinine, joue un rôle dans la promotion de l’agression chez les mouches socialement isolées. La tachykinine est un neuropeptide qui est une molécule de protéine qui est libérée par certains neurones lorsqu’ils sont activés. Les neuropeptides se lient à des récepteurs spécifiques sur d’autres neurones en modifiant leurs propriétés physiologiques et influençant ainsi la fonction du circuit neuronal.

Une illustration d’artiste sur l’isolement du cerveau – Crédit : Maayan Harel

Pour étudier si le rôle de la tachykinine, dans le contrôle de l’agression induite par l’isolement social, pourrait être conservé de façon évolutive des insectes aux mammifères, l’équipe d’Anderson s’est tournée vers les souris de laboratoire. Chez la souris, le gène de la tachykinine Tac2 encode pour un neuropeptide appelé neurokinine B (NkB). Le Tac2/NkB est produit par des neurones dans des régions spécifiques du cerveau de souris telles que l’amygdale et l’hypothalamus qui sont impliqués dans le comportement émotionnel et social.

La possibilité de bloquer les effets négatifs de l’isolement social

Les chercheurs ont découvert que l’isolement chronique entraîne une augmentation de l’expression du gène Tac2 et la production de NkB dans le cerveau. Mais l’administration d’un médicament qui bloque chimiquement les récepteurs spécifiques de NkB a permis aux souris stressées de se comporter normalement en éliminant ainsi les effets négatifs de l’isolement social. À l’inverse, l’augmentation artificielle des niveaux de Tac2 et l’activation des neurones correspondants chez les animaux normaux non stressés les ont conduits à se comporter comme des animaux stressés et isolés.

Les chercheurs ont également inhibé la fonction de Tac2 et de ses récepteurs dans plusieurs régions cérébrales spécifiques. Ils ont trouvé que la suppression du gène Tac2 dans l’amygdale éliminait les comportements de peur accrue, mais pas l’agression, alors qu’inversement, la suppression du gène dans l’hypothalamus éliminait l’agression augmentée, mais pas la peur persistante. Les résultats impliquent que Tac2 doit augmenter dans différentes régions du cerveau pour produire les différents effets de l’isolement social.

Une possible application clinique chez les humains

L’approche utilisée nous a permis à la fois de comparer les effets de différentes manipulations de signalisation Tac2 dans la même région du cerveau ainsi que de comparer les effets de la même manipulation à travers différentes régions du cerveau selon Anderson. L’ensemble de données par ces expériences a révélé comment ce neuropeptide agit globalement à travers le cerveau pour coordonner diverses réponses comportementales au stress d’isolement social.

Même si les travaux ont été faits chez la souris, il a des implications potentielles pour comprendre comment le stress chronique affecte les humains. Les humains ont un système analogue de signalisation Tac2 ce qui implique des adaptations cliniques possibles de ces travaux selon Zelikowsky. En ce qui concerne le traitement des troubles de santé mentale, nous ciblons traditionnellement les systèmes de neurotransmetteurs comme la sérotonine et la dopamine qui circulent largement dans le cerveau ce qui peut entraîner des effets secondaires indésirables. Un neuropeptide comme Tac2 est une approche prometteuse pour les traitements de santé mentale.

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