Comment notre cerveau encode le chaud et le froid ?

Chaud, froid. ces sensations font partie intégrante de notre vie quotidienne. Notre capacité à détecter la température des objets est essentielle pour bien vivre. Pendant près d'un siècle, les scientifiques ont tenté de déterminer où se situe dans le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...) la capacité de détecter les températures. Une étude publiée dans Nature rapporte la découverte d'un "cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...)" situé dans une région postérieure du cortex insulaire. Celui-ci permettrait de détecter les températures froides ou chaudes.


Lorsque notre corps est en mouvement, notre cerveau traite les informations provenant de nos organes sensoriels. Ce traitement permet alors de construire une perception consciente du monde. Une grande partie de ce processus se déroule dans la couche externe (  Ne pas confondre couche de valence et valence) repliée du cerveau, appelée le cortex. Ce dernier a un rôle majeur ! En effet, il est le siège de nos fonctions nerveuses, telles que le mouvement volontaire et la conscience.

Les scientifiques sont partis d'une observation faite précédemment: les neurones du cortex somatosensoriel primaire sont actifs lorsque la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le...) entre en contact avec des températures froides. Ils s'attendaient donc à ce que les températures chaudes soient également codées dans cette région. Un test a ainsi été réalisé sur des souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant...). Pour se faire, ils ont exposé les pattes avant de ces dernières à de légers changements de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...). Ils ont ensuite utilisé des techniques d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) pour découvrir quelle partie du cerveau réagissait à ces changements de température.

À leur grande surprise, les scientifiques ont constaté que le cortex somatosensoriel primaire ne réagissait pas à la chaleur, mais en regardant de plus près, que le cortex insulaire postérieur réagissait non seulement au froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) mais aussi au chaud. L'utilisation d'un microscope à deux photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...) a permis d'analyser la réponse de neurones individuels dans le cortex insulaire postérieur.

Les scientifiques ont ainsi découvert qu'il existe des neurones spécifiques au froid, des neurones spécifiques au chaud et des neurones qui réagissent à la fois au chaud et au froid. A noter que les neurones "chauds" et "froids" réagissent de manière très différente. En effet, les neurones "chauds" sont sensibles à la température absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un...), tandis que les neurones froids sont activés suite à une variation de la température. De plus, les réponses des neurones "froids" sont plus rapides que les réponses des neurones "chaud". Cela indique qu'il existe potentiellement des voies distinctes pour la perception du froid et du chaud.


Pour prouver de manière concluante que le cortex insulaire est impliqué dans la perception de la température, les scientifiques ont entraîné les souris à réagir à des températures fraîches ou chaudes. Grace à l'optogénétique ils ont pu désactiver temporairement le cortex insulaire postérieur tout en délivrant un stimulus thermique. Au final, les souris n'ont pas ressenti le stimulus thermique. Néanmoins, lorsque les scientifiques ont cessé de désactiver le cortex insulaire postérieur, elles ont de nouveau ressenti le stimulus.

Cette découverte et la possibilité d'accéder optiquement à la représentation corticale du traitement sensoriel ouvrent de nouvelles pistes de recherches. Tout d'abord, afin d'étudier les mécanismes neuronaux de la perception thermique, mais aussi pour étendre des recherches similaires à d'autres systèmes sensoriels représentés dans des parties adjacentes du cortex insulaire (en particulier les systèmes gustatif et viscéral).

Pour en savoir plus

The cellular coding of temperature in the mammalian cortex.
M. Vestergaard, M. Carta, G. Güney & J. F. A. Poulet.
Nature. 2023 Feb 8. DOI: 10.1038/s41586-023-05705-5.