Default Mode Network (DMN) : Alzheimer, Schizophrénie et Autisme

Le réseau en mode par défaut « Default Mode Network » (DMN) peut être défini comme une base d’activité neuronale [1] qui se produit lorsque le sujet a des pensées qui ne sont pas dirigées vers un objectif. Il a été découvert à partir du degré de variation de la consommation d’oxygène dans un certain nombre de zones du cerveau, qui étaient activées lorsque les gens ne pensaient à « rien de spécial » (c’est important). Un autre facteur qui a été utilisé pour étudier ce réseau est la synchronie (le degré de coordination des fréquences émises par les neurones en raison de leur activité électrique). Pour faire une comparaison, imaginez que les anciennes radios à fréquence émettent dans le même accord (ou dans plusieurs qui sont couplées) et se déclenchent en même temps en communiquant à grande échelle.

Dans l’expérience DMN typique, on demande aux sujets de fermer les yeux et de ne penser à rien en particulier, juste pour rester éveillés. L’imagerie par résonance magnétique (ou d’autres techniques) est ensuite prise des zones du cerveau d’intérêt. Les sujets sont ensuite invités à effectuer une tâche qui nécessite des pensées et/ou des comportements orientés vers un objectif (une demande exécutive).

Ce sont les zones qui sont activées en situation de « repos » (DMN) :

Dans l’image, nous pouvons voir comment, en plus des zones bleu foncé, des lignes plus floues relient ces zones. Ce sont des étendues de matière blanche et nous font comprendre que les réseaux cérébraux sont configurés comme des réseaux du « petit monde » : des centres à grande échelle, distribués et connectés dans le cerveau. Ces réseaux évoluent avec la maturation, dans les premières années de vie ils ne présentent pas autant de cohésion [2]. Parmi les zones activées figurent :

• Le cortex préfrontal médial, une zone dans laquelle se situe, entre autres, les aires de Brodmann 9 et 10. Ces deux domaines ont été liés aux représentations de notre personnalité et de notre cognition sociale.
• Le precuneus (ventral), lié à la mémoire épisodique, à la conscience et au soi. Également avec des compétences visuo-constructives.
• Le lobe pariétal inférieur, lié au langage, à l’image corporelle et à l’identification des émotions. Aussi avec représentation spatiale.

Lorsque l’activité du cerveau est contrastée dans les deux situations (lorsque « vous ne pensez à rien » vs lorsque vous avez une pensée dirigée vers un objectif / une résolution de problème), vous obtenez une image similaire à celle ci-dessus. Les zones bleues correspondent aux zones activées lorsque la personne exécute une tâche (Work Network). Les zones en orange seraient le DMN. La chose intéressante est que l’exécution dans la tâche exécutive est corrélée avec une activation correcte du réseau de travail (« bleu ») et une atténuation correcte (qui n’est pas une désactivation) du DMN (« orange »). Avons-nous un exemple de la « double dissociation » recherchée en neuropsychologie ?

Vous ne pensez à rien en particulier ?

En fait, quand le chercheur demande qu’on ne pense à rien de particulier pendant un certain temps, on fait quelque chose. Tout d’abord, nous ne perdons pas conscience de nous-mêmes. En général, les sujets des expériences pendant cette condition expérimentale ont rapporté qu’ils pensent à eux-mêmes (soi, personnalité), à des choses qu’ils doivent faire (mémoire prospective) ou à des événements qui leur sont arrivés (mémoire épisodique). Même dans des concepts abstraits (concepts sémantiques) qui peuvent ou non avoir un lien.

Quel est le lien entre le DMN et la maladie d’Alzheimer ?

La maladie d’Alzheimer est un syndrome de déconnexion neuronale. Cette déconnexion affecte les petits réseaux mondiaux et leur communication à grande échelle. Dans le cas de la DMN, l’intégrité du réseau est impliquée par la détérioration du cortex cingulaire postérieur et donc la connectivité entre la région frontale médiale et le lobe pariétal inférieur. La conséquence est une activation incorrecte du DMN, mais aussi l’existence de réseaux « plus longs » et donc moins performants (cela dépend de la méthode avec laquelle le phénomène est étudié). Sporns [3] mentionne que le précuneus est également une zone particulièrement vulnérable au dépôt de protéine amyloïde.Le manque d’intégrité du DMN est un biomarqueur dans la maladie d’Alzheimer.

La conséquence cognitive de ceci est l’incapacité d’unir les contenus cognitifs de la section précédente : recherche intentionnelle dans la mémoire, perte de schémas spatiaux –corporels et non corporels–, perte de concepts abstraits, perte de personnalité. Tout cela au fur et à mesure.

Quel est le lien entre le DMN et la schizophrénie ?

La schizophrénie peut être conceptualisée comme un syndrome de déconnexion, de désintégration et de désynchronisation. Nous pouvons le voir dans les connexions fronto-temporelles, dues à des déficits structurels mais aussi à des déficits de connectivité dans la matière blanche à grande échelle et les réseaux de petit monde. La « matérialisation » de cela peut être vue sous différents aspects cognitifs. Pas seulement dans la mémoire de travail. Aussi une déconnexion du langage (mutisme, intrusion de la rumination lors de l’exécution d’une tâche, écholalie, discours désagrégé, etc.), de la personnalité, de la conscience, de la pensée ou du schéma corporel.

Dans la schizophrénie, il existe également des altérations de l’efficacité des réseaux cérébraux à grande échelle. Quel est l’effet sur le DMN ? C’est double. Il y a un déficit dans l’inhibition de la DMN. Et lorsqu’il y a une suppression incorrecte du DMN, le réseau « de travail » ne fonctionne pas correctement [4]. Ainsi, par exemple, les intrusions typiques de certains schizophrènes lors de l’exécution des AVQ pourraient survenir.

Quel est le lien entre le DMN et l’autisme ?

Dans l’autisme, de manière générale, on peut dire qu’il existe également une suppression incorrecte du DMN, en plus d’une faible activité générale de ce réseau et de mauvais processus d’auto-référence. De plus, et contrairement aux syndromes précédents, il pourrait exister un profil contraire dans lequel les petits réseaux mondiaux seraient surconnectés, produisant une non-différenciation des réseaux à grande échelle. Cela engendre une perte d’intégration des processus dans lesquels ils interviennent.

Pour en savoir plus:

[1] Raichle, M.E., MacLeod, A.M., Snyder, A.Z., Powers, W.J., Gusnard, D.A., & Shulman, G.L. (2001). Un mode de fonctionnement du cerveau par défaut. Actes de l’Académie nationale des sciences, 98 (2), 676-682. doi: 10.1073/pnas.98.2.676

[2] Fair, D.A., Cohen, A.L., Dosenbach, N.U.F., Church, J.A., Miezin, F.M., Barch, D.M., Raichle, M.E., et al. (2008). L’architecture mature du réseau par défaut du cerveau. Actes de l’Académie nationale des sciences des États-Unis d’Amérique, 105 (10), 4028-4032. doi: 10.1073/pnas.0800376105

[3] Sporns, O. (2011) Réseaux du cerveau. Ed. MIT

[4] Whitfield-Gabrieli, S., Thermenos, H. W., Milanovic, S., Tsuang, M. T., Faraone, S. V., McCarley, R. W., Shenton, M. E., et al. (2009). Hyperactivité et hyperconnectivité du réseau par défaut dans la schizophrénie et chez les parents au premier degré des personnes atteintes de schizophrénie. Actes de l’Académie nationale des sciences, 106 (4), 1279-1284. doi: 10.1073/pnas.0809141106

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