Grand oral du bac : Corps humain LE CERVEAU

région du cerveau d’où émanent les signaux électriques par suite de la distorsion qu’ils subissent en traversant les os du crâne. Or une IRM effectuée au moment de l’enregistrement de l’EEG et montrant la forme et l’épaisseur du crâne permet de calculer l’origine des signaux. De la même manière, une tomodensitométrie par émission de positons et une IRM combinées permettent de dresser une carte topographique détaillée de l’activité cérébrale du patient.

Les voies du futur : la neurobiologie

Bien que des méthodes d’explorations de plus en plus sophistiquées permettent l’analyse en temps réel du fonctionnement du cerveau vivant, tous ses secrets sont loin d’être percés. L’une des grandes voies de recherche pour le futur est la neurobiologie, science qui étudie les aspects chimiques de l’activité cérébrale et dont l’un des meilleurs représentants est le français Jean-Pierre Changeux, professeur au Collège de France et père de l’expression « l’homme neuronal ».

La neurobiologie a déjà démontré le support chimique des émotions comme le coup de foudre amoureux ou le système du plaisir, et ne cesse d’approfondir ses connaissances sur la création de la pensée et des idées. Tout démontre chaque jour davantage que le corps et l’esprit ne font qu’un, qu’une séparation entre le cerveau et ce qu’il produit est artificielle et abusive.

La vision neurobiologique ne s’oppose pourtant qu’en apparence aux théories d’inspiration psychanalytique sur la naissance des émotions et de la pensée. Savoir comment la vue d’une personne ou d’un objet procure une sensation déterminée n’explique pas la nature (plaisir ou déplaisir, envie ou rejet) de la perception.

Savoir comment germe une idée n’explique pas pourquoi c’est celle-là et non une autre qui émerge. Il persistera donc toujours deux aspects fondamentaux à l’étude du cerveau humain : d’une part la description mécaniste de son fonctionnement chimique et électrique, d’autre part la description des influences de l’expérience personnelle (culture, éducation, vécu individuel) qu’aucune science objective ne permet aujourd’hui d’étudier.

▼ Micrographie des astrocytes par immunofluorescence. Ces dernières sont les cellules de soutien les plus nombreuses présentes au sein de la substance grise. Elles constituent le support mécanique mais aussi métabolique des neurones.

L’interprétation d’un EEG était encore longue et laborieuse puisque à chaque électrode correspond un tracé. L’électroencéphalographie à enregistrement continu (BEAM) allait pallier cet inconvénient en produisant une carte colorée du cerveau où chaque couleur correspond à une intensité donnée du courant électrique. Cette technique a été développée au début des années 1980 à la Harvard Medical School de Boston, aux États-Unis, par Frank Duffy et son équipe.

Les appareils qui en exploitaient le principe, commercialisés à partir de 1987, se sont révélés fiables à 80% pour l’identification des patients souffrant de difficultés d’apprentissage, comme la dyslexie, ou atteints de troubles mentaux graves, comme la schizophrénie.

La tomodensitométrie par émission de positons

Au cours des années 1970, Michael Phelps et Edouard Hoffman, de l’école de médecine de l’université de Los Angeles, développent une nouvelle technique utilisant le système de balayage de la tomodensitométrie classique, mais après avoir administré au patient des isotopes radioactifs.

À l’origine, la caméra à émission de positons fut employée pour déterminer quelles zones du cerveau entrent en activité pour une fonction précise. La première expérience portait sur le métabolisme du glucose.

Des isotopes radioactifs, comme ceux du fluor 18, sont fixés à des molécules synthétiques d’une structure presque identique à celle des molécules de glucose. Injectées dans la carotide du patient, elles sont entraînées par le sang jusqu’au cerveau où elles libèrent, par dégradation radioactive, des particules chargées positivement appelées positons.

En entrant en collision avec les électrons des atomes environnants, ces positons produisent des rayons gamma que le scanner parvient à détecter.

Le fonctionnement d’un cerveau sain est tributaire du glucose pour son alimentation en

À Tomographie par émission de positons. Au premier plan, le radiologiste face à son écran; à l'arrière-plan, le patient et le scanner.

Série d’images obtenues par tomodensitométrie à émission de positons, où la dispersion d’un marqueur radioactif montre la synthèse active des protéines dans le cerveau.

énergie, mais bien que les molécules radioactives soient semblables, par leur structure, au glucose, le cerveau ne peut les décomposer de la même manière et elles s’accumulent donc dans certaines régions dans les mêmes proportions que le véritable glucose utilisé par les cellules cérébrales.

L’imagerie à résonance magnétique

La dernière technique qui permet l’exploration du cerveau et des autres organes est l’imagerie à résonance magnétique ou IRM. Il s’agit d’un système de tomographie obtenu par la mesure des ondes de haute fréquence produites par le retour à leurs positions initiales des protons (noyaux d’hydrogène) orientés par un champ magnétique puissant et très intense. Comme le scanner utilisé pour la tomographie axiale avec ordinateur, l’IRM fournit des images tridimensionnelles en couleurs de la structure du cerveau et non des images de son activité comme la tomographie à émission de positons.

Le système se fonde sur le phénomène connu sous le nom de résonance magnétique nucléaire (RMN) révélé en 1946 par deux physiciens travaillant indépendamment l’un de l’autre, le Suisse Félix Bloch (1905-1983) et l’Américain Edward Purcell (né en 1912) qui, en 1952, se sont partagés le prix Nobel de physique pour cette découverte. Au cours des années 1950, le Suédois Erich Odebbad explore les potentialités médicales de cette nouvelle technique.