Approvisionner régulièrement nos poumons en air frais est une tâche complexe qui repose sur toute une coordination du cerveau et du corps. Certaines maladies caractérisées par des difficultés respiratoires (l’apnée du sommeil, ou encore le syndrome d’hypoventilation centrale congénitale ou le syndrome de Rett) sont associées voire causées par un dysfonctionnement dans le centre respiratoire du cerveau. Ces travaux de l’Institut Drexel apportent, en précisant la source cérébrale du rythme de l’inhalation, une nouvelle fenêtre thérapeutique pour les troubles respiratoires.
Quel mécanisme ? Le tronc cérébral, qui relie le cerveau à la moelle épinière, génère le rythme de la respiration et contrôle ses niveaux, en fonction des besoins de l’organisme. Si ce processus se produit normalement automatiquement, nous pouvons également retenir notre respiration ou l’accélérer volontairement. La première hypothèse admise par les scientifiques était celle de 2 systèmes distincts dans le cerveau interagissant pour initier la respiration : un groupe de neurones qui génère le rythme, et un autre groupe qui modélise le mouvement, c’est-à-dire qui indique au diaphragme de se contracter et aux poumons de se remplir d’air. Puis, il y a 25 ans, un groupe de neurones, situé dans le tronc cérébral et appelé le complexe pré-Bötzinger a été identifié comme jouant le rôle de générateur rythmique. Les chercheurs ont ensuite passé des années à tenter de comprendre comment ce générateur fonctionne.
Une vague » d’excitabilité » régule le rythme de la respiration : Le Pr Bartholomew Bacak, chercheur au Drexel (Philadelphie) suggère ave ses travaux que le rythme et la coordination de la respiration résultent de synchronisations de nombreux neurones présentant différents niveaux d’excitabilité. Des neurones à faible excitabilité vont recruter d’autres neurones, produisant finalement de grandes rafales d’amplitude qui régulent la respiration. Des données complexes qui apportent une première compréhension du contrôle de la respiration par le cerveau et qui peuvent avoir des implications dans le traitement de certains troubles respiratoires.
Au-delà, de nombreuses autres zones du système nerveux comportent également des réseaux de neurones à niveaux divers d’excitabilité. De prochaines études vont donc examiner si ces réseaux, similaires à ceux du complexe pré-BOTC, génèrent également les rythmes qui contrôlent d’autres actions répétitives, comme la marche et la mastication.
Source : eLife March 14, 2016 DOI: 10.7554/eLife.13403 Mixed-mode oscillations and population bursting in the pre-Bӧtzinger complex
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