L'étude par TEP a d'importantes implications pour la recherche future sur des troubles tels que la schizophrénie, la toxicomanie et la maladie de Parkinson.
Une étude menée par des scientifiques de l'Imperial College à Londres a fourni un aperçu sans précédent des rôles que notre nature joue et nourrit dans notre comportement, avec des implications importantes pour la recherche future sur des troubles tels que la schizophrénie, la toxicomanie et la maladie de Parkinson.
Dr Paul Stokes des Département de médecine et ses collègues ont passé plus de trois ans à effectuer des scintigraphies cérébrales sur des paires de jumeaux, mesurant la fonction de la dopamine chimique du cerveau. La dopamine a la réputation d'être le «produit chimique du plaisir» car elle est libérée dans le cerveau en association avec la récompense. «Quand les gens prennent une drogue ou boivent de l'alcool, la raison pour laquelle ils éprouvent un sentiment de plaisir ou de récompense est à cause de la libération de dopamine», dit Stokes. Cette récompense chimique guide notre comportement et nous aide à apprendre. "La dopamine est très importante pour les processus normaux dans le cerveau, mais aussi les processus anormaux."
La libération de dopamine dans le cerveau varie d'un individu à l'autre, mais des quantités très élevées ou faibles sont associées à des maladies mentales: une libération excessive de dopamine se produit chez les personnes atteintes de schizophrénie, tandis que très peu est observée chez les personnes souffrant de troubles liés à l'alcool ou à la toxicomanie. Un déficit de la fonction dopaminergique serait également à l’origine de la mémoire de travail lente des personnes atteintes de la maladie de Parkinson.
Les neuroscientifiques sont toujours en train de déterminer si ces modifications de l'activité de la dopamine sont à l'origine de la maladie mentale ou en résultent, mais l'un des mystères les plus pressants à résoudre est de savoir si elles sont héritées ou non. Comme nous savons maintenant que la schizophrénie peut être héritée, la possibilité qu'une activité dopaminergique dysfonctionnelle puisse également s'exercer dans les familles suscite beaucoup d'intérêt. La réponse aura un impact énorme sur la manière dont ces maladies seront traitées à l'avenir. «Comprendre comment les gènes et l'environnement ont une influence sur le système de dopamine est très important», déclare Stokes.
Le striatum est situé près du centre du cerveau. (Image: Bases de données des sciences de la vie (LSDB))
La dopamine fait l'essentiel de son travail dans une partie du cerveau appelée le striatum, une masse arrondie enfouie presque au centre de votre cerveau. «Le striatum est une zone du cerveau assez petite, mais elle est également importante pour la récompense, les émotions et certaines fonctions cognitives», explique Stokes. Le striatum se compose de trois parties aux responsabilités différentes. Le striatum limbique accueille ce sentiment de récompense et la motivation qu’il procure. Le striatum associatif contrôle la mémoire de travail et d'autres processus de réflexion, tandis que le striatum sensorimoteur aide à régir le mouvement. Stokes et ses collègues ont examiné chacune des trois parties séparément.
Leur conception innovante d'étude impliquait une variante du PET scan. Le PET détecte de minuscules quantités de radioactivité dans le corps d'un sujet à haute résolution, donnant une série de «tranches» qui peuvent être assemblées dans un modèle 3D. La radioactivité provient d'un traceur injecté dans le sujet. Dans cette étude, les scientifiques ont utilisé la F-DOPA, un produit chimique qui agit comme un marqueur de la fonction dopaminergique. La F-DOPA est convertie en dopamine dans le cerveau partout où la dopamine est libérée, de sorte que les scans TEP ont révélé où et dans quelle mesure l'activité de la dopamine se déroulait dans le cerveau des jumeaux.
Regarder les jumeaux fournit des informations sur l'héritage qu'il est souvent impossible d'obtenir de toute autre manière. Parce que les jumeaux identiques ont exactement le même ADN, les différences entre eux n'ont rien à voir avec leurs gènes. Vous pouvez estimer à quel point un trait, comme la hauteur ou l'intelligence, est hérité en découvrant à quel point il est similaire chez les jumeaux. Par exemple, la taille est hautement héréditaire - les jumeaux sont généralement à peu près égaux -, l’intelligence est tout à fait héréditaire et les jumeaux ont souvent un QI différent.
Comme la plupart des études sur les jumeaux, celle-ci comparait des jumeaux identiques et non identiques. Les jumeaux non identiques partagent 50% de leur ADN, comme tout autre couple frère ou sœur, mais constituent une meilleure comparaison avec des jumeaux identiques car ils sont également nés en même temps. Stokes et ses collègues ont comparé la fonction de la dopamine dans le cerveau des paires de jumeaux et ont utilisé des modèles statistiques pour estimer dans quelle mesure la différence était due à leurs gènes et dans quelle mesure était due aux effets environnementaux.
Ils ont abouti à deux conclusions principales. Premièrement, l'héritage génétique et les expériences individuelles qui rendent chacun de nous unique ont une influence importante sur la fonction de la dopamine dans le striatum. «Ce sont normalement des expériences qui se produisent un peu plus tard dans la vie, à l'adolescence ou au début de l'âge adulte», explique Stokes. En revanche, les facteurs de l'environnement familial, tels que le partage du foyer et le fait de grandir ensemble, ont peu ou pas d'influence.
Deuxièmement, le striatum limbique - la partie centrale de la récompense et de la motivation - est beaucoup plus affecté par ces expériences que les autres parties. Cela suggère, curieusement, que le centre du plaisir et le comportement qu'il guide sont principalement sculptés par des expériences de vie plutôt que par nos gènes. Cela remet en question les hypothèses précédentes selon lesquelles la fonction de la dopamine pourrait être héréditaire, rendant les causes de la schizophrénie et de la dépendance encore plus mystérieuses.
Stokes espère que ces résultats éclaireront les recherches futures utilisant de telles techniques d'imagerie cérébrale. «Ce que j'aimerais faire, c'est essayer de rendre la TEP plus utile en termes de diagnostic, de traitement et de mesure des résultats.» En tant que psychiatre consultant pour une grande équipe de santé mentale de la communauté de l'ouest de Londres, Stokes souhaite que ses études d'imagerie se répercutent sur ses soins cliniques. En récrivant les patients de sa clinique dans ses études, il souhaite qu'ils soient les premiers à bénéficier des avancées du diagnostic scientifique et de la thérapie résultant de ses recherches.
Cette recherche a été financée par une subvention du Conseil de recherches médicales Les modèles sont aussi publié dans la revue Neuropsychopharmacology.
Référence
PRA Stokes et coll. «Nature ou culture? Détermination de l'héritabilité de la fonction dopamine humaine striatale: un [18F]-Étude DOPA PET » Neuropsychopharmacology publication anticipée en ligne le 24 octobre 2012; est ce que je: 10.1038 / npp.2012.207
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