Les chercheurs dressent une carte des zones distinctes mais diverses et dynamiques de l’amygdale où les sentiments sont assignés.


L’amygdale est un minuscule centre d’émotions où, en 2016, une équipe dirigée par le neuroscientifique du MIT, Kay Tye, a découvert des populations spécifiques de neurones qui attribuent aux bons ou mauvais sentiments, ou la « valence« , à l’expérience. Apprendre à associer le plaisir à une nourriture savoureuse, ou l’aversion à une nourriture malsaine, est une fonction primordiale et la clé de la survie.

Dans une nouvelle étude parue dans Cell Reports, l’équipe de Tye au Picower Institute for Learning and Memory retourne dans l’amygdale pour plonger profondément dans son fonctionnement intérieur. En se concentrant sur une section particulière appelée amygdale basolatérale, les chercheurs montrent comment les circuits de traitement de la valence sont organisés et comment les neurones clés de ces circuits interagissent avec les autres. Ce qu’ils révèlent, c’est une région avec des quartiers distincts mais divers et dynamiques où la valence est triée à la fois en se connectant avec d’autres régions du cerveau et en activant des conversations croisées à l’intérieur de l’amygdale basolatérale elle-même.

« Les perturbations du traitement de la valence émotionnelle sont au cœur de nombreux troubles de santé mentale », affirme Tye, professeure agrégée de neurosciences au Picower Institute of Learning and Memory et au Département des sciences cognitives et du cerveau. « L’anxiété et la dépendance, par exemple, peuvent être un déséquilibre ou une mauvaise attribution de valence positive ou négative avec différents stimuli. »

Malgré l’importance des affectations de valence dans les troubles du comportement sain et les troubles psychiatriques, les neuroscientifiques ne savent pas comment le processus fonctionne réellement. La nouvelle étude a donc cherché à exposer comment les neurones et les circuits sont disposés et comment ils interagissent.

Amère, douce

Pour mener l’étude, l’auteure principale Anna Beyeler, ancienne post-doctorante au laboratoire de Tye et actuellement membre du corps professoral de l’Université de Bordeaux en France, a mené le groupe à former des souris à associer des gouttes de saccharose séduisantes à un son et des gouttes de quinine amères à un autre. Ils ont enregistré la réponse de différents neurones dans l’amygdale basolatérale lorsque les sons étaient joués pour voir lesquels étaient associés à la valence savante conditionnée des différents goûts. Ils ont étiqueté les neurones clés associés au codage de la valence et les ont conçus pour qu’ils réagissent aux impulsions lumineuses. Lorsque les chercheurs les ont ensuite activés, ils ont enregistré l’activité électrique non seulement de ces neurones mais aussi de plusieurs de leurs voisins pour voir quelle influence leur activité avait sur les circuits locaux.

Ils ont également trouvé, étiqueté et effectué des mesures similaires parmi les neurones qui sont devenus actifs lorsqu’une souris léchait réellement la quinine amère. Avec cette étape supplémentaire, ils pouvaient mesurer non seulement l’activité neuronale associée à la valence apprise du goût amer, mais aussi celle associée à la réaction innée à l’expérience réelle.

Plus tard dans le laboratoire, ils ont utilisé des technologies de traçage pour mettre en évidence trois différents types de neurones plus complètement, en les visualisant dans des couleurs distinctes en fonction de quelle autre région ils ont projeté leurs axones pour se connecter avec. Les neurones qui se projettent dans une région appelée noyau accumbens sont principalement associés à la valence positive, et ceux qui se connectent à l’amygdale centrale sont principalement associés à la valence négative. Ils ont découvert que les neurones activés uniquement par l’expérience inconditionnelle de goûter réellement la quinine tendaient à se projeter dans l’hippocampe ventral.

Au total, l’équipe a cartographié plus de 1 600 neurones.

Pour observer la configuration tridimensionnelle de ces populations distinctes de neurones, les chercheurs ont clarifié les tissus cérébraux environnants à l’aide d’une technique appelée CLARITY, inventée par Kwanghun Chung, professeur adjoint de génie chimique et de neuroscience et collègue du Picower Institute.

Zones sans clôtures

Beyeler, Tye et leurs co-auteurs ont pu faire plusieurs observations inédites sur le fonctionnement interne des circuits de valence de l’amygdale basolatérale.

L’une des conclusions était que les différentes populations fonctionnelles de neurones avaient tendance à se regrouper dans les quartiers, ou « points chauds ».

Malgré ces tendances, les chercheurs ont également noté que les zones n’étaient pas monolithiques. Au lieu de cela, les neurones de différents types s’entremêlaient fréquemment, créant une diversité où le type de neurones prédominants n’était jamais loin d’au moins quelques représentants des autres types.

Pendant ce temps, leurs données d’activité électrique révélaient que les différents types exerçaient des degrés différents.

Entre-temps, leurs données d’activité électrique ont révélé que les différents types exerçaient différents degrés d’influence sur leurs voisins. Par exemple, les neurones projetant vers l’amygdale centrale, en accord avec leur association avec la valence négative, ont eu un effet inhibiteur très fort sur les voisins, tandis que les projecteurs de noyau accumbens ont eu une influence moindre qui était plus équilibrée entre excitation et inhibition.

Tye spécule que le mélange de neurones de différents types, y compris leur propension à s’influencer les uns les autres avec leur activité, peut fournir un moyen pour les circuits concurrents de s’engager dans le cross-talk.

« Peut-être que l’interférence qu’il y a pourrait faciliter la capacité de ces neurones à s’influencer les uns les autres », dit Tye.

En particulier, les recherches de Tye ont indiqué que les projections des différents types de cellules semblent immuables, mais l’influence de ces cellules les unes sur les autres est flexible. L’amygdale basolatérale peut donc être aménagée pour à la fois assigner la valence et la négocier, par exemple dans les situations où une souris repère du fromage désirable, mais cela signifie que le chat est aussi à proximité.

« Cela nous aide à comprendre comment la forme peut donner naissance à la fonction « , dit Tye.

Outre Beyeler et Tye, les autres auteurs de l’article sont Chia-Jung Chang, Margaux Silvestre, Clementine Leveque, Praneeth Namburi et Craig Wildes.

Plusieurs sources de financement, dont la JPB Foundation, la Whitehall Foundation, la Klingenstein Foundation, la Alfred P. Sloan Foundation, la New York Stem Cell Foundation et les National Institutes of Health, ont apporté leur soutien à l’étude.

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