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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 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 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. Pour se faire, ils ont exposé les pattes avant de ces dernières à de légers changements de température. Ils ont ensuite utilisé des techniques d'imagerie 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 mais aussi au chaud. L'utilisation d'un microscope à deux photons 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, 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.
Figure: ∆F/F pour 746 neurones pIC en réponse à un refroidissement de 10°C (à gauche) ou à un réchauffement de
10°C (à droite). Chaque ligne représente un seul neurone. Les réponses sont normalisées par rapport au pic de la réponse de chaque neurone, et ont été triées selon que les cellules ont répondu au froid (en haut), au chaud (en bas) ou aux deux (au milieu). Les lignes blanches verticales représentent l'administration du stimulus thermique.
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.