Anesthésie : Comment perdons-nous conscience ?

Il existe de nombreux médicaments que les anesthésistes peuvent utiliser pour faire perdre connaissance aux patients, mais une question cruciale demeure : comment ces médicaments font-ils exactement perdre conscience au cerveau ?

C’est ce que les neuroscientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont étudié pour l’un des médicaments couramment utilisés en anesthésie. En utilisant une nouvelle technique pour analyser l’activité des neurones, les scientifiques ont découvert que le propofol entraîne la perte de conscience en perturbant l’équilibre naturel du cerveau entre stabilité et excitation, rendant l’activité cérébrale de plus en plus instable jusqu’à la perte de conscience.

Le rôle du propofol

Le propofol agit en se liant à des récepteurs dans le cerveau appelés récepteurs GABA, inhibant ainsi les neurones qui les contiennent. D’autres anesthésiques agissent sur différents types de récepteurs, et les mécanismes par lesquels ces médicaments provoquent la perte de conscience ne sont pas encore entièrement compris.

Les chercheurs ont émis l’hypothèse que le propofol – et peut-être d’autres anesthésiques – interfère avec un état du cerveau connu sous le nom de « stabilité dynamique ». Dans cet état, les neurones sont suffisamment excités pour répondre à de nouveaux stimuli, mais le cerveau peut rapidement retrouver le contrôle et empêcher une surexcitation.

Les études précédentes sur l’effet des anesthésiques sur cet équilibre ont donné des résultats contradictoires. Certaines ont suggéré que le cerveau devient très stable et non réactif sous anesthésie, entraînant la perte de conscience, tandis que d’autres ont trouvé que le cerveau devient trop excité, entraînant un état chaotique et une perte de conscience.

Étude sur les effets du propofol

Dans l’étude récente, les chercheurs ont analysé les enregistrements électriques effectués dans les cerveaux d’animaux ayant reçu du propofol pendant une heure, période pendant laquelle ils ont progressivement perdu conscience. Ils ont pu mesurer comment le cerveau réagissait aux stimuli sensoriels comme les sons, ou aux perturbations spontanées de l’activité neuronale.

Normalement, l’activité neurale du cerveau revient à son niveau de base après un stimulus. Toutefois, dès que la dose de propofol a été administrée, le cerveau a mis plus de temps à revenir à son niveau de base après ces stimuli, restant dans un état de surexcitation. Ce phénomène est devenu plus prononcé jusqu’à ce que les animaux perdent connaissance.

Les résultats suggèrent que l’inhibition de l’activité neuronale par le propofol entraîne une instabilité croissante, provoquant ainsi la perte de conscience.

Amélioration du contrôle de l’anesthésie

Pour vérifier s’ils pouvaient reproduire cet effet dans un modèle mathématique, les chercheurs ont créé un réseau neuronal simple. En augmentant l’inhibition de certaines connexions dans le réseau, comme le fait le propofol dans le cerveau, l’activité du réseau est devenue instable, rappelant l’instabilité observée chez les animaux ayant reçu du propofol.

Adam Eissen, diplômé du MIT et chercheur postdoctoral, a déclaré : « Nous avons examiné un modèle simple de circuit de neurones interconnectés. Lorsque nous avons augmenté l’inhibition, nous avons observé de l’instabilité. Cela suggère qu’une augmentation de l’inhibition peut générer de l’instabilité, ce qui est lié à la perte de conscience. »

Les chercheurs soupçonnent que d’autres anesthésiques, bien qu’agissant sur différents types de neurones et récepteurs, pourraient avoir un effet similaire par des mécanismes différents. Cette hypothèse fait actuellement l’objet de recherches.

Si cela se confirme, cela pourrait aider les chercheurs à développer de meilleures méthodes pour contrôler plus précisément le niveau d’anesthésie. Des systèmes en cours de développement, tels que celui piloté par Earl K. Miller et Emery Brown du MIT, mesurent les dynamiques cérébrales et ajustent les doses de médicaments en temps réel pour maintenir une anesthésie optimale.

Miller a déclaré : « Si des mécanismes communs agissent à travers différents anesthésiques, on pourrait les rendre tous plus sûrs en ajustant quelques paramètres, au lieu de développer des protocoles de sécurité pour chaque anesthésique. »

Les chercheurs prévoient également d’appliquer leur technique de mesure de la stabilité dynamique à d’autres états cérébraux, y compris les troubles neuropsychiatriques.

Ella F. Viti, professeure de sciences cérébrales et cognitives et directrice du Yang Center for Synthetic Developmental Neurobiology du MIT, a déclaré : « Cette méthode est très puissante. Il sera très excitant de l’appliquer à différents états cérébraux, types d’anesthésiques et autres troubles neuropsychiatriques comme la dépression et la schizophrénie. »