Lorsque le chien d'Ivan Pavlov a entendu le son d'une cloche, le chiot a commencé à saliver en prévision de son dîner. Lorsque les rats du professeur Mary Torregrossa ont entendu un ton similaire, ils ont eu envie de cocaïne. Au moins, certains d'entre eux l'ont fait - avant que Torregrossa et ses collègues ne réécrivent leurs souvenirs.
Torregrossa étudie la psychologie de la toxicomanie et des rechutes à la faculté de médecine de l'Université de Pittsburgh (où elle est également professeure agrégée de psychiatrie). Dans une nouvelle étude publiée le 22 janvier dans la revue Cell Reports, Torregrossa et deux de ses collègues ont mis en place une expérience pavlovienne dans laquelle un groupe de rats de laboratoire est venu associer un signal audiovisuel spécifique à la ruée vers une infusion de cocaïne.
Finalement, le simple fait de voir ou d'entendre le signal a incité les rats à avoir plus envie de cocaïne - jusqu'à ce que les chercheurs «effacent» cette association du cerveau des rats en utilisant une technique de stimulation neurale appelée optogénétique. Soudain, des rats exposés au même signal audiovisuel qui, une fois, faisaient briller leur cerveau d'anticipation, ne manifestaient aucun intérêt pour le signal.
"C'était comme s'ils n'avaient jamais vu de cocaïne", a déclaré Torregrossa à Live Science. "C'est excitant, car il est possible que, sur la route, il puisse y avoir des technologies de stimulation neurale qui pourraient également réduire le désir et les rechutes motivées par les signaux chez les humains."
Soleil éternel de l'esprit des rongeurs
Dans la nouvelle étude, les rats de Torregrossa ont été placés un par un dans une cage spéciale avec un levier relié à une pompe. Lorsqu'un rat appuyait sur le levier, la pompe lui donnait une petite dose intraveineuse de cocaïne. Chaque fois que cela s'est produit, une lumière brillante au-dessus du levier s'est allumée pendant 10 secondes tandis qu'un bruit de sonnerie monotone a joué dans la cage.
Après qu'un rat ait répété ce rituel à plusieurs reprises, a déclaré Torregrossa, la combinaison de la lumière et du bruit est devenue un "signal" que la ruée d'un high de cocaïne était en route - un peu comme la fameuse cloche de dîner doggy de Pavlov, mais destinée à l'automédication rongeurs.
Chaque fois que les rats ont été exposés à ce signal lumineux / sonore dans des essais ultérieurs, leur cerveau a montré ce que Torregrossa appelait une «envie» ou une «réponse de rechute» aux stimuli, et les rats ont continué à écraser le levier «à des taux vraiment élevés», même quand le levier ne leur fournissait plus de cocaïne.
À l'aide de minuscules électrodes placées dans le cerveau de chaque rongeur, les chercheurs ont vu que cette réponse de soif était associée à une activité accrue dans l'amygdale d'un rat - un centre de traitement émotionnel responsable à la fois de la peur et du plaisir. (Cet amas de neurones en forme d'amande a déjà été lié à l'envie de fumer chez l'homme également.)
"Ensuite, nous voulions voir si nous pouvions réduire artificiellement ces envies en stimulant la voie menant à l'amygdale", a déclaré Torregrossa.
Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé une technique appelée optogénétique - un moyen d'introduire des protéines sensibles à la lumière dans le cerveau d'un animal, puis de les exposer à des faisceaux de lumière colorés pour allumer ou éteindre efficacement les cellules à volonté.
Dans des études précédentes, les scientifiques ont utilisé avec succès cette technique pour empêcher les souris d'avoir des crises d'épilepsie, ou leur donner soif sur commande. Torregrossa et son équipe voulaient l'utiliser pour désactiver les envies induites par les signaux de leurs rats. Ainsi, ils ont injecté à leurs rats un virus spécial transportant des protéines sensibles à la lumière, qui s'installent à la jonction cellulaire où les informations sensorielles (telles que le son et la lumière) pénètrent dans l'amygdale.
En baignant ces cellules dans une lumière laser LED bleue, les chercheurs ont pu contrôler le flux d'informations dans les centres de traitement des émotions des rats. Dans ce cas, cela signifiait atténuer l'importance du signal médicamenteux lors de son entrée dans l'amygdale. En effet, lorsqu'ils ont combiné cette stimulation à la lumière bleue avec les signaux de drogue pavloviens familiers des rats, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient essentiellement inciter les rongeurs à oublier que la combinaison son / lumière avait quelque chose à voir avec le plaisir d'un high de cocaïne. Du coup, ils avaient beaucoup moins d'intérêt à frapper le levier cocaïne dans leurs cages.
"Après seulement 15 minutes de cette stimulation à la lumière bleue, le comportement de rechute des rats a été considérablement réduit", a déclaré Torregrossa. "C'est essentiellement comme si nous avions effacé leurs souvenirs, alors ils ne répondaient plus à ce signal."
Questions "très futuristes"
Bien que cette technique apparente d'effacement de la mémoire soit une découverte fascinante, Torregrossa a noté qu'elle pourrait être une solution temporaire à un puzzle beaucoup plus compliqué de la façon dont la dépendance modifie le cerveau. Il est possible, par exemple, que si les rats nouvellement réhabilités recevaient à nouveau de la cocaïne en présence de ce signal audiovisuel familier, leurs pulsions de désir et de rechute "seraient de retour d'un seul coup", comme avant.
Pourtant, le succès de l'équipe soulève des possibilités intéressantes pour l'avenir de la surveillance et du traitement de la dépendance, et peut-être même des troubles cérébraux, chez l'homme. Torregrossa a déclaré qu'elle avait commencé à parler à ses collègues du département d'ingénierie neurale de l'Université de Pittsburgh de la viabilité des implants neuronaux qui pourraient surveiller les neurones amygdales d'une personne, puis être activée pour supprimer une réponse de besoin ou de rechute.
Tout cela est cependant "très futuriste", a déclaré Torregrossa, et - si un tel traitement est possible chez l'homme - il est également embourbé dans des questions éthiques. Si le coup d'un interrupteur peut "effacer" la mémoire d'un déclencheur de rechute, quoi d'autre pourrait-il effacer? De bons souvenirs pourraient-ils être pris entre deux feux? Des personnes, des lieux ou des expériences entiers pourraient-ils être effacés à la mode "Eternal Sunshine of The Spotless Mind"?
"Comment pouvons-nous seulement affecter les mauvais souvenirs que nous ne voulons pas provoquer de rechute - et laisser tout le reste tranquille?" Demanda Torregrossa. "Jusqu'où allons-nous en affectant les pensées d'une personne?"
