Les systèmes sensoriels : développement et plasticité
           > Plasticité fonctionnelle des systèmes sensoriels


Rappel d'un principe fondamental


La plasticité fonctionnelle dans le système nerveux est essentiellement basée sur la plasticité synaptique et les propriétés métabotropiques des synapses neurochimiques (cf. le cours « rappels sur l'organisation fonctionnelle du SN, des neurones et des synapses »).
Dans les systèmes sensoriels, la population et le fonctionnement synaptiques peuvent ainsi être profondément et durablement modifiés par les stimulations !

Rôle des stimulations dans le développement des systèmes sensoriels

Le développement du cerveau sensoriel est lié à celui de son récepteur qui atteint sa maturité beaucoup plus rapidement.
En haut : le récepteur (ici la cochlée) se développe et fonctionne normalement ; ce plein fonctionnement de la cochlée pendant les premières années de la vie entraînent un plein développement du cerveau auditif.
En bas : une pathologie stoppe la cochlée dans son développement (elle natteint que 50% de ses performances) ; le cerveau auditif, mal stimulé, va se contenter dun développement incomplet (et dun fonctionnement à 50%).
Conclusions pratiques :
- il faut apporter au cerveau sensoriel en cours de développement les stimulations appropriées : apprendre une langue étrangère ou la musique très tôt
- il faut traiter, réhabiliter, suppléer, un récepteur sensoriel le plus tôt possible, pour permettre au cerveau spécifique de se développer et de fonctionner au mieux.

Exemple expérimental : fabrication d'un cortex « auditif » chez le chat sourd de naissance


1) Spécification des aires corticales primaires chez le chat.
A la naissance (à gauche), les aires sont polysensorielles. Petit à petit, les
stimulations appropriées façonnent les aires primaires somesthésique (s), auditive (a)
et visuelle (v). Quelques mois après, sur le cerveau adulte (à droite) les aires primaires
S,A,V sont parfaitement définies : leurs neurones ne soccupant exclusivement que dune sensorialité.

 


2) A la naissance (à gauche), un chaton blanc atteint de surdité génétique
(cochlée non développée) a un cortex polysensoriel où seules les aires somesthésiques (s) et visuelles (v) vont peu à peu se spécialiser.
A lâge adulte (à droite), le cortex temporal du chat blanc sourd, n'ayant jamais reçu d'information auditive, restera en partie activé par des stimulations somesthésiques et visuelles. Les aires primaires S et V sont parfaitement définies.

 


3) Même scénario, mais ici le chaton blanc sourd (à gauche) est « implanté » : électrodes
stimulant artificiellement la voie auditive. Résultat : chez ladulte (à droite), les 3 aires primaires sont bien spécifiées ; laire temporale « A » ne répond quà la stimulation artificielle qui a remplacé celle de loreille non fonctionnelle.
Cet exemple trouve son application dans l'implant cochléaire chez le jeune enfant qu'il faut implanter précocement pour obtenir les meilleurs résultats.

Exemple « clinique »


d'après Kujala et al. Nature, 2000

Imagerie fonctionnelle lors dune tache auditive. A gauche, sujet normal : seul le cortex auditif (temporal) est activé. A droite, aveugle de naissance : activation du cortex auditif et dune partie du cortex visuel (occipital). La privation dinformation rétiniennes chez laveugle de naissance a laissé au cortex occipital des propriétés « polysensorielles »
Ce cas (chez lHomme) est un peu limage en miroir de l'expérimentation sur le chat blanc.

Plasticité des systèmes sensoriels à l'état adulte : compensation vestibulaire

A gauche, normalement, trois entrées sensorielles convergent sur les noyaux de la posture dans le tronc cérébral venant des récepteurs vestibulaires (V), rétiniens (r) et proprioceptifs (p) : les entrées vestibulaires sont majoritaires. Au centre, le vestibule est hors circuit (neurectomie ou accident vasculaire par ex.) : la posture (léquilibre) est fortement altérée, car il ne reste que les deux entrées minoritaires (r et p). A droite, une bonne rééducation des deux entrées restantes permet de compenser au niveau central les informations vestibulaires manquantes : cest la suppléance inter-modalitaire et une posture (équilibre) quasi normale est retrouvée.
Conclusion : les centres nerveux sensori-moteurs, même chez ladulte, montrent une plasticité dadaptation aux stimulations.