Le modèle informatique du cerveau montre ce qui déclenche les «tics» de la Tourette

Le syndrome de la Tourette est une maladie neurologique au cours de laquelle les patients effectuent une série de mouvements et de sons répétitifs et involontaires communément appelés «tics». Une nouvelle étude utilise un modèle informatique pour simuler la base neurologique de la maladie, ce qui pourrait aider les chercheurs à concevoir de nouvelles thérapies à l'avenir.Le nouveau modèle montre que les «tics» de Tourette sont déclenchés par l'interaction entre les zones cérébrales clés.
Crédit d'image: Beste Ozcan

Les Centres pour le contrôle et la prévention des maladies (CDC) signalent qu'aux États-Unis, 1 enfant sur 360 âgé de 6 à 17 ans reçoit un diagnostic de syndrome de Tourette. Cependant, les CDC suggèrent également que les chiffres peuvent être plus élevés que cela, car la maladie est souvent non diagnostiquée.

Les tics qui accompagnent la maladie varient en complexité. Certains d'entre eux peuvent être assez simples, comme le clignotement par exemple, tandis que d'autres peuvent impliquer de toucher des objets, de répéter les mêmes mots ou de faire des gestes obscènes.

Certains des tics moteurs qui surviennent dans la maladie - tels que renifler, cligner des yeux, grimacer ou hausser les épaules - étaient, jusqu'à présent, supposés se produire dans une seule zone du cerveau appelée les noyaux gris centraux.

Les noyaux gris centraux sont un groupe de noyaux sous-corticaux interconnectés - situés à la base du cerveau antérieur, profondément ancrés dans les hémisphères du cerveau - qui interviennent dans le contrôle moteur et d'autres fonctions et comportements exécutifs.

La nouvelle recherche, cependant, suggère que le syndrome n'est pas limité à une seule région, mais il peut être associé à de multiples zones du cerveau qui interagissent pour provoquer les tics.

Les résultats ont été publiés dans la revue PLOS Biologie Computationnelle, et l'équipe de recherche était dirigée par Daniele Caligiore du Conseil national de la recherche en Italie.

Etudier les voies neurales liées à la Tourette à l'aide d'une simulation par ordinateur

Caligiore et son équipe ont développé une simulation informatique de l'activité neuronale sous-jacente aux tics moteurs liés à la Tourette.

Le nouveau modèle s'appuie sur des recherches antérieures qui ont révélé l'activité cérébrale qui accompagne les tics moteurs chez les singes et les rats. Ces études antérieures ont suggéré que la signalisation entre le cortex, le cervelet et les noyaux gris centraux pourrait être responsable des tics.

Dans la nouvelle étude, Caligiore et ses collègues ont ajusté le modèle pour reproduire les principaux éléments fonctionnels et anatomiques du système neuronal examinés dans des études animales: les noyaux gris centraux, le thalamus, le cortex moteur primaire et le cervelet.

Non seulement le nouveau modèle a réussi à reproduire les résultats de l'étude sur les singes, mais il a également permis de mettre en évidence le rôle clé joué par l'interaction entre différentes régions du cerveau dans le déclenchement des tics moteurs liés à la Tourette.

Spécifiquement, le modèle a révélé que la voie neuronale reliant le sous-thalamus aux pons et au cervelet - en tandem avec le circuit neuronal allant du cervelet au thalamus et au cortex - pourrait être responsable des tics. En outre, l'étude suggère que les tics peuvent être causés par une combinaison de signaux anormaux de la dopamine dans les noyaux gris centraux et par une activité dans le circuit cérébello-thalamo-cortical.

Comme l'expliquent les auteurs:

"Le modèle prédit que l’interaction entre les signaux dopaminergiques et l’activité corticale peut sous-tendre l’émergence d’événements de tics, et que la connexion anatomique reliant le noyau sous-thalamique et le cervelet peut favoriser l’implication du cervelet dans la production de tics. prétendre […] à une possible implication du circuit sous-thalamique-pons-cérébelleux dans la génération de tic. "

Une étude ouvre de nouvelles possibilités de traitement

À la connaissance des auteurs, c'est la première fois qu'un modèle informatique est utilisé pour étudier ces voies. "Ce modèle représente la première tentative de calcul pour étudier le rôle des liens anatomiques entre les noyaux gris centraux et le cervelet récemment découverts", explique l'auteur principal de l'étude.

Les résultats ont non seulement fourni la base pour des expériences futures, mais ils ouvrent également la voie à de nouvelles thérapies. Comme l'expliquent Caligiore et ses collègues:

"Le modèle prédit que la production de tic pourrait être réduite en stimulant ou en inhibant de manière externe le cortex moteur primaire. Ces prévisions pourraient être importantes pour identifier de nouvelles zones cibles, en plus des stratégies traditionnelles pour concevoir des actions thérapeutiques innovantes."

En outre, l'auteur principal de l'étude prévoit que les résultats pourraient aider à créer des patients dits virtuels, qui pourraient servir à tester des thérapies utilisant des modèles informatiques de manière rentable et éthique.

"Ces simulations peuvent être réalisées avec peu de coûts et sans implications éthiques et pourraient suggérer des interventions thérapeutiques prometteuses à tester dans des investigations ciblées avec de vrais patients", explique Caligiore.

Découvrez comment la chimie du cerveau peut aider à traiter les tics chez les personnes atteintes du syndrome de Tourette.

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