Courir comme un poulet sans tête… Mais comment un gallinacé peut-il, la tête à peine tranchée, se lancer dans une course effrénée, certes fugace ? La clé de l’énigme, trouvée au début du XXe siècle, se niche dans la moelle épinière. Car si l’infortuné volatile, une fois décapité, peut sprinter, c’est parce qu’un réseau de neurones, logé dans ses vertèbres, fonctionne de façon autonome – même s’il est privé des commandes envoyées par l’encéphale et des stimuli sensoriels périphériques.
Ce « réseau locomoteur spinal » continue d’être actif, même une fois la liaison nerveuse avec le cerveau interrompue, par exemple à la suite d’un traumatisme de la moelle épinière. Il peut produire des influx nerveux rythmiques qui activent de façon coordonnée des neurones (« motoneurones ») qui, à leur tour, stimulent les muscles de la jambe. Grâce à ce réseau, la moelle épinière joue un rôle central dans la coordination rapide, l’adaptation et l’automatisation de la marche.
Chez les patients paraplégiques, « toutes les neuroprothèses spinales utilisées, pour rétablir une forme de locomotion, reposent sur la stimulation de ce réseau », explique Erwan Bezard, neuroscientifique à l’université de Bordeaux (Inserm-CNRS).
Mais la moelle épinière accomplit des prouesses plus étonnantes encore. Elle apparaît dotée de capacités d’apprentissage moteur et de mémorisation… indépendantes du cerveau ! Des capacités mises en lumière chez la souris, dans la revue Science du 11 avril, par une équipe belge et japonaise. Mieux encore, les chercheurs ont identifié et caractérisé les deux types de neurones qui assurent, respectivement, cet apprentissage et cette « mise en mémoire ».
« Plus qu’un simple tube »
« La moelle épinière est trop souvent considérée comme un simple tube qui transmet les informations entre le tronc cérébral et les muscles qui réalisent les mouvements, déplore Simon Lavaud, le doctorant français qui a réalisé l’essentiel des expériences, à l’université catholique de Louvain (KU Leuven, Belgique). Notre étude montre qu’elle fait bien plus que cela. »
On sait depuis 1962 que, chez des insectes sans tête, les pattes peuvent être entraînées à éviter des signaux externes. Dans les années 1990, un phénomène analogue a été observé chez la grenouille et le rat. L’équipe de Louvain s’est ici attachée à démonter les rouages de cette mécanique. Avec deux objectifs : « comprendre les fondements de l’automaticité des mouvements de personnes en bonne santé et améliorer la récupération des patients qui ont subi une lésion de la moelle épinière », explique Aya Takeoka, qui a coordonné l’étude et qui travaille aujourd’hui au centre Riken de recherche sur le cerveau, au Japon.
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