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  • [Neurosciences] Mémoire : quand un seul neurone suffit

    [Neurosciences] Mémoire : quand un seul neurone suffit

    Ils sont soit très excités, soit très calmes. Certains neurones ont cette particularité de pouvoir être stables dans deux états. Ils peuvent être dans un état où ils n’émettent aucun courant. Mais après une perturbation suffisante, ils émettent des impulsions électriques. Et ils continuent ainsi tant qu’ils ne reçoivent pas une nouvelle perturbation suffisante qui les fait revenir au calme. Cette propriété de « bi-stabilité » est essentielle à la mémoire de travail qui permet de retenir une information à court terme pour l’exploiter dans une tâche.

    Avec des collègues de l’Université Paris-Saclay, Damien Depannemaecker a modélisé cette propriété d’une manière inédite. « C’est un changement conceptuel qui ouvre de nouvelles perspectives », résume le chercheur à l’Institut de neurosciences des systèmes (Marseille). De nouvelles perspectives pour l’étude du cerveau ou l’électronique neuromorphique qui s’en inspire pour concevoir des circuits ou des puces plus efficaces pour traiter des données. « Cela ouvre aussi la possibilité de créer de nouvelles formes d’interaction directe entre des systèmes biologiques et électroniques », ajoute le premier auteur d’une étude parue dans Nature Communications. C’est-à-dire connecter des neurones électroniques à des neurones biologiques pour les étudier.

    « Notre modèle décrit la bi-stabilité grâce à un seul neurone en se contentant d’observer son comportement global », pointe le chercheur. Une rupture par rapport aux modèles existants. Car il en existe. Certains sont utilisés depuis plus de vingt ans et même implantés dans des puces neuromorphiques. Mais ces modèles ont recours à plusieurs neurones organisés en réseaux. Certains sont excitateurs, d’autres inhibiteurs. D’autres modèles modélisent la bi-stabilité avec un seul neurone, mais en se basant sur une description détaillée de ce qu’il s’y passe : les concentrations en ions, les propriétés des membranes… Ce qui les rend coûteux en calcul.

    Robustesse

    Ce nouveau modèle a été obtenu en partant des modèles classiques basés sur des réseaux de neurones, mais en introduisant un simple changement de signe dans les équations. « Cela me paraissait trivial, mais personne n’avait publié quelque chose de similaire », s’étonne Damien Depannemaecker. Et cela fonctionne : « Notre modèle prédit très bien le comportement d’un circuit électronique qui mime le comportement d’un neurone », assure le chercheur. Avec une subtilité : « Il est plus robuste que les modèles existants », précise-t-il. Autrement dit, il peut être utilisé dans des conditions plus larges.

    Avec ce résultat très théorique, les scientifiques espèrent surtout mieux comprendre le fonctionnement des neurones, voire de certaines maladies comme l’épilepsie. Mais cela ouvre aussi le champ à des applications dans les interfaces cerveau-machine, la robotique et l’intelligence artificielle embarquée.

  • [Entretien] Pr Yehezkel Ben-Ari : « L’autisme est un trouble multifactoriel »

    [Entretien] Pr Yehezkel Ben-Ari : « L’autisme est un trouble multifactoriel »

    L’intégralité des bénéfices de la soirée* sera reversée à des associations locales œuvrant auprès d’enfants autistes. L’autisme, ou plus précisément les « troubles du spectre autistique (TSA) », se caractérise principalement par une altération des interactions sociales et de la communication, ainsi que par des intérêts restreints et répétitifs.

    La Marseillaise : En quoi les mille premiers jours de l’enfant sont-ils cruciaux dans l’apparition ou non de troubles liés à l’autisme

    Pr Yehezkel Ben-Ari : L’autisme naît pendant la grossesse. Une des thèses que je défends depuis dix-sept ans, qui est je crois très importante pour comprendre les traitements de ce qu’est l’autisme, est que les maladies qui naissent in utero sont des maladies dans lesquelles la séquence maturative du développement du cerveau se dérègle. Les neurones restent à l’état immature. C’est comme les pommiers qui gardent des pommes immatures. Ce sont ces neurones qui, pour moi, sont la cause de la maladie. Je l’ai prouvé. C’est pour ça que j’ai eu le Grand Prix Inserm, en 2009.

    Avez-vous identifié ce qui conduit ces neurones à dysfonctionner ?

    Pr Y.B.-A. : L’essentiel de mon intervention, vendredi à l’Eden, sera là-dessus. Dans une étude récemment publiée dans le Journal of Medical Genetics, Etienne E. Dachin, chercheur, et moi-même démontrons que les facteurs environnementaux in utero, comme le stress maternel, les infections, les inflammations prénatales, les signaux hormonaux, l’exposition à des substances toxiques comme les pesticides influencent directement le développement cérébral du fœtus et favorisent l’apparition des Troubles du spectre autistique (TSA). La maternité est vraiment le gros point fragile et l’essentiel du message que je vais essayer de faire passer vendredi, c’est que le petit cerveau in utero n’est pas un petit cerveau adulte, il a ses propres propriétés, ses propres mécanismes. Donc il faut une pharmacopée spéciale pour lui.

    En quoi votre approche renouvelle-t-elle la compréhension des troubles autistiques ?

    Pr Y.B.-A. : En France, deux thèses ont dominé. La première, défendue par Bruno Bettelheim [1903-1990, psychanalyste américain d’origine autrichienne, Ndlr.] était que les mères étaient responsables de l’autisme car elles n’aimaient pas leurs enfants. Des psychanalystes en France continuent à défendre une thèse aussi idiote. Non, mesdames, vous n’êtes pas responsables. La deuxième thèse, à l’exact opposé, dit que tout est génétique et donc, mesdames, vous n’êtes pas responsables. Le problème est que les deux sont fausses. La génétique est largement dépassée. Pour moi, il est temps de considérer l’autisme comme un trouble multifactoriel, nécessitant une approche interdisciplinaire et un suivi attentif des facteurs environnementaux dès la grossesse. Les résultats de nos recherches mettent également en évidence les limites des outils génomiques, incapables de prédire efficacement ou de traiter les TSA. Ces découvertes ouvrent la voie à une nouvelle vision de l’autisme, centrée sur la prévention et l’intervention précoce.

    * Vendredi à 18h30 au cinéma Eden-Théâtre, 25 boulevard Georges-Clemenceau, à La Ciotat. Tarif unique : 10 euros. Conférence suivie d’une dédicace du livre de l’auteur.