Le centre des fonctions automatiques du cerveau a des liens avec l'autisme

Coordination des mouvements, troubles sensoriels, rythme cardiaque et troubles du sommeil peuvent être liés au tronc cérébral dans le cerveau des personnes autistes. Taille et trajectoire de développement ont des anomalies, liées à la sévérité des troubles autistiques.

spectrumnews.org Traduction de "Brain’s center of automatic body functions has autism links" par Sarah DeWeerdt / 20 août 2020

Les symptômes moteurs et sociaux de l'autisme peuvent remonter à un seul faisceau de nerfs dans le tronc cérébral. © Spectrum News Les symptômes moteurs et sociaux de l'autisme peuvent remonter à un seul faisceau de nerfs dans le tronc cérébral. © Spectrum News
Certaines personnes autistes ont des difficultés à coordonner leurs mouvements. Certaines souffrent de troubles sensoriels, de sorte que les sons de la vie quotidienne semblent insupportablement forts. Et certaines ont un rythme cardiaque atypique ou des cycles de sommeil perturbés. Ces caractéristiques apparemment disparates sont toutes liées à une minuscule région appelée tronc cérébral.

Le tronc cérébral est l'une des premières régions du cerveau à se former, au cours du premier trimestre [de la grossesse] - une période considérée comme critique dans l'autisme. Niché dans le lien entre le cerveau et la moelle épinière, il sert de centre de relais pour les informations motrices et sensorielles et coordonne le système nerveux autonome, qui régit les fonctions inconscientes vitales telles que la respiration, le pouls et le sommeil. Le tronc cérébral joue également le rôle de plaque tournante, reliant diverses autres zones du cerveau impliquées dans l'autisme.

"Le fait de considérer l'autisme comme un trouble lié à une connectivité anormale, puis une zone où beaucoup de connexions se rejoignent ou circulent... on pourrait y voir là certaines anomalies", explique Roger Jou, professeur de psychologie clinique à l'université de Yale à New Haven, Connecticut.

Malgré cette logique, de nombreux chercheurs sont sceptiques quant à la recherche d'explications à l'autisme en dehors du cortex, la zone du cerveau qui orchestre les processus cognitifs complexes, explique Jonathan Delafield-Butt, directeur du laboratoire d'innovation en autisme de l'université de Strathclyde en Écosse.

"Les neurosciences se sont concentrées sur le cortex et la fonction corticale", dit-il. "Il y a aussi eu une énorme quantité de travail sur le cervelet. Le tronc cérébral se perd entre les deux".

Jou et Delafield-Butt font partie d'un petit groupe de chercheurs spécialisés dans l'autisme qui cherchent à savoir si des perturbations dans le développement du tronc cérébral peuvent perturber des connexions critiques et provoquer, ou du moins contribuer à certains comportements autistiques.

Il est difficile de vérifier cette théorie car la petite taille du tronc cérébral et sa localisation à l'arrière de la tête rendent l'étude difficile. Mais les améliorations des techniques d'imagerie et des logiciels donnent aux chercheurs un meilleur aperçu de la région. En plus de son lien avec l'autisme, les études révèlent des perturbations dans les fonctions corporelles contrôlées par le tronc cérébral, comme le rythme cardiaque, la respiration et le cycle veille-sommeil chez les personnes avec cette condition.

Le tableau n'est pas clair

Les théories sur le rôle du tronc cérébral dans l'autisme ne sont pas nouvelles. Au début des années 1960, le chercheur Bernard Rimland, de la marine américaine, a émis l'hypothèse qu'une partie du tronc cérébral qui filtre les perceptions sensorielles était impliquée dans certaines caractéristiques comportementales de l'autisme, comme les sensibilités sensorielles 1. C'était la première théorie basée sur le cerveau pour expliquer la cause de l'autisme, mais Rimland ne l'a jamais testée et elle a été rapidement oubliée. (Rimland a ensuite suscité la controverse en promouvant la théorie du vaccin contre l'autisme et des traitements tels que la chélation, que les preuves ne corroborent pas).

Dans les années 1980 et 1990, une douzaine d'études post-mortem sur les tissus cérébraux et l'imagerie ont suggéré qu'il existe des anomalies structurelles dans le tronc cérébral des personnes autistes, mais les anomalies décrites par les études étaient différentes et parfois contradictoires 2,3,4.

Certaines de ces divergences pourraient être dues, au moins en partie, au fait que le tronc cérébral est difficile à saisir dans les images cérébrales, explique Brittany Travers, professeure adjointe de kinésiologie à l'université du Wisconsin-Madison. Il est entouré de gros vaisseaux sanguins et de liquide céphalorachidien, qui sont en mouvement constant en raison de la respiration et de la circulation et qui créent du "bruit" dans les images. La région est également si minuscule qu'il faut de longs scanners pour révéler le moindre détail, et elle contient de multiples types de tissus regroupés dans des arrangements denses et complexes. De plus, pendant longtemps, "personne n'a cherché à obtenir des images du tronc cérébral", explique M.me Travers, si bien que les logiciels de scanner ont souvent déformé la région, la coupant au niveau des bords ou déformant sa forme.

Pourtant, plusieurs études publiées depuis une dizaine d'années ont commencé à mettre en évidence le tronc cérébral et suggèrent que sa taille ou sa trajectoire de développement est modifiée chez les personnes autistes. Une équipe de recherche a signalé l'année dernière que les enfants autistes d'âge préscolaire peuvent avoir un tronc cérébral élargi, en particulier ceux qui présentent également une déficience intellectuelle 5. Plus tard dans l'enfance, un schéma différent peut apparaître : entre 8 et 12 ans, les garçons autistes ont un tronc cérébral plus petit que celui de leurs camarades typiques, bien que la croissance de leur tronc cérébral les rejoigne dès l'âge de 15 ans, selon deux études publiées en 2009 et 2013.

Ces modifications de taille correspondent souvent à la gravité des traits autistiques. L'étude de 2009 a montré que les garçons autistes préadolescents ayant un tronc cérébral plus atypique présentent également une plus grande sensibilité sensorielle liée au goût et à la texture des aliments. Les enfants autistes qui ont un petit cerveau ont tendance à présenter des traits d'autisme plus prononcés dans l'ensemble, selon des données non publiées que Travers a recueillies.

La substance blanche du tronc cérébral - les fibres nerveuses qui relient les régions du cerveau - peut être altérée chez les personnes autistes. Parmi les garçons et les hommes autistes, ceux dont la substance blanche est moins bien organisée dans le tronc cérébral présentent également des traits d'autisme plus graves et une force de préhension plus faible, ce qui laisse supposer un lien entre le tronc cérébral et les problèmes moteurs dans l'autisme 6. D'autres éléments suggèrent que les garçons autistes ont moins de substance blanche dans le tronc cérébral que les garçons typiques, ce qui se traduit par des performances médiocres aux tests de motricité 7.

Le son et le sommeil

De plus en plus de preuves que les fonctions corporelles automatiques de base sont altérées chez les personnes autistes attirent également l'attention sur le tronc cérébral, qui contrôle ces processus. Par exemple, un certain nombre d'études suggèrent que les personnes autistes et leurs pairs typiques présentent des variations différentes de leur rythme cardiaque. La variabilité de la fréquence cardiaque peut refléter la capacité d'une personne à reconnaître les indices sociaux, a constaté une équipe 8. De même, de nombreuses études montrent que les personnes autistes ont des difficultés à s'endormir et à rester endormies. Et les difficultés respiratoires observées chez les enfants atteints du syndrome de Rett, une affection génétique liée à l'autisme, pourraient être liées à des circuits distincts dans le tronc cérébral, selon une étude sur la souris 9.

Le tronc cérébral joue un rôle dans la coordination des mouvements, et certains chercheurs affirment que son dysfonctionnement pourrait contribuer aux problèmes moteurs de l'autisme. Les personnes autistes présentent des altérations des mouvements oculaires appelées saccades, ce qui suggère des problèmes d'intégration des informations sensorielles et motrices dans le tronc cérébral 10. Et les autistes présentent une accélération et une décélération atypiques lorsqu'ils effectuent des mouvements simples, comme faire pivoter un bras d'avant en arrière. Cette différence implique une partie du tronc cérébral appelée olive inférieure, qui intègre la synchronisation des mouvements à la seconde près 11.

Une autre partie du tronc cérébral appelée collicule supérieur est un acteur clé de l'attention visuelle. Elle reçoit des informations de la rétine de l'œil et coordonne l'attention portée aux visages, les mouvements biologiques et les réactions aux stimuli émotionnels. Selon certains chercheurs, une perturbation de son développement pourrait être à l'origine de difficultés dans ces fonctions dans l'autisme.

En outre, le tronc cérébral contribue au traitement des sons. De nombreuses études menées au cours des cinq dernières décennies ont montré que la réponse du tronc cérébral aux sons tend à être plus faible et plus lente chez les enfants autistes ou chez les nourrissons dont l'autisme a été diagnostiqué plus tard 12. En conséquence, "le traitement des sons de la parole peut prendre plus de temps, et leur cheminement peut être un peu différent chez une personne autiste", explique Randy Kulesza, directeur de l'anatomie au Lake Erie College of Osteopathic Medicine à Erie, en Pennsylvanie. Ce décalage pourrait à son tour contribuer à des difficultés de communication, dit-il.

De plus, les cerveaux autistes post-mortem contiennent moins de neurones auditifs du tronc cérébral, en particulier dans une structure appelée olive supérieure, que ne le font les témoins, a constaté Kulesza et son équipe. Et une réponse au son connue sous le nom de réflexe stapédien, contrôlée par le tronc cérébral, se produit plus lentement chez les enfants autistes et est déclenchée à des volumes plus faibles, ont-ils rapporté en 2013. Cette différence de réflexe pourrait contribuer à une hypersensibilité aux sons, et cette réaction ou d'autres réactions du tronc cérébral aux sons pourraient être utilisées pour dépister l'autisme chez les nourrissons 13.

Ces résultats impliquent de nombreuses parties du tronc cérébral, mais la plupart des études d'imagerie n'ont jusqu'à présent porté que sur le tronc cérébral dans son ensemble. "Je pense que l'un des principaux défis actuels consiste à identifier l'emplacement précis des perturbations dans le tronc cérébral", déclare M. Delafield-Butt.

Travers collabore avec des spécialistes de l'imagerie de l'université du Wisconsin pour développer un nouveau logiciel d'imagerie permettant d'examiner plus en détail les petites structures du tronc cérébral. "J'espère que nous assistons à une renaissance de l'observation du tronc cérébral", déclare Travers. Peut-être que dans 5 ou 10 ans, nous nous dirons : "Wow, ce tronc cérébral nous a vraiment ouvert des portes".

Avec un élément supplémentaire de Hannah Furfaro

Références:

  1. Rimland B. Infantile Autism: The Syndrome and Its Implications for a Neural Theory of Behavior. New York: Meredith Publishing Company, 1964
  2. Bauman M. and T.L. Kemper. Neurology 35, 866-874 (1985) PubMed
  3. Hashimoto T. et al. Acta Paediatr. 81, 1030-1034 (1992) PubMed
  4. Kemper T.L. and M.L. Bauman. Neurol. Clin. 11, 175-187 (1993) PubMed
  5. Bosco P. et al. Hum. Brain Mapp. 40, 7-19 (2019) PubMed
  6. Travers B.G. et al. J. Autism Dev. Disord. 45, 3030-3040 (2015) PubMed
  7. Hanaie R. et al. Autism Res. 9, 981-992 (2016) PubMed
  8. Quintana D.S. et al. Int. J. Psychophysiol. 86, 168-172 (2012) PubMed
  9. Huang T.-W. et al. J. Neurosci. 36, 5572-5586 (2016) PubMed
  10. Schmitt L.M. et al. Mol. Autism 5, 47 (2014) PubMed
  11. Cook J.L. et al. Brain 136, 2816-2824 (2013) PubMed
  12. Miron O. et al. Autism Res. 11, 355-363 (2018) PubMed
  13. Cohen I.L. et al. Autism Res. 6, 11-22 (2013) PubMed

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