Une étude récente menée par des chercheurs de la Johns Hopkins Medicine révèle que les drogues psychédéliques pourraient être capables de rouvrir des « périodes critiques » dans le cerveau, lorsque les mammifères sont plus réceptifs à l’apprentissage de leur environnement. Cette recherche offre de nouvelles perspectives sur le fonctionnement de ces drogues et suggère des applications potentielles pour des pathologies telles que les accidents vasculaires cérébraux et la surdité, au-delà des études actuelles axées sur la dépression, la toxicomanie et le syndrome de stress post-traumatique (SSPT).
Des chercheurs de la Johns Hopkins Medicine ont découvert que les drogues psychédéliques peuvent rouvrir des « périodes critiques » dans le cerveau, améliorant ainsi sa réceptivité à l’apprentissage à partir de l’environnement.
L’effet varie dans le temps, de deux jours à quatre semaines, selon la drogue. Cette découverte offre des applications potentielles dans le traitement d’affections telles que les accidents vasculaires cérébraux et la surdité, et permet de mieux comprendre le fonctionnement de ces drogues et leur impact sur les mécanismes moléculaires.
Les neuroscientifiques ont longtemps cherché des moyens de rouvrir les « périodes critiques » du cerveau, lorsque les mammifères sont plus sensibles aux signaux de leur environnement qui peuvent influencer les périodes de développement du cerveau. Aujourd’hui, des chercheurs de la Johns Hopkins Medicine affirment qu’une nouvelle étude sur des souris montre que les drogues psychédéliques sont liées par leur capacité commune à rouvrir de telles périodes critiques, mais qu’elles diffèrent par la durée pendant laquelle la période critique est ouverte – de deux jours à quatre semaines avec une seule dose.
Les résultats, qui seront publiés le 16 juin dans la revue Nature, fournissent une nouvelle explication du fonctionnement des drogues psychédéliques, selon les scientifiques, et laissent entrevoir la possibilité de traiter un plus large éventail de pathologies, telles que les accidents vasculaires cérébraux et la surdité, au-delà de celles qui font l’objet des études actuelles sur les drogues, telles que la dépression, la toxicomanie et le syndrome de stress post-traumatique. Les scientifiques ont également jeté un nouveau regard sur les mécanismes moléculaires influencés par les psychédéliques.
Il a été démontré que les périodes critiques ont des fonctions telles que l’apprentissage du chant chez les oiseaux et l’apprentissage d’une nouvelle langue chez l’homme, la réapprentissage de la motricité après un accident vasculaire cérébral et la prédominance d’un œil sur l’autre.
« Il existe une période pendant laquelle le cerveau des mammifères est beaucoup plus sensible et ouvert à l’apprentissage à partir de l’environnement », explique Gül Dölen, docteur en médecine, professeur agrégé de neurosciences à la faculté de médecine de l’université Johns Hopkins. « Cette fenêtre se referme à un moment donné et le cerveau devient alors beaucoup moins ouvert aux nouveaux apprentissages.
S’appuyant sur l’expérience de son laboratoire dans l’étude du comportement social, l’équipe de Dölen a cherché à savoir comment les drogues psychédéliques agissent en rouvrant ces périodes critiques. En 2019, son équipe a découvert que la MDMA, une drogue psychédélique qui suscite des sentiments d’amour et de sociabilité, ouvre une période critique chez les souris.
À l’époque, Dölen pensait que les propriétés prosociales de la MDMA facilitaient l’ouverture de la période critique, mais son équipe a été surprise, dit-elle, de découvrir dans l’étude actuelle que d’autres drogues psychédéliques sans propriétés prosociales pouvaient également rouvrir des périodes critiques.
Pour cette étude, l’équipe de Dölen a examiné le potentiel de réouverture de cinq drogues psychédéliques – l’ibogaïne, la kétamine, le LSD, le MDMA et la psylocibine – dont de nombreuses études ont montré qu’elles étaient capables de modifier les perceptions normales de l’existence et de permettre un sentiment de découverte de soi ou du monde.
L’équipe de recherche a effectué un test comportemental bien établi pour comprendre la facilité avec laquelle les souris mâles adultes apprennent de leur environnement social. Ils ont entraîné les souris à développer une association entre un environnement lié à l’interaction sociale et un autre environnement lié à la solitude. En comparant le temps passé dans chaque environnement après avoir administré la drogue psychédélique aux souris, les chercheurs ont pu voir si la période critique s’ouvrait chez les souris adultes, leur permettant d’apprendre la valeur d’un environnement social – un comportement normalement acquis à l’âge juvénile.
Chez les souris ayant reçu de la kétamine, la période critique de l’apprentissage de la récompense sociale est restée ouverte pendant 48 heures. Avec la psilocybine, l’état ouvert a duré deux semaines. Pour les souris ayant reçu de la MDMA, du LSD et de l’ibogaïne, la période critique est restée ouverte pendant deux, trois et quatre semaines, respectivement.
Les chercheurs indiquent que la durée de la période critique chez les souris semble correspondre à peu près à la durée moyenne pendant laquelle les personnes déclarent avoir ressenti les effets aigus de chaque drogue psychédélique.
« Cette relation nous donne un autre indice que la durée des effets aigus des drogues psychédéliques peut être la raison pour laquelle chaque drogue peut avoir des effets plus ou moins longs sur l’ouverture de la période critique », déclare Dölen.
« L’état ouvert de la période critique peut être l’occasion d’une période d’intégration post-traitement pour maintenir l’état d’apprentissage », ajoute-t-elle. « Trop souvent, après une intervention ou un traitement, les gens retournent à leur vie chaotique et occupée, qui peut être accablante. Les cliniciens voudront peut-être considérer la période qui suit la prise d’une drogue psychédélique comme un temps de guérison et d’apprentissage, un peu comme nous le faisons pour une opération à cœur ouvert. »
Ensuite, les scientifiques ont examiné l’impact des drogues psychédéliques sur les mécanismes moléculaires. Tout d’abord, dans des cellules cérébrales de souris, ils ont examiné un point de liaison, connu sous le nom de récepteur, pour le neurotransmetteur sérotonine. Les chercheurs ont constaté que si le LSD et la psilocybine utilisent le récepteur de la sérotonine pour ouvrir la période critique, ce n’est pas le cas de la MDMA, de l’ibogaïne et de la kétamine.
Pour explorer d’autres mécanismes moléculaires, l’équipe de recherche s’est tournée vers l’acide ribonucléique (ARN), un cousin de l’ADN qui représente les gènes exprimés (produisant des protéines) dans les cellules des souris. Les chercheurs ont constaté des différences d’expression entre 65 gènes producteurs de protéines pendant et après l’ouverture de la période critique.
Environ 20 % de ces gènes régulent des protéines impliquées dans le maintien ou la réparation de la matrice extracellulaire – une sorte d’échafaudage qui enveloppe les cellules cérébrales situées dans le noyau accumbens, une zone associée aux comportements d’apprentissage social qui réagissent aux récompenses.
Référence : 14 juin 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-06204-3
Cette recherche a été financée par la Fondation Klingenstein-Simons, le Kavli Neuroscience Discovery Institute Distinguished Postdoctoral Fellowship, le Johns Hopkins Provost’s Postdoctoral Fellowship Program et les National Institutes of Health (R01MH117127, R01HD098184, R01AG066768, R01AG072305, K99NS122085).
Romain Nardou, Edward Sawyer, Young Jun Song, Makenzie Wilkinson, Yasmin Padovan-Hernandez, Júnia Lara de Deus, Noelle Wright, Carine Lama, Sehr Faltin, Loyal Goff et Genevieve Stein-O’Brien de l’université Johns Hopkins ont également participé à la recherche.