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Neurobiologie du confinement

Pour endiguer la propagation de l’épidémie à coronavirus COVID-19, la plupart des gouvernements des pays qui y sont confrontés ont mis en place des mesures de confinement des populations (en France, à partir du mardi 17 mars). Chacun vit de manière différente cette situation de confinement. Elle peut toutefois engendrer un stress, qui s’additionne à celui lié à la propagation de l’épidémie.  Quelle neurobiologie sous-tend le stress lié au confinement ?

Il existe très peu de données chez l’humain concernant la neurobiologie liée à cette situation (quelques études chez les spationautes et dans le monde carcéral, mais qui concernent donc des situations très particulières). Les quelques études qui ont été réalisées lors d’une précédente épidémie à coronavirus indiquent un début de stress lié au confinement à partir de 11 jours (ce qui donnerait un début le samedi 28 mars en France). Les personnes en confinement présentaient des signes d’irritabilité, d’anxiété, d’insomnie, de faible concentration et de prise de décision, étaient moins enclines à travailler. Au stress associé à l’isolement, s’additionne le stress lié à la perte de revenu, la peur d’être malade, ne pas pouvoir participer (surtout si on fait partie du personnel médical).

Les psychologues décrivent de manière générale une augmentation des comportements d’agressivité, d’anxiété, de cas de dépression ainsi que de problèmes de sommeil (avec une fatigue toute la journée) parmi les personnes qui vivent une situation d’isolement social. Ces comportements sont par ailleurs associés à une augmentation de l’attention dans le cortex cérébral visuel aux stimuli sociaux négatifs (menace, rejet, exclusion). Ces comportements pourraient être un moyen de défense pour les personnes en isolement social (contre une quelconque menace, pour l’accès aux ressources). L’isolement social (situation plus large que le confinement lui-même) est défini par une absence de partenaire ou de contacts avec des amis, de la famille ou autres personnes au sein d’une organisation (association par exemple) moins d’une fois par mois.

La plupart des expériences réalisées pour comprendre la neurobiologie du confinement ont été réalisées sur l’animal. Elles consistent à isoler les animaux au moment du sevrage (ils sont seuls au lieu d’être plusieurs) alors qu’il s’agit d’une période de « plasticité sociale » pour les souris. Ces expériences exacerbent probablement les mécanismes en jeu, puisque à cet âge les souris sont très sensibles aux modifications d’interactions sociales. L’isolement imposé augmente en tout cas l’agressivité des animaux et leur anxiété, comme ce qui est observé chez l’humain en situation d’isolement.

Le cortisol, hormone du stress chronique

Il faut tout d’abord différencier le stress aigu, comme réponse immédiate à une situation particulière (par exemple, vous voyez votre supérieur hiérarchique de loin dans la rue le week-end), du stress chronique, qui consiste en un état de stress continu.

Le stress aigu consiste en la libération, dans les secondes qui suivent l’élément déclenchant la réponse, de neurohormones par l’hypophyse, dont l’hormone adrénocorticotrope (ACTH) et la CRH (pour corticotropin releasing hormone) (voir Figure). L’ACTH stimule la glande surrénale (« au-dessus du rein ») qui à son tour libère après quelques minutes des glucocorticoïdes (une famille de lipides), dont le cortisol et la corticostérone. Accessoirement, les glandes surrénales produisent une petite quantité de testostérone (chez l’homme et la femme) ; cette production diminue sous l’action du cortisol.

Si l’ACTH agit dans les minutes après sa production dans l’hypophyse, il faut attendre des heures voire des jours pour que le cortisol atteigne tout ses organes cibles. Le cortisol a donc une action retardée face à l’ACTH et joue un rôle dans la durée : c’est pourquoi on parle de stress chronique.

Physiologie du stress. © de Karasek M, INSERM Physiologie du stress. © de Karasek M, INSERM

Le cortisol agit sur les régions du corps (dont des régions cérébrales) qui possèdent des récepteurs au cortisol, qui permettent à ces régions de répondre au cortisol. Ces régions cérébrales sont principalement l’hippocampe (impliqué dans la mémoire, l’apprentissage et la réponse au stress), le cortex cérébral préfrontal (situé à l’avant du cerveau et particulièrement développé chez l’humain ; il est impliqué dans les tâches cognitives complexes) et l’amygdale (impliquée dans les émotions).

Le stress chronique induit une diminution de l’attention (via le cortex cérébral préfrontal), une diminution de la mémoire et de l’apprentissage (via l’hippocampe) et une augmentation de l’anxiété (via l’amygdale).

Il a été observé que l’isolement social et le stress chronique associé induisent notamment une modification de la structure des neurones de l’hippocampe (la longueur des dendrites est réduite, la densité des épines dendritiques est réduite). Le stress chronique induit une augmentation du stress oxydant à l’échelle neuronale, qui induit un endommagement des lipides et des protéines au sein des neurones. Ces neurones voient leurs propriétés électriques altérées, notamment celles impliquées dans la mémoire. Il a été observé que c’est directement sous l’action du cortisol que ces propriétés neuronales associées à la mémoire et la plasticité neuronale sont altérées.

De plus, le stress chronique associé à l’isolement social induit une diminution de la neurogenèse (création de nouveaux neurones, voir “La plasticité cérébrale au cœur de l’apprentissage”) dans l’hippocampe, chez la souris mais aussi chez le primate non-humain. L’hippocampe est en effet une des régions cérébrales qui continue de produire des neurones tout au long de la vie, ce qui pourrait participer à la mémoire. Normalement l’exercice physique favorise cette neurogenèse mais en cas de stress chronique associé à l’isolement social, même l’exercice physique ne le permettait pas.

Une expérience montre que ces effets de l’isolement social sont réversibles. En comparant un groupe de souris en isolement social pendant 8 semaines (groupe « isolement social ») contre 1 autre groupe en isolement pendant 4 semaines suivies d’une période de 4 semaines où les souris étaient en groupe (groupe « environnement enrichi »), les chercheurs ont noté un retour à la normal de la neurogenèse et de la structure des neurones.  Il serait intéressant de tester si l’humain, grâce aux moyens de communication (téléphone, réseaux sociaux, etc.) est capable de contrecarrer (du moins en partie) l’isolement social.

Notons que le cortisol n’est pas une réponse spécifique à l’isolement social mais une réponse générale au stress chronique. Ce qui a été décrit ici est valable ainsi pour bien des situations (stress chronique au travail par exemple) et tous ne vivent pas le confinement dans les mêmes conditions (âge, sociabilité en générale, taille de la surface d’habitation, nombre de personnes confinées, rapports entre eux, télétravail ou non). On pensera notamment au cas des violences intrafamiliales.

Tous différents dans la gestion du stress chronique, l’expérience des spationautes pour réduire le stress

Il est intéressant de noter que ces effets de l’isolement social sur le stress oxydant à l’échelle neuronal, l’altération de la structure des neurones, la plasticité neuronale et la neurogenèse sont très variables d’une lignée de souris à une autre, et plus généralement entre espèces animales (en fonction de l’organisation sociale de chacune). Nous sommes tous différents dans notre réponse au stress chronique lié à l’isolement social. Le stress chronique lié à l’isolement social est ainsi un des paramètres testés chez les candidats aux missions dans l’espace.

La NASA a par ailleurs noté deux paramètres qui diminuaient le stress lié à l’isolement : l’anticipation (préparation de la mission, impossible dans le cas d’un confinement soudain mais on peut toujours se donner des “objectifs” de confinement) et l’écriture d’un journal de confinement (comme moyen d’expression de son vécu du confinement, de ses sentiments positifs comme négatifs). Les spationautes optent pour le journal car il est difficile d’avoir un autre moyen d’expression ; discuter en famille et avec des amis, à distance ou au sein du foyer pourraient être d’autres moyens d’expression, de contrôle du stress chronique ?

Lors de la précédente épidémie à coronavirus, il a été observé que ce qui réduisait le stress lié au confinement était : bien comprendre le pourquoi du confinement, ne pas manquer (nourriture, etc.), s’occuper et communiquer (téléphone, internet), avoir conscience que le confinement est bien pour les autres / la population en général. Il faut aussi porter attention au personnel médical en confinement, qui peut se sentir coupable de ne pas travailler.

La neurokinine-B, le neuropeptide de l’isolement social

Quid de l’ocytocine, le neuropeptide impliqué dans la « plasticité sociale » ? On pourrait en effet penser que l’ocytocine puisse être impliquée dans l’isolement social : sa quantité est bien diminuée dans l’amygdale chez les animaux en situation d’isolement social mais son administration ne réduit pas le stress chronique. La production d’ocytocine est donc affectée par l’isolement social mais n’est pas la molécule clef impliquée.

Si le cortisol est impliqué dans la réponse générale au stress chronique (dont celui associé à l’isolement social), il semblerait qu’une molécule, la neurokinine-B (codée par le gène tachykinine-2) soit associée de manière spécifique à l’isolement social. La neurokinine-B est un neuropeptide, c’est-à-dire une chaine d’acides aminés (qui forment les protéines) et une neurohormone, c’est-à-dire une molécule sécrétée par une région cérébrale, comme l’ocytocine. Peu de données existent aujourd’hui sur l’interaction ou la complémentarité la neurokinine-B et les molécules impliquées dans les stress aigu et chronique.

Cette molécule a principalement été étudiée par le laboratoire de l’américain David Anderson (1956-) en Californie (California Institute of Technology). Tout a commencé en cherchant les molécules impliquées dans l’agressivité chez les drosophiles (mouches couramment utilisées comme modèle génétique) en isolement social dans une étude publiée en 2008 : les chercheurs ont généré des drosophiles mutantes pour tous les neuropeptides connus et ont isolé le gène tachykine comme étant le seul impliqué chez cette espèce dans ce comportement.

Les chercheurs ont ensuite étudié cette famille de gène chez la souris, avec notamment une publication dans la revue américaine en biologie Cell en 2018. Ils ont observé que le gène tachykine-2 est produit en plus grande quantité dans le cerveau des souris en isolement social. Ce gène était notamment produit en plus grande quantité dans l’amygdale et l’hypothalamus, qui est relié à l’hypophyse, deux régions impliquées dans les émotions (voir Figure), ainsi que dans le cortex cérébral cingulaire, une région cérébrale située à l’avant du cerveau, impliquée dans la prise de décision, l’attention et l’émotion (voir “Neurones cherchant emploi” et “Confirme-moi ce que je pense”). Certains ont aussi noté une implication de la famille des gènes tachykine chez le chat et le rat, ce qui est en faveur d’une implication de ces gènes de manière générale dans l’agressivité dans une situation d’isolement social.

L’invalidation du gène tachykine-2 chez la souris implique une diminution de l’agressivité et de l’anxiété lorsque les souris sont en isolement social. En outre, l’augmentation de la production de neurokinine-B (codée par le gène tachykinine-2) augmente l’agressivité et l’anxiété. Il est intéressant de noter que l’administration d’un antagoniste (qui annule ses fonctions) de la neurokinine-B, réduit les comportements d’agressivité et de l’anxiété ; il pourrait donc être envisagé comme traitement pour les situations d’isolement chronique. Les chercheurs ont pu même affiner le rôle de la neurokinine-B dans les différentes régions où elle est produite en administrant localement l’antagoniste : seuls certains traits comportementaux étaient annulés lorsque l’antagoniste était administré dans une région particulière et non dans tout le cerveau ; ils ont pu ainsi montrer un lien causal entre la production de neurokinine-B dans des régions cérébrales précises (amygdale, hypothalamus, cortex cérébral cingulaire) et différents traits comportementaux. Le rôle précis de la neurokinine-B à l’échelle neuronale reste cependant à étudier. Si ces résultats sont transposables à l’humain, existe-t-il une variabilité entre les individus des régions qui produisent en plus grande quantité de la neurokinine-B, et ainsi une variabilité de comportements dans une situation d’isolement social ?

 

En conclusion, l’isolement social engendre des comportements de défense avec une attention pour les stimuli sociaux négatifs (une explication de l’augmentation des mini-polémiques sur les réseaux sociaux pendant le confinement ?), qui peut s’exprimer par exemple par de l’anxiété ou de l’agressivité. Les régions cérébrales impliquées dans le stress chronique en réponse à cet isolement sont notamment l’hippocampe (associé à la mémoire et l’apprentissage), le cortex cérébral préfrontal (impliqué dans les processus cognitifs complexes, les interactions sociales) et l’amygdale (impliquée dans les émotions). L’activité de ces régions et leur structure peuvent être altérées en cas de stress chronique, qui fait intervenir le cortisol. Nous ne sommes pas tous égaux face au stress chronique et cette réponse est beaucoup plus générale que dans le contexte d’isolement social. Une autre molécule, la neurokinine-B (codée par le gène tachykine-2) est impliquée de manière spécifique dans la réponse à l’isolement social, notamment dans les régions cérébrales impliquées dans les émotions et les comportements d’anxiété/agressivité. L’expérience des spationautes nous montre que prendre conscience de sa situation, se donner des objectifs, et exprimer ses sentiments en période d’isolation sociale permet de mieux contrôler le stress chronique associé, et ainsi ses conséquences sur l’activité cérébrale.

Mais surtout, le confinement est une forme bien particulière d’isolement social. La plupart sont confinés en famille, peuvent échanger à distance avec d’autres personnes. L’isolement social est surtout vécu aujourd’hui par les personnes confinées seules, sans interactions. L’isolement social est une situation permanente pour les personnes victimes d’exclusion sociale et incarcérées.

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À propos de l'auteur

(Neuro)biologie et société

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(Neuro)biologie et société est un blog de vulgarisation scientifique sur des sujets (principalement en neurobiologie) qui peuvent éclairer des questions de société (https://blogs.mediapart.fr/baptiste-libe-philippot/blog/260520/liste-des-billets-de-vulgarisation-scientifique-presents-sur-ce-blog).

Je suis chercheur post-doctoral en neurobiologie (thèse de doctorat en 2017, avec mission de médiation scientifique).
prix de thèse de la Société des neurosciences en 2018.

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