Neuro-imagerie et mécanismes cérébraux des émotions
Utilisation de résultats expérimentaux de neuro-imagerie fonctionnelle pour localiser des zones impliquées dans des pathologies neuropsychiatriques.
Groupe SVT ressources de l’académie de Lyon
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BO spécial n°8 du 25 juillet 2019
Terminale spécialité : Corps humain et santé
Comportements et stress : vers une vision intégrée de l’organisme
L’organisme débordé dans ses capacités d’adaptation
Connaissances
Si les agents « stresseurs » sont trop intenses ou si leur action dure, les mécanismes physiologiques sont débordés et le système se dérègle. C’est le stress chronique.
Il peut entraîner des modifications de certaines structures du cerveau, notamment du système limbique et du cortex préfrontal. Cette forme de plasticité, dite mal-adaptative, se traduit par d’éventuelles perturbations de l’attention, de la mémoire et des performances cognitives.
Compétences et capacités mises en oeuvre
- Pratiquer des démarches scientifiques : interpréter des résultats et en tirer des conclusions.
- Utiliser des outils et mobiliser des méthodes pour apprendre : recenser, extraire, organiser et exploiter des informations à partir de documents en citant ses sources, à des fins de connaissance et pas seulement d’information.
- Pratiquer des langages : communiquer sur ses démarches, ses résultats et ses choix, en argumentant.
Place possible de l’activité dans la séquence
Parties du programme déjà traitées
Comment le système se maintient-il en équilibre dynamique ?
BO : « Le cortisol exerce en retour un rétrocontrôle négatif sur la libération de CRH par l’hypothalamus et favorise le rétablissement de conditions de fonctionnement durable (résilience).
Ces différentes voies physiologiques sont coordonnées au sein d’un système, qualifié de complexe, et permettent l’adaptabilité de l’organisme. »
Activité sur l’utilisation de la neuro imagerie fonctionnelle
Comment se manifeste au niveau cérébral certains troubles médicaux liés au stress chronique ?
BO : « Il peut entraîner des modifications de certaines structures du cerveau, notamment du système limbique et du cortex préfrontal. Cette forme de plasticité, dite mal-adaptative, se traduit par d’éventuelles perturbations de l’attention, de la mémoire et des performances cognitives. »
Parties du programme traitées après
Comment des molécules exogènes agissent-elles sur le cerveau pour pallier à certaines défaillances ?
BO : « Ces dérèglements engendrent diverses pathologies qui sont traitées par des médicaments dont l’effet vise à favoriser la résilience. La prise de ces médicaments, comme les benzodiazépines dans le cas de l’anxiété, doit suivre un protocole rigoureux afin de ne pas provoquer d’autres perturbations notamment une sédation et des troubles de l’attention. »
Mise en situation
Les techniques de Neuro-imagerie fonctionnelle Nif regroupent les IRMf ou imageries à résonance magnétique fonctionnelle, les EEG ou électroencéphalographies, les MEG ou magnétoencéphalographies et les PET ou tomographies d’émission de positons. Toutes ces techniques permettent de localiser dans le cerveau d’un individu les zones activées ou inactivées suite à un stimulus.
Elles ont permis d’étudier l’organisation cérébrale de fonctions liées aux émotions et au comportement social humain. L’enjeu est de comprendre comment les facteurs biologiques (des gènes jusqu’aux circuits cérébraux) interagissent avec l’environnement et contribuent au développement de compétences émotionnelles, aux niveaux individuel et interpersonnel. Ces recherches offrent également un nouvel éclairage sur les mécanismes de la prise de décision, ainsi que sur les conséquences de leur altération dans certaines pathologies neuropsychiatriques (dépression, anxiété, phobie, syndrome post-traumatique).
On se propose d’utiliser des résultats expérimentaux de Nif pour localiser des zones impliquées dans des pathologies neuropsychiatriques.
Documents
- document 1 : carte du cerveau en coupe frontale et vue du cortex gauche (source)
- document 2 : zone d’hyperactivation ou d’hypoactivation dans le cerveau pour différentes pathologies neuropsychiatriques (source)
- document 3 : résultats expérimentaux d’activation de plusieurs zones cérébrales pour différentes pathologies neuropsychiatriques (source)
- document 4 : définition de 3 pathologies psychiatriques (d’après Wikipédia)
Le trouble de stress post-traumatique, ou TSPT (PTSD en anglais), désigne un type de trouble anxieux sévère qui se manifeste à la suite d’une expérience vécue comme traumatisante avec une confrontation à des idées de mort.
La phobie sociale (PS), ou anxiété sociale, est une forme de troubles anxieux définie récemment (1980 aux USA) et classée actuellement parmi les troubles psychiatriques les plus fréquents. Elle correspond à ce qu’on appelle traditionnellement une timidité extrême, gênante ou handicapante.
Une phobie spécifique est un terme générique désignant un trouble anxieux caractérisé par une peur irrationnelle face à des situations ou objets spécifiques.
Exemple de consigne globale
Pour les 3 pathologies présentées, rédiger un texte argumenté en mettant en relation les informations issues des documents pour identifier et localiser le type de perturbation des zones cérébrales impliquées.
Les documents présentés sont des documents plus ou moins bruts issus de recherche scientifique. Ils sont parfois compliqués à interpréter car contiennent plusieurs niveaux de lecture.
Exemple de démarche pour un travail collaboratif
Pour répondre à la consigne globale ci-dessous, les élèves sont partagés en 2 groupes
- Lecture ensemble du document 4 avec présentation des 3 troubles
- Dans un 2ème temps :
- un groupe met en relation les informations, issues des documents 1 et 2 pour localiser des modifications fonctionnelles de certaines parties du cerveau pour les 3 troubles indiqués en introduction.
- l’autre groupe réalise le même travail avec les documents 1 et 3
- Dans un 3ème temps, des élèves de chaque groupe changent d’équipe afin de mutualiser leur découverte et de déterminer des convergences et/ou des divergences pour les 3 troubles, en fonction des informations à leur disposition.
Autre démarche possible : la classe est séparée en 3 groupes, chacun travaille sur un trouble mais avec les 3 documents. Un compte rendu oral est fait devant les autres groupes.
Grille d’évaluation formative
Exemple de réponses attendues pour une argumentation
Pour le syndrome post traumatique : D’après le document 3, on constate une hypo-activation de certaines zones cérébrales : CCAr et CPFVM (allant jusqu’à plus de 50% par rapport à des patients témoins). De plus le document 2, mis en relation avec le document 1, montre aussi que la zone CCA est moins activée. On observe une sur-activation de 20% de l’amygdale confirmée par les résultats des IRM du document 2.
Pour l’anxiété sociale : Si le CCA semble légèrement moins activé d’après le document 3 (moins 7 %), c’est surtout l’amygdale et l’insula qui sont suractivés : plus de 50% en plus. En effet les résultats du document 2 montrent d’après le doc 1 la sur-activation de l’amygdale.
Pour la phobie spécifique : De même l’AMG et l’insula sont suractivés, autour de 60 % en plus. Le doc 2 montre aussi une sur-activation de la zone CCA (mais non indiqué dans les résultats du doc 3).
Ainsi certaines zones cérébrales comme l’amygdale, l’insula voient leur niveau d’activité être modifié lors de pathologies psychiatriques.
