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Neurosciences

Université de Tel-Aviv: vers un test sanguin pour mesurer la vulnérabilité au stress ?

Le Prof. Talma Hendler, de l'Ecole des Neurosciences de l'Université de Tel-Aviv, directrice du Centre de fonctionnement du cerveau du Centre médical Souratsky et le Dr. Noam Shomron de la Faculté de Médecine, ont établi une corrélation entre le stress et l'expression d'un gène spécifique dans les globules blancs. L'étude, une des premières qui s'intéressent aux changements physiologiques induits par ce poison de la vie moderne, est une étape vers l'élaboration d'un test sanguin pour diagnostiquer la vulnérabilité au trouble de stress post-traumatique (TSPT) qui facilitera une intervention préventive ou précoce chez des personnes professionnellement exposées à un haut niveau de tension ou de traumatisme (combattants, policiers etc.).

PosttraumaLa recherche, récemment publiée dans la revue Plos One, été menée dans le cadre des travaux de doctorats des Dr. Sharon Vaisvaser et Shira Modai.

Notre capacité à faire face au stress dépend de l'efficacité avec laquelle notre corps et notre esprit régulent leur réponse aux situations stressantes. Les personnes ayant des difficultés à récupérer après une période de tension extrême ou prolongée sont susceptibles de développer un syndrome de stress post-traumatique (TSPT), une dépression, ou des même des dysfonctionnements somatiques comme des douleurs ou une fatigue chroniques. La nouvelle recherche multidisciplinaire menée à l’Université de Tel-Aviv montre que le processus de récupération implique à la fois des mécanismes neuronaux, épigénétiques et cellulaires, qui contribuent ensemble à produire un profil personnel de résistance au stress.

Un processus à la fois neuronal, génétique et comportemental

« C'est peut-être la première étude qui introduit le stress en laboratoire en observant les changements qu'il provoque à trois niveaux: neuronal, cellulaire et comportemental» explique le Prof. Hendler. « Nous avons constaté que la vulnérabilité au stress n'est pas uniquement reliée à une prédisposition génétique, mais que les gènes concernés peuvent s'exprimer ou non en fonction de l'environnement de la personne et de ses expériences au cours de sa vie» ajoute le Dr. Shomron. « Ce type d'interaction entre l'environnement et notre génome a été récemment conceptualisé sous le terme de 'processus épigénétique'. Chaque personne naît avec un certain potentiel génétique codé dans son ADN, mais les gènes sont exploités par des molécules appelées micro-ARN, qui réagissent et se modifient en fonction de l'état du corps ou de l'esprit. Il est devenu clair que ces mécanismes sont d'une importance capitale pour notre santé et notre bien-être, et sont probablement dans certains cas, plus importants que nos prédispositions».

TalmaHendlerL'étude a été conduite sur 49 hommes jeunes et en bonne santé, qui ont été soumis à une expérience de stress social. Les sujets devaient mener à bien diverses missions cognitives, alors qu’ils étaient confrontés à des réactions négatives telles que "Faux, recommencez," "D'autres ont fait mieux", "plus vite" et ainsi de suite. Pendant ce temps, les chercheurs ont examiné à la fois le fonctionnement cérébral des sujets par l'analyse d'images obtenues par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), et mesuré le niveau des microARN, petits ARN qui exercent des effets régulatoires puissants sur les gènes, par des tests sanguins avant la situation de stress, et trois heures après. Le Dr. Vaisvaser explique: «Vingt minutes après le pic de stress, nous avions deux groupes: les personnes ‘vulnérables’ qui étaient encore stressées, et celles qui avaient récupéré. Les 'vulnérables', soit ne revenaient pas à leur point de départ soit mettaient trop longtemps à le faire».

De la recherche fondamentale au traitement pratique

Les chercheurs ont réussi à localiser un changement spécifique de l'expression du micro-ARN miR29c dans les globules blancs, plus important chez les personnes vulnérables au stress, et pouvant donc constituer un marqueur de récupération lente. Les personnes qui récupèrent plus lentement montrent une réaction moléculaire plus importante au stress dans leur micro-ARN miR-29c. Il s'avère que ce changement correspond également à une modification de la capacité de connexion d'un centre majeur de la régulation du stress dans le cerveau, le cortex préfrontal vento-médial, ou vmPFC, qui aide à modérer notre réaction au stress. «Nous avons découvert que le changement de l'activité moléculaire dans le sang se produit en parallèle avec un changement spécifique de l'activité cérébrale au cours du stress» commente le Dr. Shomron.

«L'homme est une créature sociale, donc nous réagissons tous fortement au rejet, ou à un traitement injuste», explique le Prof. Hendler. « Il est sain de réagir au stress, à une chose considérée comme un défi ou une menace. Le problème est la récupération. Si vous ne récupérez pas en une journée, une semaine ou plus, cela indique que votre cerveau ou votre organisme a du mal à retourner à son niveau normal par auto-régulation (processus d'homéostasie). Nous avons constaté que cette récupération implique à la fois des mécanismes neuronaux, épigénétiques et cellulaires, qui contribuent ensemble à l'expérience subjective du stress».

«Connaitre les données de mesures cérébrales qui correspondent à une telle vulnérabilité épigénétique rendra possible le développement d'un traitement personnalisé sur la base d'un test sanguin. Si vous pouvez identifier les personnes susceptibles de développer une réponse inadaptée au stress par une simple prise de sang, vous pourrez leur offrir une prévention plus efficace ou une intervention thérapeutique précoce» ajoute le Dr. Shomron.

Les chercheurs tentent actuellement de poursuivre leur étude en examinant les oscillations des marqueurs épigénétiques chez les personnes souffrant de troubles liés au stress pour vérifier s'il est possible de les modifier par des traitements ciblés sur le cerveau.

 

Cet article a été publié sur Siliconwadi sous le titre: "Vers un test sanguin pour mesurer la vulnérabilité au stress", le 8.3.2016.

Découverte exceptionnelle de l'Université de Tel-Aviv pour réparer le cerveau

Une équipe de chercheurs dirigée par le Prof. Matti Mintz de l'Ecole de psychologie et de l'Ecole des neurosciences de l'Université de Tel-Aviv est parvenu à restaurer des fonctions spécifiques du cerveau en remplaçant la zone endommagée par une puce synthétique. L'étude novatrice pourra avoir des applications cliniques dans un premier temps pour restaurer des mécanismes de réflexes endommagés après un AVC, comme par exemple la déglutition.

remplacer-une-zone-du-cerveau-par-une-puceElle a été publiée dans la revue Scientific Reports, et a obtenu la deuxième place de la compétition des meilleurs projets d'interface cerveau-ordinateur lors du dernier congrès de la Société américaine des Neurosciences à Chicago.

« L'objectif du projet était d'examiner la possibilité de remplacer une petite région cérébrale par une puce synthétique », explique le Prof. Mintz. « L'obstruction d'un vaisseau sanguin dans le corps peut être surmontée par un pontage, c'est-à-dire en contournant l'artère rétrécie ou obstruée par l'implantation d'un autre vaisseau en aval; mais le cerveau contrôle non pas un flux sanguin, mais un flux d'information. Nous avons voulu vérifier s'il est possible de construire une "dérivation" électronique pour  transmettre ces informations si l'une des zones du cerveau est endommagée ».

Recopier le modèle d'un neurone dans une puce

« Pour ce faire, nous avons copié le modèle d'un neurone dans une puce», poursuit le Prof. Mintz. « Puis nous avons relié cette puce aux entrées et sorties du système affecté et vérifié s'il était possible de réactiver le fonctionnement de la région cérébrale qui le supervise. Nous avons examiné plus précisément le cervelet, qui joue un rôle important dans le contrôle moteur. Il s'agit de l'apprentissage des petits mouvements réflexes de protection, comme le clignement de l'œil devant un corps étranger ou la projection des bras en avant une chute. Le défi était également d'enregistrer l'information à l'entrée de la zone endommagée et de la libérer à la sortie, et entre les deux, de réaliser le calcul neuronal effectué par le cervelet, qui prend les informations entrantes et les traduit en informations sortantes ».

ProfMintz« L'étude s'est terminé l'année dernière avec un grand succès. Nous sommes parvenu à construire cette dérivation électronique et à montrer qu'elle fonctionne» poursuit le Prof. Mintz, qui souligne que « pour le moment, nous n'en sommes pas au stade de l'application clinique. Le projet a permis de déterminer des éléments essentiels comme par exemple les électrodes qui peuvent être utilisées, et les protections à leur fournir pour assurer une utilisation à long terme ».

Selon le Prof. Minz, «La première application sera la restauration ou le remplacement de petites régions cérébrales qui ont une fonction vitale, comme la déglutition. Dans un avenir plus lointain on commencera à remplacer des régions plus grandes du cerveau ».

Pour lui, la réussite du projet ne signifie pas qu'il faut s'en arrêter là. «La recherche est un travail quotidien qui génère beaucoup de plaisir et de connaissance » conclue-t-il «Je suis à présent impatient de démarrer le prochain projet ».

Le projet a duré plus de 12 ans et y ont participé, entre autres, les étudiants du Prof. Mintz, à l'Ecole des Neurosciences de l'Université de Tel-Aviv, le Dr. Roni Hogri, le Dr Aryeh Taub et le Dr Ari Magal, les Prof. Yossi Shacham, et Hagit Messer-Yaron et le Dr Mira Marcus-Kalish de l'UTA ainsi que des chercheurs italiens, le Prof. Paolo Del Giudice  et le Dr Siméon Bamford.

 

Cet article a été publié sur Siliconwadi sous le titre: "Israël: remplacer une zone du cerveau par une puce", le 18.12.2015.

 

 

Pour les chercheurs de l'Université de Tel-Aviv pas de différence entre le cerveau des hommes et des femmes

Une étude révolutionnaire menée sous la direction du Prof. Daphna Joel de l'Ecole de psychologie et de l'Ecole des Neurosciences de l'Université de Tel-Aviv, en collaboration avec le Département de neurobiologie de l'École de mathématiques, et de chercheurs de l'Institut Max Planck de Leipzig et de l'Université de Zurich, montre qu'il n'existe pas deux types distincts de cerveau et que le cerveau de chaque individu présente une mosaïque de caractéristiques "masculines" et "féminines" .

L'article a été publié le 30/11/15 dans la prestigieuse revue américaine PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

brain-fem580La question des différences entre les hommes et les femmes est vieille comme le monde. Avec le développement des neurosciences au cours de ces dernières décennies est apparue la question de savoir si ces distinctions se reflétaient également dans leurs cerveaux, et plus spécifiquement si les femmes ont un «cerveau féminin» et les hommes un «cerveau masculin» ?

«Nous avons cherché à déterminer s'il existe deux genres de cerveaux, féminin et masculin, comme il existe deux types distincts d'organes génitaux», explique le Prof. Joel. «Il y a sans aucun doute des différences entre les sexes, et des études ont même trouvé des disparités entre le cerveau des femmes celui des hommes, mais cela ne signifie pas que les individus ont un «cerveau féminin» ou un «cerveau masculin», comme ils ont des organes sexuels masculins ou féminins».

Une étude sur plus de 1400 cerveaux humains

Dans une première étape, les chercheurs ont examiné quatre bases de données rassemblant des examens IRM de plus de 1400 cerveaux humains au total. Dans chaque ensemble ils ont identifié une série de caractéristiques mesurables, telles que le volume de certaines zones, ou l'intensité des connexions entre différentes régions cérébrales, retenant les traits pour lesquels la différence entre les sexes était la plus marquée. Ils ont établi trois catégories: caractéristiques plus fortes chez les hommes (traits masculins), égales chez les deux, et plus fortes chez les femmes (traits féminins).

Daphna JoelIls ont ensuite examiné séparément chaque cerveau, et vérifié s'il comportait uniquement des "traits féminins" ou seulement des "traits masculins", ou s'il présentait au contraire une combinaison quelconque de caractéristiques des deux extrêmes et du centre. Les conclusions sont sans équivoque: 0 à 8 pour cent seulement des cerveaux examinés ne contenaient que des caractéristiques d'une seule extrémité. Tous les autres présentaient une «mosaïque» personnelle et spécifique combinant des caractéristiques des diverses catégoreies.

«C'est en fait la principale innovation de notre étude», explique le Prof. Joel. «Jusqu'à présent, un nombre estimable de recherches ont rapporté des différences entre les hommes et les femmes sur des zones ou des connexions spécifiques du cerveau. Notre étude est la première à passer du niveau de la région cérébrale isolée à celui du cerveau dans son ensemble, pour déterminer si on peut dire ou non que les cerveaux sont soit féminins soit masculins».

Dans la deuxième partie de l'étude, les chercheurs ont examiné des données psychologiques (telles que des traits de personnalité, des attitudes, ou des caractéristiques comportementales) de plus de 5500 personnes, à partir de 3 bases de données distinctes. Comme dans le cas des examens IRM, ils ont constaté des différences entre les femmes et les hommes pour certaines variables, mais n'ont trouvé quasiment aucun individu qui présente uniquement des traits féminins ou masculins.

«Toute personne, homme ou femme, possède un ensemble spécifique de traits masculins et féminins, et il en est de même pour son cerveau», conclut le Prof. Joel. «Jusqu'à présent, les scientifiques se sont contenté d'affirmer qu'il existe des différences statistiques entre les sexes. Nous avons montré que la présence de ces différences statistiques ne signifie pas qu'il existe deux types distincts de cerveaux. En d'autres termes, on rencontre des caractéristiques plus courantes chez les hommes et d'autres chez les femmes, mais contrairement au cas des organes sexuels, il n'existe pas de "cerveau féminin" et de "cerveau masculin"». 

 

Cet article a été publié sur Siliconwadi sous le titre: "Découverte israélienne: il n'existe pas de cerveau masculin"

Découverte de l'Université de Tel-Aviv sur les effets du manque de sommeil

Une étude dirigée par le Prof. Talma Hendler de l'Ecole de Psychologie et de l'Ecole des Neurosciences de l'Université de Tel-Aviv montre qu'en cas de manque de sommeil le cerveau perd sa capacité de distinguer entre une situation quotidienne normale et un stimulus émotionnel, rendant nos réactions affectives disproportionnées.

SleepdeprivationL'étude a été publiée dans la revue The Journal of Neuroscience.

Le Prof. Talma Hendler s'intéresse aux mécanismes cérébraux à l'origine de la génération et la régulation de l'expérience émotionnelle humaine, et notamment à la manière dont le manque de sommeil altère nos émotions. "Nous savons que le sommeil affecte notre comportement émotionnel" dit-elle "mais nous ne savons pas comment. Nous avons donc cherché à déterminer les bases neurales de ces troubles et leur association avec les mécanismes de régulation du processus émotionnel, ou contrôle cognitif de l'émotion".

Désynchronisation des mécanismes de contrôle cérébraux

Avec son équipe de recherche de l'Université de Tel-Aviv, elle a réalisé une expérience sur 18 volontaires adultes, qui ont subis deux séries de tests d'attention, la première après une nuit blanche, soit une période de 24 heures de veille, et la seconde à la suite d'une nuit de sommeil complète. Dans l'un des tests, trois images ont été présentée aux participants sur un écran: la première possédant une charge émotionnelle positive (un chat ou un couple amoureux par exemple), la seconde une charge négative (comme un corps mutilé ou un serpent) et la troisième neutre (une vache ou une cuillère). Le test consistait à donner la direction de points jaunes se déplaçant sur ces images.

Résultats: bien reposés, les volontaires ont réagi rapidement et avec exactitude lorsque les points apparaissaient sur un fond d'image neutre. Après une nuit sans sommeil, leur performances ont été aussi mauvaises sur les images neutres que sur celles chargées émotionnellement.

TalmaHendler"Cela pouvait être tout simplement parce qu'une mauvaise nuit de sommeil altère le jugement, mais il était également possible que ce résultat suggère quelque chose de plus subtil, et qu'à la suite d'une privation de sommeil, même les images neutres provoquent tout à coup une réaction émotionnelle" dit le Prof. Hendler.

Pour vérifier cette dernière hypothèse, les chercheurs ont mené une expérience similaire grâce à une IRMf (Imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle), qui permet de visualiser l'activité des différentes zones du cerveau. L'IRMf a fait apparaitre qu'en cas de manque de sommeil, le noyau du cerveau associé aux émotions, l'amygdale, réagissait aux images neutres de la même façon qu'aux images émotionnelles. De plus, une autre zone du cerveau, le gyrus cingulaire, circonvolution cérébrale qui régule l'amygdale, se désynchronisait alors par rapport à elle, perdant sa capacité à contrôler nos réactions émotionnelles.

"Ensemble, ces deux expériences suggèrent que lorsque nous manquons de sommeil, nous avons tendance à attacher une attention particulière aux situations normales et quotidiennes" commente le Prof. Hendler. "Nous perdons le sens de la neutralité. La capacité du cerveau à distinguer ce qui est important est compromise. C'est comme si tout devenait important. Nous suggérons donc que la privation de sommeil altère la réactivité émotionnelle en abaissant le seuil d'activation des émotions, conduisant à une perte du sens de la neutralité émotionnelle, et à des réactions émotionnelles inadaptées au stimuli".

 

http://siliconwadi.fr/19327/recherche-les-effets-du-manque-de-sommeil-sur-les-emotions

Cet article a été publié sur http://siliconwadi.fr/ sous le titre: "Recherche: les effets du manque de sommeil sur les émotions"

Nouvelle découverte de l’Université de Tel-Aviv sur l’activité du cerveau sur un Smartphone

Le Prof. Nathan Intrator de l’Ecole des Neurosciences et de l’Ecole d’Informatique de l’Université de Tel-Aviv a développé une application capable de signaler à tout moment un trouble de l’attention, une émotion ou un changement d‘humeur et de les afficher sur un écran de Smartphone. L’étude, qui a déjà fait l’objet d’applications pratiques, réalise un pas de plus dans la compréhension du fonctionnement du cerveau et de son activité dans diverses situations.

Neurosteer-1« Bien que la recherche sur le cerveau ait évolué, la compréhension du fonctionnement des neurones et des synapses (zone de contact entre le neurone et une autre cellule) n’a pas avancé depuis 70 ans. C’est pourquoi j’ai voulu changer d’approche et prendre en compte l’ensemble des phénomènes et pas seulement le détail » commente le Prof. Intrator.

La plupart des études réalisées sur le cerveau sont basées sur l'analyse de résultats obtenus grâce aux techniques d'imagerie par résonnance magnétique cérébrale (IRMf) ou par électroencéphalogrammes qui mesurent son activité électrique pendant l'exécution de diverses opérations. Mais, selon les scientifiques, ces dispositifs, qui ont représenté un bond en avant à l'époque, ne donnent qu’une image floue et incomplète de la complexité de l’activité cérébrale. C’est pourquoi le processus de décodage du cerveau humain prend de plus en plus la forme de la collecte d'une infinité de données, aboutissant à la création de bases de données géantes ou "Big Data", et à leur analyse au moyen d'outils et d'algorithmes mathématiques.

Deux électrodes et un Smarthphone

Au cours de l’année écoulée, le Prof. Intrator a créé, avec Lenny Ridel, un spécialiste de Big Data, la société Neurosteer, qui met en pratique ses recherches dans le domaine de l’informatique et des neurosciences et s’est donné pour mission la surveillance et l’interprétation de l’activité cervicale et neuronale sur une base continue.

NathanIntratorNeurosteer troque le fameux casque à électrodes utilisé en laboratoire pour mesurer l’activité électrique du cerveau par un simple ruban de tissu noir avec seulement deux électrodes hypersensibles, qui suivent l’activité cérébrale et la retransmettent à une application installée sur un smartphone. L’information brute est alors envoyée à un « nuage » informatique contenant une importante base de données, y est analysé et renvoyé à l’application. La quantité d’informations et son recoupement permet d’identifier avec une grande fiabilité les modèles d’activités du cerveau et ses caractéristiques exactes pendant l’examen.

Selon le Prof. Intrator, une surveillance permanente de l'activité cérébrale permet de distinguer et de diagnostiquer toute situation de changement dans le cerveau, de l'influence d'une tasse de café à l'identification des signes précurseurs de l'épilepsie. « Vous pouvez savoir à quel moment de la journée vous étiez le plus concentré, quelle nuit vous avez le mieux dormi, quel est le type de stimulus extérieur qui a le plus d’influence sur vous, par exemple quel style particulier de musique est le plus recommandé pour améliorer votre humeur etc. »

Les applications sont multiples, allant du domaine de l’éducation et des processus d’apprentissage à celui de la communication et des rapports sociaux, en passant par celui des jeux vidéo et informatique en constant développement.

NeurosteerSur le plan médical, le suivi continu de l’activité cérébral permettra pour le Prof. Intrator, d’ajuster les traitements avec précision aux phénomènes dont souffre le patient. « Si nous comparons par exemple avec le traitement du diabète, le développement des appareils permettant de suivre l’activité du pancréas de manière continue chez les patients a permis l’administration d’insuline en quantité adaptée au moment voulu, et a donc fait évoluer le traitement de cette maladie de manière drastique. Le cerveau est un organe plus complexe que le pancréas, mais si l’on prend en compte le fait que dix pour cent de la population souffre de migraines, ou qu’un enfant sur six souffre d’un trouble lié au fonctionnement du cerveau, de l’autisme au troubles de l’attention, en passant par de nombreuses autres maladies, il est clair que ces phénomènes ne sont pas suivi comme il serait souhaitable ».

« On rencontre trop de patients qui prennent plusieurs médicaments inutilement, ou des médicaments qui ne correspondent pas nécessairement à leur problème. Par exemple, il ya une grande différence entre le TDA (trouble du déficit de l'attention) et le TDAH (trouble du déficit de l'attention avec hyperactivité) ; certains médicaments aident et d'autres pas, et une mesure continue de l’activité pourrait permettre de  mieux ajuster le traitement médicamenteux pour chaque cas » explique-t-il.

 

http://siliconwadi.fr/19293/linvention-israelienne-qui-va-transformer-nos-vies

Cet article a été publié sur http://siliconwadi.fr/ sous le tire: "L'invention israélienne qui va transformer nos vies"