Décryptage des circuits neuronaux des comportements sociaux chez les primates

«On ne peut pas réparer ce qu’on ne comprend pas», lance d’emblée Sébastien Tremblay, nouveau professeur à la Faculté de médecine et chercheur au Centre CERVO. Il s’intéresse à l’activité neuronale dans les tâches complexes, principalement lors des interactions sociales.

Son étude, publiée dans la revue Nature, identifie les signatures cérébrales de plusieurs comportements sociaux chez les primates. Sébastien Tremblay a mené cette recherche alors qu’il était chercheur à l’Université de Pennsylvanie, à Philadelphie.

Son objectif était de mettre en lumière les circuits neuronaux responsables des interactions sociales pour comprendre ce qui se produit lorsque ces circuits sont endommagés ou défaillants en raison d’une maladie.

Une technologie moins contraignante

Grâce à une technologie avancée, son équipe a enregistré les activités du cerveau avec une résolution spatiale et temporelle de l’ordre du neurone, une précision plus grande qu’avec l’imagerie par résonance magnétique.

L’approche de Sébastien Tremblay a aussi l’avantage d’être sans fil. À l’aide d’un implant intracrânien, il est capable d’enregistrer l’activité cérébrale de primates sans restreindre leur mouvement.

«Jusqu’à maintenant, les expériences nécessitaient une absence de mouvement. Lorsqu’on ne peut pas bouger, c’est difficile d’étudier les comportements naturels. Là, on a pu étudier les primates en train de s’alimenter et d’interagir par exemple», explique le jeune chercheur.

Un contexte social variable

Dans l’étude, deux couples de primates étaient présents, mais seuls les mâles portaient l’implant. Les expériences ont permis de voir la signature neuronale de tous les comportements naturels, et surtout la façon dont le contexte social influençait ces comportements. La réponse variait entre autres si le primate était seul ou avec sa partenaire.

Par exemple, le mâle seul devenait agressif lorsqu’on le regardait dans les yeux, un signe de défiance chez les primates. Cette agressivité présentait une signature spécifique. En présence de sa partenaire, il était toutefois moins réactif. «Sa signature neuronale ressemblait davantage à celle au repos. C’est comme si sa partenaire diminuait son anxiété. On peut reconnaître un mécanisme de soutien social», souligne Sébastien Tremblay.

Le mâle s’agitait aussi lorsqu’on regardait sa partenaire dans les yeux. «Le signal neuronal était semblable à celui observé lorsqu’il était lui-même défié. On y voit des signes d’empathie.» Selon le chercheur, c’est une piste pour comprendre les défaillances liées à l’empathie comme la psychopathie ou le désengagement dans les troubles de l’autisme.

Un résultat qui a surpris Sébastien Tremblay est que les primates gardent en mémoire un «rapport» des interactions sociales, pour réciproquer les marques d’affection par exemple. «Lorsqu’un des primates faisait la toilette de son partenaire, le toilettagel’autre lui retournait la faveur, mais pas toujours de façon équivalente. On voyait des inégalités à la fin de la journée. Mais, le lendemain, on voyait que le déficit était inversé, et ainsi de suite jusqu’à ce que les interactions soient équilibrées.»

Ce n’était pas la même représentation neuronale chez le primate lorsque c’était lui ou son partenaire qui était en déficit d’affection. «C’est une piste pour savoir de quelle manière on établit l’égalité dans nos interactions. On pourrait comprendre pourquoi certaines personnes sont plus égoïstes ou plus généreuses», suggère Sébastien Tremblay.

Une voie prometteuse

Avec les circuits du cerveau ciblés comme source potentielle des comportements sociaux, Sébastien Tremblay souhaite valider leur rôle. Pour cela, il doit les modifier. «On développe des techniques de neuromodulation dans le cerveau, avec l’optogénétique et la chemogénétique. On rend des familles de neurones sensibles à la lumière ou à un médicament pour étudier les changements.»

Dans son nouveau laboratoire au centre CERVO de l’Université Laval, il souhaite optimiser ces techniques, pour éventuellement en faire des voies de traitement pour les maladies mentales, comme l’épilepsie et l’autisme. Il poursuivra également l’étude des comportements complexes dans le cerveau et mettra à profit les technologies novatrices qu’il a mises au point.

L’étude a été publiée dans la revue Nature. Les signataires sont Camille Testard, Sébastien Tremblay, Felipe Parodi, Ron W. DiTullio, Arianna Acevedo-Ithier, Kristin L. Gardiner, Konrad Kording et Michael L. Platt.