Définition
La taille synaptique est un processus naturel qui se produit dans le cerveau entre la petite enfance et l'âge adulte. Lors de la taille 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.
On pense que la taille synaptique est le moyen par le cerveau de supprimer les connexions cérébrales qui ne sont plus nécessaires. Les chercheurs ont récemment appris que le cerveau est plus «plastique» et moulable qu'on ne le pensait auparavant. La taille 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 la taille synaptique, de nombreux chercheurs se demandent également s'il existe un lien entre la taille synaptique et l'apparition de certains troubles, notamment la schizophrénie et l'autisme.
Comment fonctionne la taille synaptique?
Pendant la petite enfance, le cerveau connaît une croissance importante. Il y a une explosion de la formation de synapse entre les neurones au cours du développement précoce du cerveau. C'est ce qu'on appelle la synaptogenèse.
Cette période rapide de synaptogenèse 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 niveau maximal. Mais peu de temps 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 «utilisez-le ou perdez-le»: les synapses les plus actives sont renforcées et les synapses les moins actives sont affaiblies et finalement élaguées. Le processus d'élimination des synapses non pertinentes pendant ce temps est appelé élagage synaptique.
La taille synaptique précoce est principalement influencée par nos gènes. Plus tard, c'est basé sur nos expériences. En d'autres termes, la taille ou non d'une synapse est influencée par les expériences qu'un enfant en développement a avec le monde qui l'entoure. Une stimulation constante fait croître les synapses et devenir permanentes. Mais si un enfant reçoit peu de stimulation, le cerveau conservera moins de ces connexions.
Quand la taille synaptique se produit-elle?
Le moment de la taille synaptique varie selon la région du cerveau. Une certaine taille synaptique commence très tôt dans le développement, mais la taille la plus rapide se produit entre environ 2 et 16 ans.
Stade embryonnaire précoce à 2 ans
Le développement cérébral de l'embryon commence quelques semaines seulement après la conception. Au 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 de synapse atteint son apogée vers l'âge de 8 mois. Dans le cortex préfrontal, les pics de synapses se produisent 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.
De 2 à 10 ans
Au cours de la deuxième année de vie, le nombre de synapses diminue considérablement. La taille synaptique se produit très rapidement entre 2 et 10 ans. Pendant ce temps, environ 50 pour cent des synapses supplémentaires sont éliminées. Dans le cortex visuel, la taille se poursuit jusqu'à environ 6 ans.
Adolescence
La taille synaptique se poursuit pendant l'adolescence, mais pas aussi vite qu'avant. Le nombre total de synapses commence à se stabiliser.
Alors que les chercheurs pensaient autrefois que le cerveau n'élageait les synapses que jusqu'au début de l'adolescence, des progrès récents ont découvert une deuxième période de taille à la fin de l'adolescence.
Début de l'âge adulte
Selon de nouvelles recherches, la taille synaptique se poursuit au début de l'âge adulte et s'arrête à la fin des années 20.
Fait intéressant, pendant cette période, la taille se produit principalement dans le cortex préfontal du cerveau, qui est la partie du cerveau fortement impliquée dans les processus de prise de décision, le développement de la personnalité et la pensée critique.
La taille synaptique explique-t-elle l'apparition de la schizophrénie?
La recherche qui examine la relation entre la taille synaptique et la schizophrénie en est encore à ses débuts. La théorie est que les cerveaux schizophréniques sont «sur-élagués» et que cette taille excessive est causée par des mutations génétiques qui affectent le processus d'élagage synaptique.
Par exemple, lorsque les chercheurs ont examiné les images du cerveau de personnes atteintes de troubles mentaux, tels que la schizophrénie, ils ont constaté que les personnes atteintes de troubles mentaux avaient moins de synapses dans la région préfrontale que le cerveau de personnes sans troubles mentaux.
Ensuite, une vaste étude a analysé le tissu cérébral post-mortem et l'ADN de plus de 100000 personnes et a révélé que les personnes atteintes de schizophrénie avaient une variante de gène spécifique qui pourrait être associée à une accélération du processus d'élagage synaptique.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer l'hypothèse selon laquelle une taille synaptique anormale contribue à la schizophrénie. Bien que ce soit encore loin, la taille synaptique peut représenter une cible intéressante pour les traitements des personnes atteintes de troubles mentaux.
La taille synaptique est-elle associée à l'autisme?
Les scientifiques n'ont toujours pas identifié la cause exacte de l'autisme. Il est probable qu'il y ait plusieurs facteurs en jeu, mais récemment, des recherches ont montré 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 théorise que le cerveau est «sur-élagué», les chercheurs émettent l'hypothèse que le cerveau des personnes atteintes d'autisme peut être «sous-taillé». Théoriquement, alors, cette sous-taille conduit à un excédent de synapses dans certaines parties du cerveau.
Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont examiné le tissu cérébral de 13 enfants et adolescents autistes avec et sans autisme décédés entre 2 et 20 ans. Les scientifiques ont découvert que le cerveau des adolescents autistes avait beaucoup plus de synapses que le cerveau d'adolescents neurotypiques.. Les jeunes enfants des deux groupes avaient à peu près le même nombre de synapses. Cela suggère que la condition peut se produire pendant le processus de taille. 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 la sous-taille peut aider à expliquer certains des symptômes courants de l'autisme, comme l'hypersensibilité au bruit, aux lumières et aux expériences sociales, ainsi que les crises d'épilepsie. S'il y a trop de synapses qui se déclenchent à la fois, une personne autiste subira probablement une surcharge de bruit plutôt qu'une réponse cérébrale affinée.
De plus, des recherches antérieures ont lié l'autisme à des mutations dans des gènes qui agissent sur une protéine connue sous le nom de mTOR kinase. De grandes quantités de mTOR hyperactif ont été trouvées dans le cerveau de patients autistes. La suractivité de la voie mTOR s'est également avérée associée à une production excessive de synapses. Une étude a révélé que les souris atteintes de mTOR hyperactif présentaient des défauts dans leur taille synaptique et présentaient des comportements sociaux de type TSA.
Où va la recherche sur la taille synaptique?
La taille 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'appuient sur cette idée de plasticité cérébrale. Les chercheurs étudient maintenant des moyens de contrôler la taille avec des médicaments ou une thérapie ciblée. Ils cherchent également à utiliser cette nouvelle compréhension de la taille 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 les traitements des personnes atteintes de maladies comme la schizophrénie et l'autisme. Cependant, la recherche en est encore à ses débuts.
