Chapitre 1 Enjeux et méthodes des neurosciences fonctionnelles et cognitives... 1

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1 3337_06_TDM 29/10/03 15:48 Page XVII Table des matières Composition du Comité RST... Préface... Composition du groupe de travail... Présentation générale... V IX XIII XXVII General presentation... XXXIII Chapitre 1 Enjeux et méthodes des neurosciences fonctionnelles et cognitives... 1 Complexité du système nerveux Complexité «microscopique» Complexité «macroscopique» : organisation hiérarchique du cerveau... 3 Fonctions cérébrales et physiopathologie Neurosciences des grands systèmes de perception Neurosciences de la mémoire Neurosciences de l intention et de l action... 8 Langage et transmission du savoir Émergence lors du développement Apprentissage et dysfonctionnements du langage Neurosciences cognitives Neuro-informatique et réseaux de neurones formels... 13

2 3337_06_TDM 29/10/03 15:48 Page XVIII XVIII Neurosciences et maladies du système nerveux PARTIE I Recherches sur l organisation fonctionnelle du cerveau Chapitre 2 Les systèmes nerveux d invertébrés : modèles pionniers pour la compréhension des systèmes complexes Rôle pionnier des préparations de systèmes nerveux d invertébrés dans l élaboration des concepts de base de la neurobiologie actuelle Genèse des impulsions nerveuses Transmission neurale Diversité des propriétés neuronales Programmation centrale et réseaux de neurones Flexibilité et adaptabilité des réseaux neuronaux Bases cellulaires des fonctions «cognitives» élémentaires Place des laboratoires français Enjeux actuels Vers une neurophysiologie génétique? Vers une neurobiologie développementale Vers la compréhension des assemblées neuronales Chapitre 3 Biologie cellulaire de la construction et de l adaptabilité des réseaux neuronaux Domaine axonal et sécrétions des neurotransmetteurs Canaux ioniques potentiel-dépendants et libération de neurotransmetteurs Complexes SNAREs et transport vésiculaire Canaux ioniques axonaux et microdomaines membranaires Canaux calcium et zones actives Mise en place et stabilisation de la structure présynaptique Organisation et dynamique de la membrane post-synaptique Synapses excitatrices Synapses inhibitrices Adhésion synaptique et plasticité Polarité de la membrane neuronale et adressage des canaux ioniques et des récepteurs... 46

3 3337_06_TDM 29/10/03 15:48 Page XIX Table des matières XIX Pathologie de l excitabilité neuronale et de la biologie des récepteurs : liens avec la pathologie humaine Pathologie présynaptique Pathologie post-synaptique Perspectives Chapitre 4 La physiologie sensorielle Le système visuel Photorécepteurs Neurones centraux Perspectives Le système auditif L oreille interne Cellules réceptrices Neurones centraux Perspectives Le système vestibulaire Cellules réceptrices Neurones centraux Perspectives Les sensibilités somatiques La sensibilité cutanée Tact et plasticité corticale Les sensibilités proprioceptives Les sensibilités chimiques Exemple de l olfaction PARTIE II Fonctions cérébrales et leurs perturbations Chapitre 5 Physiologie et plasticité du contrôle moteur Activités motrices et structures nerveuses Les différentes structures nerveuses impliquées dans 73 le contrôle moteur Conception «segmentarisée» et hiérarchique du système nerveux Conception moderne plastique et dynamique Suppléances après lésion : plasticité et vicariance Restauration anatomique Vicariance... 80

4 3337_06_TDM 29/10/03 15:48 Page XX XX Neurosciences et maladies du système nerveux Pistes thérapeutiques : réorganisation du système nerveux après lésion du système nerveux central Réorganisation corticale après lésions hémisphériques Cortex sensitif et dystonies de fonction Le «générateur spinal de la marche» Le système propriospinal Chapitre 6 Les neurostéroïdes Biosynthèse des neurostéroïdes Mécanismes d action des neurostéroïdes Neurostéroïdes et réparation nerveuse Neurostéroïdes et mémoire Chapitre 7 Neurobiologie de la mémoire Fondamentaux Les systèmes de mémoire : des entités psychologiques et biologiques La plasticité cellulaire Lobe temporal médian, hippocampe, et syndrome amnésique Pathologie humaine Modélisation chez l animal Mécanismes de la mémoire dans le néocortex Autres systèmes cérébraux spécialisés dans l apprentissage et la mémoire Considérations générales, horizon des recherches Pour une approche dynamique de l apprentissage et de la mémoire Chapitre 8 Les états affectifs Le paradigme émotionnel et l évolution des vertébrés Les émotions et la psyché

5 3337_06_TDM 29/10/03 15:48 Page XXI Table des matières XXI Chapitre 9 Neurobiologie du sommeil et des insomnies L insomnie primaire Rappel physiologique Clinique de l insomnie primaire Physiopathologie de l insomnie primaire L insomnie des Épisodes Dépressifs Majeurs (EDM) Rappel physiologique Clinique des EDM Physiopathologie de l insomnie de l EDM Chapitre 10 Physiopathologie de la douleur : actualité et perspectives thérapeutiques Enjeux et complexité du problème L évaluation de la douleur Les réseaux de neurones qui génèrent la douleur L édification du message douloureux Les données récentes Perspectives thérapeutiques Agir à la périphérie Agir sur la moelle Favoriser les contrôles PARTIE III Neurosciences cognitives Chapitre 11 De la représentation de l action à la conscience de soi La représentation de l action Neuro-imagerie de la représentation motrice Les représentations partagées Conscience de l intention, conscience de soi La simulation mentale

6 3337_06_TDM 29/10/03 15:48 Page XXII XXII Neurosciences et maladies du système nerveux Chapitre 12 Les nouvelles interfaces des neurosciences intégratives et la neurorobotique Complexité et flexibilité fonctionnelle du traitement de l information dans le cerveau Interfaces cerveau-machines Thèmes communs à la robotique et aux neurosciences Perception de l espace et psychiatrie : un champ d application de la réalité virtuelle Chapitre 13 Neuro-imagerie : un enjeu vital pour les neurosciences Les outils de l imagerie et leur potentiel Les équipements lourds d imagerie Équipements semi-lourds et légers d imagerie Équipement informatique, traitement et analyse d images Importance des ressources humaines État des lieux Essor de l imagerie fonctionnelle à l étranger Essor et misères de l imagerie fonctionnelle en France 186 Proposition d actions Chapitre 14 Investigations chez le primate inférieur et analyses du cerveau humain Recherches sur les fonctions cognitives Recherches sur le comportement Pathologies neurodégénératives et atteintes neurologiques chez l homme PARTIE IV Pathologies du système nerveux Chapitre 15 Sur l évolution des méthodologies d analyse clinique neurologique : l exemple des maladies neuromusculaires Évolution vers une quantification rigoureuse des désordres cliniques

7 3337_06_TDM 29/10/03 15:48 Page XXIII Table des matières XXIII Évolution vers une meilleure reproductibilité des résultats des examens Évolution vers une précision plus grande de l analyse clinique et vers une révision nosographique Évolution vers une meilleure prise en compte de la personne malade Chapitre 16 Recherche et maladies neurologiques Handicap cognitif et pathologie cérébrale : exemple de la maladie d Alzheimer et des accidents vasculaires cérébraux La maladie d Alzheimer Aphasie et accidents vasculaires cérébraux (AVC) La maladie de Parkinson La sclérose en plaques Chapitre 17 Intérêt de l approche génétique des pathologies neurologiques : du gène à la fonction et à la thérapeutique Les retombées potentielles de l étude génétique des maladies neurologiques Quelques progrès récents L ataxie de Friedreich : du gène aux perspectives thérapeutiques Un concept nouveau : les maladies par expansion de polyglutamine La maladie de Parkinson expliquée par les formes familiales L apolipoprotéine E : un facteur de risque dans la maladie d Alzheimer Les étapes de la recherche génétique La quête des gènes Des gènes au traitement Chapitre 18 Susceptibilité génétique et affections psychiatriques Méthodologie clinique Méthodologie en génétique formelle et moléculaire

8 3337_06_TDM 29/10/03 15:48 Page XXIV XXIV Neurosciences et maladies du système nerveux 2.1. L héritabilité des affections psychiatriques Mutations ou polymorphismes? Analyses de liaison et d association La schizophrénie Les symptômes candidats Les endophénotypes dans la schizophrénie Les gènes ou régions chromosomiques en liaison avec la schizophrénie En conclusion La maladie maniaco-dépressive (MMD) Les régions chromosomiques en liaison avec la MMD L autisme Les gènes ou régions chromosomiques en liaison avec l autisme En résumé Affections psychiatriques et modèles animaux Perspectives Chapitre 19 Les épilepsies Diversité des épilepsies Recherches sur les épilepsies partielles de l enfant et de l adulte Modèles animaux Données humaines Épilepsies dites «généralisées primaires» ou sans lésions visibles Épilepsies de type «Absence» Épilepsies réflexes familiales Données génétiques Perspectives Chapitre 20 Recherche et enjeux en thérapie fonctionnelle du système nerveux Stimulations cérébrales Rationnel du développement de la méthode de neuromodulation cérébrale profonde dans la maladie de Parkinson État actuel des applications de la neuromodulation cérébrale Perspectives générales

9 3337_06_TDM 29/10/03 15:48 Page XXV Table des matières XXV 1.4. Perspectives et défis pour les stratégies de stimulations cérébrales Thérapies cellulaires Rationnel - Rappels scientifiques Contexte national et international Perspectives et défis futurs Thérapie génique Les différents concepts de thérapie génique in vivo et ex vivo Transgènes d intérêts pour les affections neurodégénératives Place de la France dans le domaine de la thérapie génique Perspectives et défis futurs Chapitre 21 La neuropharmacologie De l empirique au rationnel : 50 ans de neuropharmacologie Les antidépresseurs État des lieux Les systèmes opioïdes État des lieux Pharmacologie inverse, nouvelles approches Recommandations générales Rattraper le retard en physiologie fonctionnelle dans les neurosciences cognitives et computationnelles Favoriser la symbiose entre cliniciens et chercheurs en neurosciences Promouvoir la création d Instituts de recherches Informer le corps social General recommendations Making up for the evergrowing gap in functional physiology in cognitive and computational neurosciences. 298 Promotion of a symbiosis between clinicians and researchers in neurosciences Creation of research institutes Increase public awareness

10 3337_06_TDM 29/10/03 15:48 Page XXVI XXVI Neurosciences et maladies du système nerveux Composition du groupe de lecture critique Commentaires du groupe de lecture critique Académie nationale de médecine. La biologie cellulaire et la morphologie Association française de psychiatrie biologique. Recherche et maladies psychiatriques CNRS. Activation et imagerie fonctionnelle cérébrale Fondation pour la recherche médicale. Neurosciences et pathologies du développement cérébral Institut national de recherche en informatique et en automatique. Neurosciences Informatiques Mathématiques Physique Société française de neurologie. L état actuel de la recherche clinique en neurologie et en neuropédiatrie en France Présentation à l Académie des sciences