L'activité coopérative des neurones

Julie Messier obtient le prix Yves-Lamarre pour la qualité de la présentation de ses travaux de doctorat.

Yves Lamarre remettait lui-même le prix qui porte son nom à Julie Messier afin de récompenser la qualité scientifique de l'exposé de ses recherches de doctorat portant sur le codage des neurones dans l'exécution d'un mouvement.

Lorsque vous avez tendu la main pour saisir cet exemplaire de Forum, des millions de neurones répartis dans différentes régions de votre cerveau ont coordonné leur action pour permettre ce mouvement en apparence très simple.
Comment s'est effectuée cette coordination? Comment les paramètres comme la direction du geste à faire et la distance de l'objet ont-ils été encodés dans l'activité neuronale?

Si vous ne vous êtes pas posé ces questions lorsque vous avez pris le journal, Julie Messier, étudiante au doctorat au Département de physiologie, est de ceux qui cherchent à y apporter des réponses parce qu'il en va de la connaissance fondamentale de l'activité cérébrale.

"Un mouvement d'atteinte, explique l'étudiante, nécessite que le cerveau détermine la direction à suivre, évalue la distance à parcourir et prépare un mouvement de direction et d'amplitude appropriées afin de poser la main au bon endroit. Cette préparation se fait dans plusieurs régions du cortex cérébral, dont le cortex prémoteur. Nous ne savons pas encore comment ces paramètres du mouvement sont encodés par le cerveau. Mais en mesurant les fréquences des décharges électriques émises par les neurones du cortex prémoteur, nous pouvons arriver à associer leur activité à l'un ou l'autre des paramètres du mouvement."

Neurones spécialisés et polyvalents
Pour effectuer de telles observations, Julie Messier recourt à des sujets animaux. Un animal spécialement entraîné doit manipuler une manette afin d'atteindre une cible. Une microélectrode capte les décharges électriques produites par certains neurones à deux étapes de l'expérience: d'abord pendant la brève période de une à deux secondes où l'animal observe la position et la distance de la cible, puis au moment de l'exécution du mouvement.

La variation dans les décharges électriques associées à des mouvements de direction et de distance différentes permet de déterminer lequel de ces paramètres est encodé par les neurones ciblés.

Dirigés par le professeur John Kalaska, membre du Centre de recherche en sciences neurologiques (CRSN), ces travaux ont permis à Julie Messier d'observer qu'une grande proportion de neurones du cortex prémoteur encodent à la fois la direction et la distance. Par contre, l'importance relative de l'encodage de ces deux paramètres se modifie dans le temps. Dans la phase précédant le mouvement, les neurones encodent surtout la direction. Plus on se rapproche de l'exécution du mouvement, plus les décharges électriques encodent de façon égale la distance et la direction.

"Ces expériences nous montrent également que les fonctions neuronales hautement spécialisées sont fortement dépendantes du contexte spécifique de la tâche à accomplir, souligne l'étudiante. Si la tâche est différente, ou si un paramètre comme l'orientation spatiale est modifié, le patron de l'activité neuronale peut changer de façon importante."

Prix Yves-Lamarre
L'avancement des connaissances fondamentales sur l'activité du cortex cérébral qui découle de tels travaux peut entraîner des retombées cliniques importantes. Ces connaissances permettent par exemple aux chercheurs de mieux comprendre les conséquences de lésions cérébrales affectant différentes parties du cortex.

De plus, en connaissant comment les millions de neurones collaborent pour effectuer un mouvement comme celui de l'atteinte d'une cible, c'est toute la compréhension des mécanismes neuronaux de fonctions complexes comme celles du toucher et de la cognition qui est enrichie.

L'exposé de ses travaux de doctorat a valu à Julie Messier l'obtention du prix Yves-Lamarre, décerné au congrès annuel de l'Association des étudiants aux grades supérieurs de la Faculté de médecine. Ce prix a été institué par le CRSN afin de récompenser la qualité des présentations scientifiques de travaux de recherche chez les étudiants et est accompagné d'une bourse de 500$.

Daniel Baril