Depuis des décennies, la sérotonine est connue comme « l’hormone du bonheur » du cerveau ; ainsi, de faibles taux de sérotonine sont souvent associés à la dépression, et les médicaments tels que les ISRS sont principalement considérés comme des moyens d’augmenter ces taux. Bien que ces idées contiennent une part de vérité, elles simplifient considérablement les relations biologiques. Une nouvelle étude sur la sérotonine et l’humeur, publiée dans « Nature Neuroscience », révèle un système sérotoninergique bien plus complexe. Dans cette étude, les chercheurs ont découvert que les neurones producteurs de sérotonine ne fonctionnent pas simplement comme un ensemble de cellules indépendantes diffusant le même message chimique dans tout le cerveau. Au contraire, des groupes de ces neurones peuvent interagir entre eux et s’inhiber mutuellement, ce qui donne lieu à un système dynamique dans lequel différentes « équipes » productrices de sérotonine peuvent se disputer le contrôle. Cette découverte pourrait bouleverser radicalement la manière dont les scientifiques appréhendent le rôle de la sérotonine dans l’humeur, le comportement, la prise de décision et les troubles psychiatriques ; elle suggère que la sérotonine fonctionne moins comme un simple régulateur de volume que comme un réseau sophistiqué de prise de décision.
L’ancienne vision de la sérotonine
La sérotonine, également connue sous le nom de 5-HT, est un neurotransmetteur, c’est-à-dire une substance chimique qui facilite la communication entre les neurones. Les neurones producteurs de sérotonine sont principalement concentrés dans des structures du tronc cérébral, appelées noyaux du raphé, bien que leurs ramifications s’étendent à de vastes zones du cerveau. Comme la sérotonine influence tant de fonctions différentes, elle est associée à un large éventail d’expériences humaines, parmi lesquelles l’humeur, l’anxiété, l’appétit, le sommeil, la motivation, l’apprentissage, les émotions et le comportement. Cette ampleur a également contribué à l’idée répandue selon laquelle la sérotonine est, par essence, un système doté d’une fonction principale. Or, le cerveau fonctionne rarement de cette manière.
Tout comme le système immunitaire ne se résume pas à un seul signal chimique, le système sérotoninergique englobe de nombreuses populations différentes de neurones, de connexions et de récepteurs. Les différents neurones sérotoninergiques peuvent projeter leurs connexions vers différentes zones du cerveau et participer à divers types de traitement de l’information. Ces nouvelles recherches apportent la preuve que les neurones producteurs de sérotonine eux-mêmes interagissent également de manière plus organisée qu’on ne le pensait jusqu’à présent.
Les neurones sérotoninergiques n’agissent pas nécessairement de manière isolée
Dans la présente étude, les chercheurs se sont concentrés sur les neurones sérotoninergiques du tronc cérébral et ont utilisé diverses approches expérimentales, notamment l’électrophysiologie, l’imagerie cellulaire, l’optogénétique, les expériences comportementales, la modélisation mathématique et les simulations informatiques. Leurs découvertes remettent en cause une hypothèse majeure. Jusqu’à présent, les scientifiques partaient généralement du principe que les neurones sérotoninergiques individuels fonctionnaient de manière relativement indépendante les uns des autres. Bien qu’il existât des indices suggérant que les neurones sérotoninergiques pouvaient être connectés entre eux, les chercheurs ont désormais pu démontrer l’existence d’interactions directes entre eux. Et ces interactions ne sont pas purement aléatoires.
Les chercheurs ont trouvé des indices suggérant que certains groupes — ou ensembles — de neurones sérotoninergiques peuvent présenter leurs propres schémas d’activité. Ces groupes peuvent influencer la libération de sérotonine dans certaines zones du cerveau. Plus fascinant encore, ces groupes peuvent entrer en concurrence les uns avec les autres. Lorsqu’un ensemble de neurones sérotoninergiques devient très actif, il peut réduire considérablement la libération de sérotonine d’un autre ensemble moins actif. Les chercheurs décrivent ce phénomène comme un principe similaire à celui du « tout au vainqueur ». Imaginons une salle remplie de personnes qui tentent de choisir entre deux options. Au début, des opinions diverses s’expriment. Cependant, lorsqu’un groupe devient de plus en plus dominant, il fait taire les voix rivales jusqu’à ce qu’une option s’impose effectivement. Un phénomène conceptuellement similaire pourrait se produire dans certaines parties du système sérotoninergique. C’est une image très différente de l’idée selon laquelle les niveaux de sérotonine sont simplement « élevés » ou « bas ».
Dans le cas de la sérotonine, il s’agit peut-être davantage d’action que d’émotions
C’est là que ces découvertes s’avèrent particulièrement fascinantes. Si différents groupes de neurones sérotoninergiques peuvent s’activer dans des circonstances différentes — et peuvent inhiber les groupes rivaux —, il est possible que le système sérotoninergique participe à quelque chose de bien plus complexe que la simple régulation de notre sentiment de bonheur ou de tristesse. Au contraire, il pourrait aider le cerveau à peser des options contradictoires et à déterminer comment nous y réagissons.
Prenons un exemple simple. Imaginez que vous vous trouviez au sommet d’un trampoline et que vous deviez décider de sauter ou non. Ou que vous vous engagiez dans une ruelle sombre tard dans la nuit et que vous deviez décider de continuer ou non. Même une décision quotidienne — savoir si une situation semble suffisamment sûre pour s’y aventurer ou s’il vaudrait mieux s’en éloigner — exige que le cerveau intègre un mélange complexe d’informations, parmi lesquelles figurent les expériences passées, le danger perçu, les attentes, les récompenses et conséquences possibles, ainsi que les circonstances actuelles.
Les circuits étudiés par les chercheurs pourraient jouer un rôle dans ce type de traitement et contribuer à ce que les signaux contradictoires dans le cerveau influencent la réaction qui finit par s’imposer. En ce sens, il est possible que la sérotonine ne se contente pas de communiquer au cerveau ce que l’on ressent. Elle pourrait également contribuer à façonner la réaction du cerveau face à ce qui se présente à lui.
Pourquoi « l’emport » ne correspond pas nécessairement à un signal positif
Cette distinction est importante. Lorsque les chercheurs décrivent un groupe de neurones sérotoninergiques comme « gagnants », on pourrait facilement supposer que ce groupe gagnant représente un état émotionnel positif. Or, ce n’est pas ce que montre la recherche. « Le gagnant remporte tout » fait référence à un processus mathématique, et non à une évaluation émotionnelle. Le cerveau peut présenter plusieurs signaux neuronaux qui se font concurrence et qui représentent différents aspects d’une situation, et ces circuits pourraient contribuer à ce qu’un schéma d’activité l’emporte sur un autre. Le schéma qui prévaudra dépendra des informations qui parviennent au circuit, ainsi que des circonstances spécifiques.
Cela pourrait expliquer pourquoi la sérotonine peut intervenir dans des comportements apparemment opposés. La sérotonine n’est ni intrinsèquement bonne ni intrinsèquement mauvaise. Ses effets dépendent de l’endroit, du moment, de la quantité et du circuit neuronal par lequel elle agit. Cette complexité est l’une des découvertes les plus importantes des neurosciences modernes : les effets d’un neurotransmetteur ne peuvent pas toujours être compris simplement en se demandant s’il y en a plus ou moins.
La sérotonine et l’humeur: pourquoi cela est-il important pour la dépression ?
Cette découverte pourrait, à terme, avoir des répercussions en psychiatrie, notamment en ce qui concerne la dépression, mais il est important de ne pas surestimer ces résultats. Les chercheurs n’ont pas identifié la cause de la dépression, ni découvert un « circuit de la dépression » unique, ni mis au point une nouvelle méthode de traitement. En revanche, ils ont mis en lumière un mécanisme jusqu’ici sous-estimé par lequel des groupes de neurones sérotoninergiques interagissent entre eux et se régulent mutuellement.
Cette découverte pourrait, à terme, influencer la manière dont les traitements psychiatriques sont conçus. Les ISRS augmentent, en général, la transmission des signaux de la sérotonine dans l’ensemble du cerveau, où la sérotonine intervient dans de nombreux circuits différents. Si les scientifiques parviennent à déterminer quels circuits sérotoninergiques contribuent à certains symptômes ou comportements, les futurs traitements pourraient agir de manière plus ciblée sur ces voies, plutôt que de se contenter d’augmenter ou de réduire les niveaux de sérotonine dans l’ensemble du cerveau. Il s’agit d’une piste prometteuse, mais la science n’en est pas encore là.
Pourquoi ces découvertes remettent également en cause la théorie du « déséquilibre chimique »
L’une des répercussions les plus importantes de cette recherche est peut-être qu’elle modifie notre perspective sur l’explication très répandue de la dépression en tant que « déséquilibre chimique ». L’idée selon laquelle la dépression serait simplement due à un manque de sérotonine a toujours été une simplification excessive. La dépression est un tableau clinique complexe dans lequel interviennent la génétique, les circuits cérébraux, la biologie du stress, l’apprentissage, l’environnement, le comportement et de nombreux systèmes biologiques qui interagissent entre eux. La sérotonine joue sans aucun doute un rôle. Cependant, la nature exacte de ce rôle est bien plus complexe que la simple insuffisance de ce neurotransmetteur, et cette étude vient étayer cette idée.
Le cerveau ne fonctionne pas comme une baignoire dans laquelle les niveaux de sérotonine seraient soit trop bas, soit trop élevés. Au contraire, les neurones sérotoninergiques sont intégrés dans des réseaux en constante évolution. Ils reçoivent des informations, interagissent entre eux, influencent d’autres régions et modifient leur effet en fonction du circuit auquel ils participent. Le neurotransmetteur n’est qu’une partie de l’ensemble, tandis que le réseau en constitue la partie la plus importante.
Un système sérotoninergique plus complexe
La manière la plus simple d’illustrer cette découverte est peut-être d’imaginer le cerveau comme un grand orchestre. Auparavant, nous imaginions peut-être la sérotonine comme un chef d’orchestre qui se contentait d’augmenter ou de baisser le volume général. Les nouvelles recherches indiquent une réalité bien plus complexe. Il est possible que les différents groupes de neurones sérotoninergiques fonctionnent comme différentes sections de l’orchestre, chacune générant ses propres schémas d’activité. Ils communiquent entre eux, et un groupe peut finir par devenir dominant, tout en en supprimant un autre. Le résultat ne dépend pas simplement de la quantité de sérotonine présente, mais des neurones qui sont actifs, du moment où ils le sont et de la manière dont ils s’influencent mutuellement. Cette vision plus nuancée pourrait aider à expliquer pourquoi une variation des niveaux de sérotonine peut avoir des effets très différents selon la personne, la région cérébrale concernée et les circonstances.
Il reste encore beaucoup à apprendre. Certaines des expériences comportementales étaient relativement artificielles, et les chercheurs prévoient d’étudier si ces schémas se retrouvent également dans des comportements plus naturels chez des modèles animaux. Cette distinction est importante : la découverte d’un mécanisme dans le cerveau d’une souris n’implique pas automatiquement la manière dont ce mécanisme fonctionne chez l’être humain, ni le rôle qu’il pourrait jouer dans des maladies telles que la dépression. Les recherches futures devront clarifier comment ces circuits se comportent dans des situations naturelles, comment ils interagissent avec d’autres systèmes cérébraux et s’il existe des schémas similaires chez l’être humain. Ce n’est qu’alors que les scientifiques sauront si cette découverte pourrait conduire, à terme, à une meilleure compréhension des troubles psychiatriques ou à des méthodes de traitement plus ciblées.
Repenser nos connaissances sur la sérotonine
Le plus intéressant dans cette étude n’est pas que les scientifiques aient soudainement « percé le mystère » de la sérotonine — ce n’est pas le cas. Ils ont plutôt découvert un nouveau niveau de complexité dans un système que nous pensions jusqu’alors relativement bien comprendre. La sérotonine n’est pas simplement une hormone du bonheur qui circule dans le cerveau. Elle fait partie d’un réseau complexe de neurones capable d’ordonner des signaux contradictoires, de réguler certaines régions cérébrales et d’influencer la manière dont le cerveau réagit au monde qui nous entoure.
Cela modifie les questions que les scientifiques doivent se poser. Au lieu de se contenter de demander : « Ai-je suffisamment de sérotonine ? », les chercheurs s’intéressent de plus en plus à savoir quels neurones sérotoninergiques sont actifs, vers où ils envoient leurs signaux, comment ils interagissent avec d’autres neurones et ce qui se passe lorsqu’un circuit prend le dessus sur un autre. Ces questions pourraient conduire, à terme, à une compréhension plus approfondie de la dépression, de l’anxiété et d’autres troubles psychiatriques — et, éventuellement, à des méthodes de traitement qui n’agissent pas en modifiant globalement les niveaux de sérotonine dans le cerveau, mais en influençant de manière sélective les circuits sur lesquels la sérotonine exerce réellement son effet.
L’histoire de la sérotonine est bien plus complexe que le modèle simpliste du « plus ou moins » auquel nous nous sommes habitués. Et bien qu’il reste encore beaucoup à découvrir, cette complexité pourrait, à terme, permettre aux scientifiques de mieux comprendre comment fonctionne réellement le cerveau — et les troubles qui l’affectent.
