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La seconde vie du saumon mort

Publié par Laurent Vercueil, le 4 décembre 2017   520

Xl saumon poisson

Pour comprendre le titre étrange de cet article, il faut connaître l’histoire du saumon mort qui pensait encore (ici, par exemple). Cette histoire remonte à 2009, mais elle fait encore des vagues, au point que des années plus tard on se rend compte qu’il bouge encore, le saumon mort

D’une autre façon, mais toujours aussi vigoureusement.

Reprenons pour ceux qui ont sauté une étape : en 2009, Craig Bennett et ses collègues présentèrent une communication originale au congrès mondial des spécialistes de l’imagerie cérébrale fonctionnelle. C'est un euphémisme de dire qu'elle a suscité l'intérêt des congressistes. Les chercheurs avaient installé un saumon atlantique dans l’antenne d’une IRM, tout en lui confiant une tâche de cognition sociale. Le principe est de mesurer l’activité cérébrale du salmonidé telle que traduite par les variations du signal BOLD corrélées statistiquement à la présentation de la tâche. Nul n’ignore que le saumon est tout ce qu'il y a de plus mort, et que, même vivant, il eut été improbable que la consigne revêtît une quelconque signification pour lui (mais va savoir, avec le saumon).

Cependant, voilà qu'en réalisant le traitement statistique des variations de signaux les chercheurs trouvent une activation localisée dans le cerveau du saumon mort. Lorsque le saumon est censé être engagé dans une tâche de prise de perspective sociale (la personne d'une situation sociale est-elle incluse ou rejetée par les autres protagonistes ?), le cerveau et la moelle épinière du saumon s'activent, si l'on en croit la tâche rouge qui signale la variation statistiquement significative. C’est un saumon mort qui pense encore ! D’où la communication provocatrice des chercheurs facétieux.

Le but des auteurs n’était cependant aucunement ésotérique. Le but était d’alerter sur le risque des comparaisons multiples dans le cas de variations d’un signal constitué, en l'occurence, de bruit statistique.  Rechercher une corrélation entre deux évènements (la réalisation d’une tâche et une variation dans un signal) est au principe de l’imagerie fonctionnelle. En IRM, cette corrélation est mesurée avec une résolution qui est définie par le voxel, l’unité spatiale de l’information. Il y a un intérêt évident à traiter un grand nombre d’informations car cela permet de disposer de données précises sur la localisation des structures impliquées ou associées à la tâche étudiée. Mais, plus vous recherchez une association entre deux évènements, plus il existe un risque que l’association que vous constatiez ne soit liée qu’au simple hasard. C’est le problème plus général des comparaisons multiples et du risque de faux positifs. De fait, aussitôt que les chercheurs appliquèrent les facteurs correctifs des comparaisons multiples, le saumon devint silencieux. Comme tout bon saumon mort qui se respecte.

 (en passant, ce fameux saumon mort valu un Prix IgNobel aux auteurs de l'étude, ce qui donne un peu une idée des ressources de l'animal dont on aurait tort de croire que la mort a mis fin aux propriétés les plus intéressantes...)

 D'ailleurs, voici qu'en 2017, un nouveau saumon mort sort du placard. 

Mais peut-être est-ce le même...

Cette fois, il s’agit d’une étude portant sur la connectivité fonctionnelle mesurée par IRMf de repos chez des patients ayant subi une déconnexion anatomique du lobe temporal (2). Cette déconnexion était justifiée par la cure chirurgicale d’une épilepsie temporale pharmaco-résistante. Déconnecter le lobe temporal permet de circonscrire les crises dans une région n’ayant plus d’influence sur le fonctionnement global du cerveau. Isoler le foyer épileptique du reste. 

L’étude concernait cinq patients adultes avec déconnexion chirurgicale du lobe temporal. Le neurochirurgien ayant suspendu son geste au moment de prélever la pièce opératoire, celle-ci est laissée en place et conserve son irrigation vasculaire, avec un apport en oxygène et en substrat énergétique, et donc, un métabolisme physiologique propre. Les patients ne présentaient plus de crises cliniques. L’étude IRM consistait à étudier les corrélations des activités spontanées de repos des différentes régions cérébrales. La connectivité fonctionnelle est suggérée par la présence d’une corrélation entre les activités d’aires cérébrales distinctes. Elle est censée s’appuyer sur une connectivité anatomique. 

Mais la déconnexion fonctionnelle peut-elle survivre à la déconnexion anatomique ? La connectivité fonctionnelle qui reflète la corrélation des activités neuronales entre différentes régions cérébrales peut-elle se dispenser des relations anatomiques ? Aussi incroyable que cela puisse sembler, la réponse apportée par cette étude est « oui ». L’activité recueillie dans le lobe temporal déconnecté est corrélée à celle du reste du cerveau, comme en témoigne la présence d’un signal BOLD corrélé au sein du tissu déconnecté.

Avant même sa publication effective, l’étude a suscité un commentaire dans la revue Brain (3) reprenant et discutant des arguments fameux du saumon mort. Les comparaisons multiples peuvent expliquer qu’un site déconnecté présente des variations du signal fortuitement corrélées à des activités enregistrées à distance. S’agirait-il donc de faux positifs dus à l’imprudence des auteurs dans la détermination des seuils de significativité statistique ? C’est vraisemblable, mais le fait est que le couplage fonctionnel à distance pourrait aussi relever de mécanismes communs vasculaires ou métaboliques, s’affranchissant des faisceaux de substance blanche. La région déconnectée est toujours alimentée par un pédicule artériel, avec un débit sanguin qui n’est pas indépendant du réseau plus global. Les facteurs métaboliques circulants, la composition du sang artériel sont des facteurs étroitement partagés entre zone déconnectée et reste du cerveau. Alors, la réduction du seuil de détection des variations significatives pourrait inversement conduire à ignorer des réponses d’origine cérébrale : de faux faux-positifs, par exemple. Il n’est pas impossible que certaines corrélations fonctionnelles relèvent de facteurs non strictement neuronaux.

A ce jour, l’article de Warren et al. n’est toujours pas paru mais est disponible en prépublication sur un site spécialisé (2). Il est remarquable qu’un article non paru ait déjà fait l’objet d’un commentaire dans Brain. Probablement parce que, de quelque façon que l’on interprète son résultat, il peut éclairer la science de deux leçons importantes :

  1. C’est un faux positif qui souligne la persistance d’un risque élevé d’excès d’identification dans les études en IRMf. 
  2. C’est un vrai positif qui souligne la contribution des mécanismes non neuronaux dans la connectivité fonctionnelle.

Dans les deux cas, c'est bigrement intéressant. 


Références

(1)  Bennett CM, Baird AA, Miller MB, Wolford GL. Neural correlates of interspecies perspective taking in the post-mortem Atlantic salmon: an argument for proper multiple comparisons correction. J Serendipitous Unexpected Results 2009; 1: 1–5.

(2) Warren DE, Sutterer MJ, Bruss J, Abel TJ, Jones A, Kawasaki H, et al. Surgically disconnected temporal pole exhibits resting functional connectivity with remote brain regions. BioRxiv preprint April 2017. https://doi.org/10.1101/127571.

(3) Lyon Louisa. Dead Salmon and voodoo correlations : should we be sceptical about functional MRI ? Brain 2017 ;140 :1-5

(Ce post est une version modifiée d'un article à paraître du même auteur)