Une nouvelle étude montre que les spermophiles en hibernation sont capables de récupérer rapidement l'ensemble de leur cerveau lorsqu'ils se réveillent après avoir subi des « lésions cérébrales » similaires en hiver. Cette étonnante neuroplasticité devrait fournir de nouvelles idées pour la guérison humaine après un accident vasculaire cérébral. Des résultats pertinents ont été publiés dans JNeurosci, une revue de l'American Society for Neuroscience. Les résultats ci-dessus confirment pour la première fois que les modifications de la structure neuronale du cortex visuel primaire des écureuils pendant l'hibernation sont réversibles.
Hendrikje Nienborg, auteur de l'article et scientifique au National Eye Institute des États-Unis, a déclaré que des études antérieures sur les zones de traitement tactile du cerveau de l'écureuil (y compris l'hippocampe, le cortex somatosensoriel et le thalamus) ont suggéré l'existence de mécanismes de neuroplasticité similaires. Dans cette expérience, l’équipe de recherche s’est concentrée sur l’état d’hibernation (période d’hibernation profonde) et la courte période d’éveil de 12 à 24 heures afin de comparer les changements dans la structure des deux types de neurones à différents stades.
Lorsqu'un écureuil local entre en hibernation, sa température corporelle baisse considérablement, sa fréquence cardiaque chute à quelques fois par minute seulement, son métabolisme ralentit considérablement, sa respiration est presque imperceptible et son activité cérébrale devient extrêmement silencieuse, comme si l'animal tout entier était passé en « mode vol ». D'un point de vue neurologique, cet état est similaire à celui du cerveau des patients humains victimes d'un AVC, où les cellules cérébrales reçoivent des apports d'oxygène et de nutriments considérablement réduits, mais la principale différence est que les cellules cérébrales des écureuils sont capables de reprendre leur fonction normale après la fin de l'hibernation. Les chercheurs pensent que comprendre comment les écureuils « ressuscitent avec du sang plein » après une basse température prolongée et un faible apport d'oxygène devrait fournir des indices importants pour la guérison humaine après des maladies neuronales telles que les accidents vasculaires cérébraux, et promouvoir l'exploration de l'objectif du « Saint Graal » consistant à « utiliser les propres mécanismes du corps pour réparer les neurones endommagés » dans la recherche sur les accidents vasculaires cérébraux.
Dans le cadre d'expériences spécifiques, les scientifiques ont disséqué le cerveau d'écureuils terrestres en hibernation et ont observé les différentes réponses de deux types de neurones pendant l'hibernation profonde et l'intervalle d'éveil. Il a été constaté qu’un type de neurones subissait des changements structurels importants au cours d’une hibernation profonde et que ces changements étaient en grande partie revenus à leur état d’avant l’hibernation environ 90 minutes après le réveil des écureuils. Plus frappant encore, lorsque les chercheurs ont réévalué six mois plus tard, il était presque impossible de dire, à partir de la structure neuronale, que l'écureuil avait déjà hiberné. Des recherches antérieures ont également montré que les écureuils en hibernation présentaient des niveaux de liaison considérablement augmentés de la « petite protéine de modification de type ubiquitine » (SUMO). Ce processus est appelé SUMOylation et on pense qu’il protège les cellules cérébrales des dommages.
"Nous savons déjà que ces changements structurels affectent la façon dont les neurones communiquent entre eux et sont étroitement liés à la capacité d'apprentissage et à la récupération après des affections telles qu'un accident vasculaire cérébral", a déclaré Nienborg. Elle a souligné qu'il est passionnant de voir un mécanisme de changement de structure cérébrale aussi rapide et réversible chez les animaux en hibernation, car une fois ses bases moléculaires et fonctionnelles clarifiées, il pourrait y avoir une opportunité « d'emprunter » des mécanismes similaires au cerveau adulte humain à l'avenir, le rendant plus « plastique » pendant les étapes critiques telles que la guérison d'un accident vasculaire cérébral.
À l’échelle mondiale, les accidents vasculaires cérébraux constituent actuellement la troisième cause de décès et une cause importante d’invalidité à long terme. Environ 80 % de ces accidents vasculaires cérébraux sont des accidents vasculaires cérébraux ischémiques, dans lesquels des caillots sanguins bloquent la circulation sanguine, empêchant les tissus cérébraux d’obtenir suffisamment d’oxygène et déclenchant la mort cellulaire. La guérison humaine après un accident vasculaire cérébral repose principalement sur l’établissement de nouvelles connexions neuronales et la réorganisation des réseaux neuronaux existants. Ce processus aide les patients à retrouver progressivement des fonctions clés telles que la déglutition, le langage et la marche. Nienborg a déclaré qu'à mesure que cette étude révèle davantage les voies de changement structurel spécifiques des neurones d'écureuil en hibernation, la communauté scientifique aura également une meilleure idée des directions sur lesquelles se concentrer ensuite.
"Nous avons déjà une compréhension assez approfondie de la manière dont les différentes régions du cerveau soutiennent le traitement de l'information visuelle", a-t-elle déclaré. "Par conséquent, continuer à explorer les changements fonctionnels du système visuel pendant l'hibernation et l'éveil dans le cerveau de l'écureuil terrestre constituera probablement une étape de recherche importante dans la prochaine phase." Cette recherche a été officiellement publiée dans JNeurosci et a été évaluée par des pairs et vérifiée, jetant les bases de futures recherches sur la réparation neuronale utilisant des animaux en hibernation comme modèles.