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SYSTEME NEUROSENSORIEL ET PSYCHIATRIENeurophysiologie des émotions. Bases physiologiques des troubles du comportement

09.10.2013LY Claudia L3SNPPr Fabrice Bartolomei08 pages

Neurophysiologie des émotionsBases physiologiques des troubles du comportement

NB : plusieurs diapos n'ont pas été montrées en cours mais sont disponibles sur l'ENT.Concernant les modalités d'examen, il y aura 40 QCM en 1h.

L'étude de l'émotion (notamment la peur qui est la plus étudiée) est importante pour comprendre certaines pathologies, notamment pour certaines formes de crises d'épilepsie qui vont mettre en jeu le système émotionnel dans lequel on peut avoir des perturbations cliniques.

A. L'émotion

Définition : c'est une triade émotionnelle, une réponse à un stimulus avec trois composantes :– L'expérience mentale : l'affect, c'est une impression consciente associée (homme++)– La réponse physiologique : ce sont essentiellement des réponses végétatives du SNA (ex : tachycardie

quand on a peur ou quand on a un effet de surprise, augmentation de la tension artérielle, accélération de la fréquence cardiaque, etc)

– La réponse comportementale et motrice (faciale++) (dans « émotion » on a le terme « motion », ce qui veut dire que l'on va bouger)

En physiologie animale, les deux aspects que l'on étudie sont les réponses physiologique et comportementale : ce sont deux témoins indirects.

Il y a eu de nombreuses approches dans l'histoire de l'émotion (comme par exemple les traités de Descartes), notamment psychologiques, parmi lesquelles on trouve deux grands courants :

– le courant néo-Darwinien : ce sont des chercheurs qui se sont mis dans une lignée à la suite de Darwin sur la vision d'une émotion

– le courant « cognitif » : l'émotion va être intégrée au fonctionnement cérébral. C'est ce courant qui va déboucher aujourd'hui sur tout ce qui est étude de la cognition sociale.

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Plan

A. L'émotion I. Théories néo-Darwiniennes II. Théories Cognitives

B. Corrélats Anatomo-Fonctionnels des Emotions I. Structures effectrices II. Structures régulatrices : cortex préfrontal

C. L'agressivité I. Classification simplifiée de l'agression II. Bases génétiques de l'agression


I. Théories néo-Darwiniennes (Ekman, Izard, Tokins, Pultchik..)

L'idée est que l'émotion a une fonction dans l'évolution et la survie des espèces.Ce groupe de chercheurs néo-Darwiniens s'est intéressé à l'expression faciale des émotions (Darwin

décrivant dans son livre l'expression faciale des émotions chez l'Homme et chez les animaux). Ce courant définit avant-tout les émotions sur la base d'émotions primaires (ou basiques). Ce sont les émotions les mieux connues sur le plan des réseaux cérébraux impliqués.

a. Notion d'émotion primaire ou basique

Les cinq grandes émotions sont la colère, la peur, le dégoût, la tristesse, et la joie.Une émotion basique est une émotion :

– qui possède un signal universel distinct, c'est-à-dire que quelle que soit l'origine, l'ethnie, la région et l'espèce, ces émotions et ces expressions vont être reconnues : il y a un socle commun à ces émotions basiques.

– qui est présente chez d'autres primates que l'humain : elles sont donc phylogénétiquement assez anciennes et très solides.

– qui est rapidement déclenchée ; de courte durée, quasi réflexe directement lié à l'émotion (Leventhal, 1984) ; elle ne nécessite pas d'élaboration corticale importante

Les réponses faciales ont été très étudiées dans la physiologie des émotions : c'est l'expression des émotions sur les visages.

La contraction du muscle corrugateur (2) (celui qui nous fait froncer les sourcils) est très souvent associée à une émotion négative. De même, lorsque l'on exprime une émotion positive, c'est plutôt la réponse des muscles zygomatiques (4) et périoculaire (3) (orbicularis oculi), ce qui nous permet de faire un sourire communicatif.

Ces réponses faciales sont la base de tests cliniques ou en recherche où l'on demande au sujet de reconnaître les émotions faciales exprimées sur des visages. C'est ce qu'on appelle le Test d'Ekman :

Certaines personnes ont un problème de reconnaissance et ont donc une difficulté pour reconnaître l'expression faciale d'une émotion.

b. Notions de valence et d'activation

La valence d'une émotion est son caractère soit positif, soit négatif, et qui est présente chez tous les animaux.

Les émotions positives (joie, bonheur...) : ces conduites vont plutôt rapprocher les individus entre eux :

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conduites de récompense, sexuelles (= rapprochement ultime), alimentaires,... ce qui favorise la reproduction et la survie de l'espèce.

Les émotions négatives (peur, tristesse, dégoût) vont induire des comportements d'évitement, de fuite, d'agressivité,de combat, de punition,...

L'activation (« arousal ») est l'intensité de l'émotion : c'est son caractère éveillant. Elle peut être mesurée par des échelles d'autoévaluation ou par des mesures physiologiques.

En général, les émotions les plus éveillantes sont la peur et la surprise.(Lang, 1998)

Ex : la tristesse est une émotion négative mais peu activatrice (elle est classée reposante)

II. Théories Cognitives

Elles ont été un peu plus tardives dans l'histoire émotionnelle. Les chercheurs vont surtout étudier comment une émotion peut être régulée : c'est le rôle des processus

cognitifs dans la modulation de la réponse émotionnelle.Cela nécessite d'étudier les interactions entre le sujet, son expérience (sa mémoire) et l'environnement

social (on aura un comportement différent selon notre éducation, notre milieu etc).C'est ce qu'on appelle la cognition sociale.

Notion d'évaluation → Action

– On a d'abord un stimulus émotionnel qui va être perçu au niveau cérébral.

– Ce stimulus va être évalué : c'est la théorie de l'évaluation (Est-ce qu'il est plaisant/déplaisant ? Quelles seront les conséquences ? Quels sont les bénéfices et les risques ? Quelles sont les normes sociales que je vais intégrer ? Il y a également mise en jeu des expériences passées c'est-à-dire la mémoire)

– En fonction de cette évaluation, il y a aura action

B. Corrélats Anatomo-Fonctionnels des Emotions

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On a des réponses périphériques qui sont comportementales, du SNA, et qui vont être entrainées par des systèmes effecteurs. Parmi ces systèmes effecteurs, on a l'hypothalamus (notamment ses gros noyaux qui sont l'hypothalamus latéral et l'hypothalamus médian, très fortement connectés avec le SNA).

Ces systèmes effecteurs sont eux mêmes sous l'influence d'autres régions cérébrales, notamment ce qu'on appelle les noyaux amygdaliens, situés sur la partie interne des lobes temporaux.

+++ L'hypothalamus est stimulé par les noyaux amygdaliens pour déclencher les réactions émotionnelles.

Il existe également des systèmes au-dessus permettant d'inhiber la réponse initiale. Ce sont essentiellement le cortex pré-frontal qu'on appelle ventromédian car c'est la partie ventrale du cortex pré-frontal (ou orbito-frontal), et médian car il y a également le gyrus cingulaire antérieur. Ce sont des systèmes pré frontaux qui régulent la réponse émotionnelle.

I. Structures effectrices des émotions

L'hypothalamus est une structure connectée à beaucoup de noyaux qui déclenchent les réponses comportementales, du végétatif, hormonales, etc.

L'amygdale n'a pas vraiment de rôle effecteur mais est très connectée à l'hypothalamus.Un excès d'activation de ces régions peut conduire à des réponses émotionnelles et comportementales

anormales (impulsivité, agressivité, épilepsie,...).

a. Hypothalamus

C'est une structure composée de plusieurs noyaux, qui est située sous le plancher du 3e ventricule, et qui va servir de « voie finale » des réponses végétatives (et humorales).

Il a été très étudié dans les expériences d’agressivité et de peur chez l'animal : en faisant des stimulations de l'hypothalamus médian ou latéral, on déclenche des réactions d'agressivité, des réactions émotionnelles anormales : c'est ce qu'on appelle la rage stimulée chez l'animal.

NB : on peut déclencher des phénomènes agressifs de différents degrés suivant le noyau stimulé.

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b. Amygdale

Le noyau amygdalien se situe dans la région profonde interne, juste en avant de l'hippocampe (région ayant un rôle dans la mémoire) sur la face profonde. Il est très connecté avec ce dernier, mais aussi avec l'hypothalamus (il y a des voies directes de connexion).

Des expériences ont montré que l'amygdale avait beaucoup de rôles, notamment dans les expressions négatives comme la peur et la colère. Son rôle se trouve dans :

– la détection du danger/des réactions de peur– l'apprentissage et le conditionnement (apprentissage de situations dangereuses)– la communication inter-individus car nécessaire à la reconnaissance faciale des émotions– la modulation les réponses des autres structures cérébrales (cognition, mémoire, attention)

Destruction bilatérale des amygdales chez le singeCes rôles ont été démontrés dans plusieurs expériences, notamment une où l'on a détruit de façon

bilatérale les amygdales d'un macaque adulte grâce à des lésions à l'acide iboténique (Amaral et Insausti, 1992). Une fois que ce singe n'avait plus d'amygdale, il a perdu son agressivité, son attitude de peur, de crainte et de prudence et il a également eu des troubles de conduites sociales.

Ces expériences ont donc montré le rôle de l'amygdale dans la détection, la protection face à un danger potentiel

Expérience de Peur conditionnée : modèle d'apprentissage et mémoire émotionnelle Cela a été montré par l'équipe du chercheur Le Doux dans une expérience de conditionnement de la peur

sur des rats.On associe deux stimuli :

– Un stimulus neutre non aversif (conditionnel) : son (d'une cloche par exemple)– Un stimulus aversif (non conditionnel) : choc électrique sur une patte

On va enregistrer les réactions végétatives (TA) et comportementales.(freezing)

→ Si on fait le stimulus neutre seul : aucune réponse, le rat n'a pas peur donc bouge.

→ Si on ajoute le stimulus aversif, plusieurs fois : le rat a peur, donc s'immobilise : c'est ce qu'on appelle le freezing. La TA augmente et le degré d'immobilisation augmente.

→ Conditionné après plusieurs présentations de paires de stimulus : le son seul va être suffisant à déclencher les

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réponses de peur, à la fois sur le plan végétatif (augmentation de la TA) et sur le plan comportemental (immobilisation).

Alors qu'initialement le son lui-même n'était pas aversif, il est devenu aversif : il y a eu conditionnement.

Les circuits de la peur conditionnée : rôle central de l'amygdale et ses projections

Il y a eu beaucoup d'études neuro-anatomiques et électro-physiologiques qui ont montré que pour qu'il y ait ce conditionnement, il fallait qu'il y ait des amygdales bien fonctionnelles car le stimulus neutre et le stimulus aversif vont être intégrés au niveau des noyaux de l'amygdale pour déclencher les réponses du SNA et les réponses comportementales.

Dans l'amygdale, il existe un noyau nommé noyau central, qui est le plus connecté à l'hypothalamus, et qui est à l'origine des sorties de l'amygdale vers l'hypothalamus.

Quelques données chez l'HommeIl existe des maladies rares qui reflètent les effets de lésions amygdaliennes bilatérales : troubles de la

reconnaissance de l'expression de peur sur des visages (Adolphs et al, 1994, 1995), parmi lesquelles la maladie de Urbach-Wiethe où on a une destruction congénitale bilatérale des amygdales. On ne trouve aucun trouble cognitif mais une altération des capacités de reconnaissance des expressions faciales de peur (et colère) (cf test d'Ekman).

Imagerie fonctionnelle : activation de l'amygdale – Quand on fait une reconnaissance de visages exprimant la peur, il y a une activation au niveau des

noyaux amygdaliens. Cette activation est proportionnelle au niveau de peur exprimée.– On peut également réaliser la peur conditionnée : on a montré que dans cette phase d'apprentissage de la

peur conditionnée, il y avait également une activation des noyaux amygdaliens.

Stimulations amygdaliennes chez des patients épileptiques : une épreuve directe du rôle de l'amygdale dans les émotions

On peut mettre des électrodes dans les amygdales pour étudier l'épilepsie et repérer les zones qui génèrent les crises. Lorsque l'on applique des stimulations sur l'amygdale, on déclenche des réactions de peur (tachycardie, augmentation de la sudation, ..)

(Lanteaume et al, Cerebral Cortex, 2006)

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II. Structures régulatrices : cortex préfrontal (CPF)

Le CPF est la partie la plus antérieure du lobe frontal. C'est une région très développée chez les primates. Ce qui caractérise un cerveau primate par rapport à un cerveau de rat par exemple, c'est le développement de cette région .

C'est la structure clé inhibitrice des structures effectrices, notamment de l'amygdale.Le CPF maintiendrait les représentations des objectifs et les moyens d'y parvenir, l'estimation des

conséquences l'action (fonction anticipatoire++) (Damasio, 1994).Le CPF ventromédian (gyrus cingulaire, cortex orbitofrontal) serait particulièrement impliqué dans la

régulation des émotions.

Activations IRMf lors de tâches de contrôle émotionnel

C'est une méta analyse permettant d'analyser toutes les réponses en IRM fonctionnel.On a demandé aux sujets de faire des contrôles émotionnels, et on remarque alors que les zones activées

dans le cerveau sont essentiellement situées autour du CPF.

Effets des lésions bilatérales (syndrome frontal)Lorsqu'il y a des lésions bilatérales au niveau du CPF, on retrouve des modifications de la personnalité

(désinhibition, familiarité, impulsivité), une diminution des réactions émotionnelles normales (placidité, neutralité..) et un trouble dans la prise de décisions judicieuses (Damasio, 1994 : l'émotion aide à la décision (cf L'erreur de Descartes))

C. L'agressivité (= comportement sous-tendu par une dérégulation des systèmes émotionnels)

I. Classification Simplifiée de l'agression

Il y a deux grands types d'agression chez l'Homme et l'animal : – L'agression prédatrice : froide, dirigée vers un but, prédéterminée, sujet émotionnellement calme, état

de concentration, basée sur le comportement de l'animal ( ex : chat qui attaque une souris).

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– L'agression défensive ou impulsive : elle est réflexe,impulsive dans un contexte émotionnel intense, avec des signes extérieurs de peur, de colère, cris, moins structurée, réponse à une menace, provocation, insulte

– L'agression défensive/impulsive est la plus fréquente,elle est liée à l'appréciation d'un danger, d'une menace, liée a un trouble de la regulation emotionnelle

– Les bases neurobiologiques sont différentes : cette impulsivité agressive a souvent des facteurs génétiques, socio-psychologiques (La maltraitance de l'enfance,un bas niveau intellectuel, d'éducation sont des facteurs de risque d'agressivité), mais aussi de lésions et de déficits neurologiques.

II. Bases Génétiques de l'agression

Ce sont des bases génétiques fortes, qui peuvent être liées au sexe : il y a dix fois plus d'hommes meurtriers que de femmes et les comportements antisociaux sont 2,4 fois plus fréquents (Moytt et al . 2001).

Cela peut être du au taux de testostérone (Wilson and Daly (1985) « Young Male Syndrome » (maximum d'acteurs violents entre 12 et 25 ans) ou au gène pour la MAO A (important pour le catabolisme de la sérotonine) sur le chromosome X, dont il existe plusieurs allèles.

Il existe une corrélation violence/altération du système sérotoninergique : certaines personnes ont des allèles « faibles » du gène de la MAO.A, et les individus violents ont un faible niveau de dérivés de la sérotonine (5-hydroxy-indole acetic acid (5-HIAA) dans le LCR (e.g. Birger et al . 2003 ; Coccaro et a. 1997).

Etude de CaspiCette étude a corrélé le niveau de comportement agressif au niveau de maltraitance dans l'enfance (qui

est un facteur de risque de comportement agressif).– Pour les sujets ayant un niveau faible de la MAO.A : le risque de développer un comportement agressif

est très élevé : il y a eu interaction entre maltraitance et allèle faible.– Pour les sujets ayant un taux élevé de MAO.A : même s'ils ont été maltraités, ils résistaient mieux aux

facteurs acquis de maltraitance.

Il y a interaction d'un facteur inné (MAO.A) et d'un facteur acquis (maltraitance infantile). On a donc des facteurs génétiques qui interagissent avec des facteurs environnementaux.

CONCLUSIONLes régions cérébrales sont impliquées dans les émotions.La peur est l'émotion basique la mieux connue.L'amygdale joue un rôle central.Un défaut de self-control conduit à des conduites anormales (alimentaires, sexuelles, sociales,...) et

d'agressivité.

A bien retenir : – Grand système émotionnel dans les émotions basiques = Ecole néo-Darwinienne– Régulation émotionnelle = Ecole cognitive– Grandes structures cérébrales des systèmes fonctionnels : hippothalamus, amygdale, cortex préfrontal.

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