Définition

L’élagage synaptique est un processus naturel qui se produit dans le cerveau entre la petite enfance et l’âge adulte. Lors de l’élagage synaptique, le cerveau élimine les synapses supplémentaires. Les synapses sont des structures cérébrales qui permettent aux neurones de transmettre un signal électrique ou chimique à un autre neurone.

L’élagage synaptique est considéré comme le moyen par lequel le cerveau supprime les connexions du cerveau qui ne sont plus nécessaires. Les chercheurs ont récemment appris que le cerveau est plus « plastique » et moulable qu’on ne le pensait. L’élagage synaptique est la façon dont notre corps maintient une fonction cérébrale plus efficace à mesure que nous vieillissons et apprenons de nouvelles informations complexes.

Au fur et à mesure que l’on en apprend davantage sur l’élagage synaptique, de nombreux chercheurs se demandent également s’il existe un lien entre l’élagage synaptique et l’apparition de certains troubles, dont la schizophrénie et l’autisme.

Comment fonctionne l’élagage synaptique ?

Pendant la petite enfance, le cerveau connaît une croissance importante. Il y a une explosion de la formation de synapses entre les neurones au cours du développement précoce du cerveau. C’est ce qu’on appelle la synaptogénèse.

Cette période rapide de synaptogénèse joue un rôle vital dans l’apprentissage, la formation de la mémoire et l’adaptation tôt dans la vie. Vers l’âge de 2 à 3 ans, le nombre de synapses atteint un sommet. Mais peu après cette période de croissance synaptique, le cerveau commence à éliminer les synapses dont il n’a plus besoin.

Une fois que le cerveau forme une synapse, il peut être renforcé ou affaibli. Cela dépend de la fréquence d’utilisation de la synapse. En d’autres termes, le processus suit le principe du « use it or lose it » : les synapses les plus actives sont renforcées et les synapses les moins actives sont affaiblies et finalement taillées. Le processus d’élimination des synapses non pertinentes pendant cette période est appelé élagage synaptique.

L’élagage synaptique précoce est principalement influencé par nos gènes. Plus tard, c’est basé sur nos expériences. En d’autres termes, l’élagage ou non d’une synapse est influencé par les expériences d’un enfant en développement avec le monde qui l’entoure. La stimulation constante fait que les synapses se développent et deviennent permanentes. Mais si un enfant reçoit peu de stimulation, le cerveau gardera moins de ces connexions.

Quand a lieu l’élagage synaptique ?

Le moment de l’élagage synaptique varie selon la région du cerveau. Certains élagages synaptiques commencent très tôt dans le développement, mais l’élagage le plus rapide a lieu entre 2 et 16 ans environ.

Stade embryonnaire précoce à 2 ans

Le développement cérébral de l’embryon commence quelques semaines seulement après la conception. Vers le septième mois de grossesse, le fœtus commence à émettre ses propres ondes cérébrales. De nouveaux neurones et synapses sont formés par le cerveau à un rythme extrêmement élevé pendant cette période.

Au cours de la première année de vie, le nombre de synapses dans le cerveau d’un nourrisson est plus que décuplé. À l’âge de 2 ou 3 ans, un nourrisson a environ 15 000 synapses par neurone.

Dans le cortex visuel du cerveau (la partie responsable de la vision), la production synaptique atteint son maximum vers l’âge de 8 mois. Dans le cortex préfrontal, les niveaux maximaux de synapses surviennent au cours de la première année de vie. Cette partie du cerveau est utilisée pour une variété de comportements complexes, y compris la planification et la personnalité.

Pour les enfants de 2 à 10 ans

Au cours de la deuxième année de vie, le nombre de synapses diminue considérablement. L’élagage synaptique est très rapide entre 2 et 10 ans. Pendant ce temps, environ 50 % des synapses supplémentaires sont éliminées. Dans le cortex visuel, la taille se poursuit jusqu’à l’âge de 6 ans environ.

Adolescence

L’élagage synaptique se poursuit jusqu’à l’adolescence, mais pas aussi vite qu’auparavant. Le nombre total de synapses commence à se stabiliser.

Alors que les chercheurs pensaient autrefois que le cerveau n’élaguait que les synapses jusqu’au début de l’adolescence, les progrès récents ont découvert une deuxième période de taille à la fin de l’adolescence.

Début de l’âge adulte

Selon de nouvelles recherches, l’élagage synaptique se poursuit jusqu’au début de l’âge adulte et s’arrête vers la fin de la vingtaine.

Il est intéressant de noter que pendant cette période, l’élagage se produit surtout dans le cortex préfrontal du cerveau, qui est la partie du cerveau fortement impliquée dans les processus décisionnels, le développement de la personnalité et la pensée critique.

L’élagage synaptique explique-t-il l’apparition de la schizophrénie ?

La recherche sur la relation entre l’élagage synaptique et la schizophrénie n’en est encore qu’à ses débuts. La théorie est que les cerveaux schizophrènes sont  » surtaillés « , et cette surtaille est causée par des mutations génétiques qui affectent le processus de taille synaptique.

Par exemple, lorsque les chercheurs ont examiné des images du cerveau de personnes atteintes de troubles mentaux, comme la schizophrénie, ils ont constaté que les personnes atteintes de troubles mentaux avaient moins de synapses dans la région préfrontale que les personnes sans troubles mentaux.

Ensuite, un vaste étude a analysé les tissus cérébraux et l’ADN post-mortem de plus de 100 000 personnes et a constaté que les personnes atteintes de schizophrénie présentent une variante génétique spécifique qui peut être associée à une accélération du processus d’élagage synaptique.

D’autres recherches sont nécessaires pour confirmer l’hypothèse selon laquelle une taille synaptique anormale contribue à la schizophrénie. Bien que cela soit encore loin, l’élagage synaptique peut représenter une cible intéressante pour le traitement des personnes atteintes de troubles mentaux.

L’élagage synaptique est-il associé à l’autisme ?

Les scientifiques n’ont toujours pas identifié la cause exacte de l’autisme. Il est probable que de multiples facteurs entrent en jeu, mais récemment, la recherche a démontré un lien entre les mutations de certains gènes liées à la fonction synaptique et les troubles du spectre autistique (TSA).

Contrairement à la recherche sur la schizophrénie, qui suppose que le cerveau est  » surdimensionné « , les chercheurs émettent l’hypothèse que le cerveau des personnes autistes pourrait être  » sous-dimensionné « . Théoriquement, donc, cette sous-taille entraîne une surabondance de synapses dans certaines parties du cerveau.

Pour vérifier cette hypothèse, les chercheurs ont examiné les tissus cérébraux de 13 enfants et adolescents autistes et non autistes décédés entre 2 et 20 ans. Les scientifiques ont découvert que le cerveau des adolescents autistes avait beaucoup plus de synapses que celui des adolescents neurotypiques. Les jeunes enfants des deux groupes avaient à peu près le même nombre de synapses. Cela suggère que l’affection peut survenir pendant le processus d’élagage. Cette recherche ne montre qu’une différence dans les synapses, mais pas si cette différence pourrait être une cause ou un effet de l’autisme, ou simplement une association.

Cette théorie de sous-taille peut aider à expliquer certains des symptômes courants de l’autisme, comme l’hypersensibilité au bruit, à la lumière et aux expériences sociales, ainsi que les crises d’épilepsie. S’il y a trop de synapses qui se déclenchent en même temps, une personne autiste subira probablement une surcharge de bruit plutôt qu’une réponse cérébrale bien réglée.

De plus, des recherches antérieures ont établi un lien entre l’autisme et les mutations des gènes qui agissent sur une protéine connue sous le nom de mTOR kinase. De grandes quantités de mTOR hyperactifs ont été trouvées dans le cerveau de patients autistes. Il a également été démontré que la suractivité dans la voie mTOR est associée à une production excessive de synapses. Une étude a révélé que les souris atteintes d’une hyperactivité mTOR présentaient des défauts d’élagage synaptique et présentaient des comportements sociaux semblables à ceux des TSA.

Où va la recherche sur l’élagage synaptique ?

L’élagage synaptique est une partie essentielle du développement du cerveau. En se débarrassant des synapses qui ne sont plus utilisées, le cerveau devient plus efficace avec l’âge.

Aujourd’hui, la plupart des idées sur le développement du cerveau humain s’inspirent de cette idée de plasticité cérébrale. Les chercheurs cherchent maintenant des moyens de contrôler l’élagage à l’aide de médicaments ou d’un traitement ciblé. Ils étudient également comment utiliser cette nouvelle compréhension de l’élagage synaptique pour améliorer l’éducation des enfants. Les chercheurs étudient également comment la forme des synapses pourrait jouer un rôle dans les handicaps mentaux.

Le processus d’élagage synaptique peut être une cible prometteuse pour le traitement de personnes atteintes de schizophrénie et d’autisme. Cependant, la recherche n’en est encore qu’à ses débuts.