Système Limbique et Mécanismes de l’Emotion Patricia Franco

Introduction • L’expression des émotions représente une caractéristique fondamentale de l’être humain. • Approches des bases neuronales de l’émotion. • Distinction entre « expérience émotionnelle » et « expression émotionnelle ». • Les signes comportementaux de l’émotion sont contrôlés par le système nerveux t l tè t t

Qu’est ce que l’émotion? • Les émotions – amour, haine, dégoût, joie, honte, jalousie, peur, anxiété,..- sont des sentiments que nous éprouvons. • D’où proviennent-ils?

Théories de l’émotion

Théories de l’émotion

Théorie de James-Lange • 1884, William James et Carl Lange • L’émotion traduit la réponse aux modifications physiologiqyes intervenant dans le corps. • Les modifications physiologiques sont l’émotion et quand elles disparaissent, l’émotion disparaît aussi. • Ex: on est triste parce que l’on pleure et non pas l’inverse. • Mais déjà à l’époque, il est admis qu’une émotion est générée par une situation donnée, et qu’elle se traduit par une réponse comportementale et non l’inverse. • Il existe toutefois en cas d’émotions fortes, une relation entre émotion et manifestation physiologique correspondante.

Théorie de Cannon-Bard • 1927, Walter Cannon et Philip Bard • L’expérience émotionnelle peut intervenir indépendamment de l’expression émotionnelle. • Les émotions peuvent être ressenties sans percevoir de modifications physiologiques. => Expérience de section de la moëlle épinière. • Pas de corrélation entre l’expérience émotionnelle et l’état physiologique => Même réactions physiologiques pour des émotions différentes (peur, colère, fièvre,..)

Comparaison entre les 2 théories

Limitations des 2 théories. Mais si les différentes émotions dépendent peut-être de circuits neuronaux différents; ceux-ci convergent vers les mêms régions cérébrales.

Concept de système limbique Historique

Concept de système limbique Lobe Limbique de Broca (1878)

Au départ, structures considérées surtout pour leur rôle dans l’olfaction.

Existe-t-il un système responsable des émotions? Concept de système limbique Circuit de Papez: « système de l’émotion » 1930

T James-Lange T Cannon-Bard

Hypothalamus: Expression comportementale de l’émotion

Existe-t-il un système responsable des émotions? Concept de système limbique Système Limbique: Paul Mac Lean (1957) Corrélation entre lobe limbique de Broca et circuit de Papez Théorie de MacLean: 3 parties fonctionnelles primaires du cerveau: -Reptilien (tronc cérébral) (réflexes) -Paléomammalien (système limbique) (émotions) -Néomammalien (cortex) (réflexion/raisonnement) Attention! Toutes les structures du système limbique ne fonctionnent pas en même temps; des structures ont aussi d’autres fonctions (hippocampe –mémoire; pas de système de l’émotion unique)

Anatomie du système limbique

Définition • 1878: Broca ; « grand lobe limbique » = cortex cérébral disposé en anneau autour des commissures interhémisphériques. • 1937, Papez ; circuit hippocampo-mamillo-thalamo-cingulaire : – Emotions – Mémoire • Actuellement : – le système olfactif, – le cortex limbique, – l’hippocampe, – l’hypothalamus, – l’amygdale, – la région septale, – Certains noyaux du thalamus (médiodorsal, noyau antérieur), – Certains noyaux du mésencéphale, – Cortex préfrontal médian et orbitaire, – Partie ventrale des ganglions de la base

Conception moderne du système limbique

Importance des lobes frontaux dans l’émotion et son expression Le cas de Phineas Gage (1848) Lésions dans les lobes frontaux: Modifications de personnalité, pas de l’intelligence avec une manifestation d’émotions fortes en permanence

Anatomie du système limbique Le cortex limbique •

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Gyrus cingulaire et cortex parahippocampique ou gyrus parahippocampique lui-même formé du cortex entorhinal, perirhinal et du presubiculum (archéo-cortex). Prend naissance au niveau de la région orbito-frontale qui peut être associé au système limbique. Les connexions sont : – Intracorticales. – Les afférentes sont principalement : • corticales • thalamiques (circuit de Papez)

– Les efférences : à partir du gyrus parahippocampique sur l’hippocampe et sur l’amygdale.

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La majorité des afférences et des efférences sont bilatérales. Il joue un rôle d’interface et se trouve impliqué dans les phénomènes affectifs, mnésiques émotionnels et de motivation.

Anatomie du système limbique La formation hippocampique • • • • • •

Comprend l’hippocampe ou corne d’Ammon, le gyrus dentatus et le subiculum. Formée de deux couches de neurones repliés l’une sur l’autre Corne d’Ammon, divisée 4 parties : CA4 à CA1. La principale voie afférente : cortex entorhinal La voie efférente majeure : le fornix Elle joue un rôle majeur des les phénomène d’apprentissage, la mémoire épisodique et la mémoire spatiale. CA4

Anatomie du système limbique L’amygdale • • •

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Située à la partie médiane du lobe temporal, en avant de la formation hippocampique. Entre en contact avec l’extrémité antérieure de l’hippocampe. Constituée de plusieurs noyaux : – les noyaux basolatéraux – les noyaux cortico-médians – le noyau central. Afférences : – cortex, l’hippocampe et le gyrus cingulaire – amygdales controlatérale. – Toutes les informations des systèmes sensoriels convergent vers l’amygdale surtout au niveau des noyaux basolatéraux. Efférences : aires corticales, hippocampe, thalamus et hypothalamus (via la voie ventrale amygdalofuge et la stria terminalis). L’amygdale est une « fenêtre par laquelle le système limbique observe la place qu’occupe la personne dans le monde ». Elle a un rôle majeur dans le contrôle des comportement émotionnels, notamment les comportements d’agressivité, les comportements alimentaires et sexuels.

Anatomie du système limbique L’amygdale

L’amygale relie donc les aires corticales qui traitent les informations sensorielles (visuels, somesthésiques, viscéraux et auditifs) aux systèmes effecteurs de l’hypothalamus et du tronc cérébral.

Anatomie du système limbique La région septale • Constituée: – des noyaux du septum – du septum lucidum – de l’aire septale.

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A la partie postérieure et interne de la face médiale des lobes frontaux. Richement connectée à tous les éléments du système limbique. Joue un rôle de coordination de l’activité du système limbique, et notamment dans le domaine de la vigilance et des réactions émotionnelles.

Anatomie du système limbique L’hypothalamus • • •

Sous le thalamus, le long des parois du IIIème ventricule. Relié à l’hypophyse, par la tige pituitaire. Dans le sens antéropostérieur, divisé en trois parties : – La région antérieure : région préoptique qui comprend les noyaux préoptique, supra-optique et périventriculaire. – La région moyenne : région du tuber qui comprend le noyau dorso-médian, le noyau ventro-médian et le noyau infandibulaire. – La région postérieure comprend les corps mamillaires.

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Traversées par 3 faisceaux : – Le pilier antérieur du trigone – Le faisceau mamillo-thalamique – Le faisceau médian du télencéphale

Hypothalamus

N paraventriculaire N préoptique

N ventro-médian

N supraoptique

N dorso-médian N Infandibulaire

Corps Mammillaire

Anatomie du système limbique L’hypothalamus •

Dans un plan frontal : – Zone périventriculaire, qui correspond au noyau infandibulaire , – Zone médiane, qui correspond aux autres noyaux, – Zone latérale, qui est pauvre en cellules et forme un réseau diffus. Les deux types de subdivision de l’hypothalamus correspondent à une rôle fonctionnel : • Dans la subdivision antéropostérieure, – région antérieure : fonctions cycliques – région moyenne : fonctions toniques – région postérieure : relais entre le système limbique et le tronc cérébral. • Dans la subdivision transversale – Zones les plus internes : fonctions les plus élémentaires (fonctions autonomes) – Zones latérales : fonctions associatives et d’intégration.

•Hypothalamus : centre de régulation du système nerveux végétatif Les comportements hypothalamiques •Réponse hypothalamique antérieure : parasympathique avec bradycardie, vasodilatation, myosis, augmentation de la motilité digestive et vésicale, hypersécrétion salivaire. Comportement alimentaire. •Réponse hypothalamique postérieure : orthosympathique avec dilatation bronchique, contraction splénique, inhibition de la motricité digestive et vésiculaire, vasoconstriction et cardioaccélération, mydriase. C’est l’ensemble des réactions impliqués dans les comportements agressifs, avec une élévation du niveau de vigilance : urgence ou alarme, lutte contre le froid, défense.

Anatomie du système limbique L’hypothalamus • Afférences : – – – – –

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Voies réciproques qui empruntent : – – – –

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amygdale, hippocampe septum thalamus tronc cérébral. le fornix la strie terminale le faisceau médian du télencéphale (medial forebrain bundle) le faisceau longitudinal dorsal

Région au centre d’un grand nombre de circuits neuronaux impliqués dans la plupart des fonctions vitales. Mécanismes neurochimiques qui s’exerce sur les glandes endocrines, le système végétatif (régulation de la température et des fonctions cardio-circulatoires) et sur les conduites comportementales (recherche d’eau et de nourriture, comportement sexuel et émotionnel).

(faisceau médian du télencéphale)

Physiologie

Physiologie Le système limbique a un rôle majeur dans : • • • • •

les conduites émotionnelles les comportements instinctifs la mémoire le contrôle des fonctions végétatives le contrôle de glandes endocrines

Physiologie Les comportements instinctifs • Les structures limbiques et surtout l’amygdale modulent les pulsions hypothalamiques (faim, soif, accouplement) déclenchés par des signaux métaboliques et soumises à une régulation de type homéostatique. • Des lésions expérimentales de l’amygdale déclenchent des comportements compulsifs : répéter le même type de comportement sans régulation (alimentaire ; sexuelle).

Physiologie Les conduites émotionnelles • •

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Deux comportements : l’approche ou l’évitement. Perception du caractère nouveau d’un stimulus : – réaction d’intérêt, – comportement agressif, de fuite ou d’habituation et d’approche, – selon les résultats de la confrontation avec les expériences antérieures mémorisées. L’amydgale présente la plus grande richesse comportementale: – à dominance de colère et d’agression (ressemblant au comportement de l’hypothalamus postérieur). L’hippocampe joue un rôle majeur dans les phénomènes de motivation, la mémoire et l’habituation aux situations nouvelles en inhibant les comportements inutiles ou inappropriés.

Peur et Anxiété Comment une information sensorielle particulière induit des réponses comportementales et physiologiques associées précisément à la peur et à l’anxiété?

• Heinrich Klüver et Paul Bucy: ablation des lobes temporaux ou lobetomie temporale • Syndrome de Klüver-Bucy: - Cécité psychique (ne reconnaissent pas les objects usuels ou leur fonction)

- Tendances orales (exploration des objects pour les

identifier)

- Hypermétamorphose (besoin d’explorer, courir, toucher) - Altération du comportement sexuel (exacerbation,

attirance males et femelles)

- Modifications émotionnelles (diminution de la peur)

Peur et Anxiété Noyaux amygdaliens

Lésions chez l’animal: perte de la peur; Lésions chez l’homme: perte de la faculté à reconnaître la peur. Stimulation chez l’animal: peur et aggressivité, chez l’homme: anxiété et crainte.

Destruction bilatérale des amygdales et reconnaissance faciale des émotions

Augmentation du débit sanguin dans l’amygdale, le noyau médiodorsal du thalamus et le cortex préfrontal orbitaire et médian chez un patient déprimé

Base neurobiologique de la dépression L’essence des troubles de l’humeur est une régulation anormale des sentiments de tristesse et de bonheur.

Peur et Anxiété Circuit neuronal pour la peur apprise: Implications de l’amygdale dans la composante émotionnelle des souvenirs. Noyaux corticomédians

Modèle de l’apprentissage associatif survenant dans l’amygdale en rapport avec les fonctions émotionnelles

Modèle de prise de conscience des sentiments émotionnels

Colère et Agressivité • Distinguer: • Agression prédatrice: attaque envers un membre d’une espèce différente dans le but de se nourrir (peu de productions vocales, peu de activité sympathique) • Attaque agressive: combat entre espèce (forte composante sympathique, manifestations corporelles et vocales)

Hypothalamus et agressivité Rage simulée ou fausse rage: tous les signes de la colère pour une situation anodine.

Hypothalamus et agressivité Stimulation éléctrique de l’hypothalamus

Attaque agressive: médian Agression prédatrice: latéral

Mésencéphale et agressivité Hypothalamus transmet au tronc cérébral les signaux concernant les fonctions autonomes par 2 voies majeures: - Région latérale -> faisceau médian du télencéphale (medial forebrain bundle) projection sur l’aire tegmentale ventrale (agression prédatrice) - Région médiane -> faisceau longitudinal dorsal projection sur la substance grise périaqueducale (attaque agressive)

Noyaux amygdaliens et agressivité : agressivité associé au maintien d’une position dans la hiérarchie sociale Noyaux corticomédians

Stimulation électrique des noyaux basolatéraux -> voie amygdalofuge ventral -> hypothalamus -> tronc cérébral attaque agressive

Stimulation électrique des noyaux corticomédians -> voie stria terminalis -> hypothalamus -> inhibition sur l’agressivité d’attaque

Deux circuits possibles de l’agression

Sérotonine et agressivité

-Etude sur l’isolement (rat): diminution du taux de renouvellement de la sérotonine (synthèse, libèration,.): augmentation de l’agressivité. -Etude sur l’inactivation des récepteurs sérotoninergiques chez la souris: Souris « knockout » privées de l’expression d’un gène codant normalement pour un récepteur séroninergique par inactivation génétique souvent récepteurs 5-HT1A (moins d’explorations-anxiété) et 5-HT1B (agressivité dans des situations de stress (amygdale, sb grise PA

Renforcement et Récompense Expérience de Olds et Milner: Autostimulation chez le rat

Autostimulation: quelles structures doit-on stimuler? Pourquoi le rat répète-t-il l’autostimulation? Est-ce pour obtenir une sensation de plaisir?

Renforcement et Récompense Stimulation conduirait à une sensation positive. Les sites du cerveau associés à l’autostimulation sont nommés: Centre du plaisir.

Prudence! Notion de plaisir chez le rat? Le rat recherche peut-être plus de stimulation sans obtenir de la satifaction? Chez l’homme: les sites d’autostimulation ne sont pas synonymes de plaisir mais d’un sentiment de récompense anticipée (pas tjs agréable)

Dopamine et renforcement

Les sites d’autostimulation les plus efficaces sont dans le faisceau médian du télencéphale et de l’aire tegmentale ventrale riche en neurones dopaminergiques. Chez le rat, les agonistes dopaminergiques (ex:amphétamines) augmentent le taux d’autostimulation; les drogues bloquant les récepteurs dopaminergiques (ex: halopéridol) réduit l’autostimulation. Attention! Les études lésionnelles n’ont pas confirmé ses résultats.

Latéralisation corticale des fonctions émotionnelles et asymétrie hémisphèrique de la régulation de l’humeur

- Hémisphère gauche impliqué dans les émotions positives et Hémisphère droit les émotions négatives - Hémisphère droit est plus directement impliqué dans la perception et l’expression des émotions que l’hémisphère gauche