Beaucoup de gens pensent à leur cerveau comme à un ordinateur rempli de micro-puces et de fils, comme à un entrepôt rempli de souvenirs et de choses apprises, comme à une horloge avec des millions de mécanismes intimement liés les uns aux autres, il est donc incroyable de penser que quelqu’un peut vivre avec beaucoup moins que cela, avec un seul hémisphère cérébral. Et oui, cela peut arriver. C’est rare mais il existe quelques dizaines de personnes qui vivent sans une grande partie de leur cerveau, la moitié ou même moins.
Ces personnes ne sont pas nées comme ça. Le plus souvent, elles ont eu une maladie dans l’enfance, comme l’encéphalite de Rasmussen, où les crises d’épilepsie sont très fréquentes. On peut imaginer l’épilepsie comme un orage électrique, qui se déclenche d’urgence dans une zone particulière du cerveau et se propage dans le cerveau comme s’il s’agissait de nuages qui avancent et libèrent des éclairs. Lorsque ce train d’impulsions atteint une zone particulière, les neurones de cette zone commencent à tirer et l’orage continue à se propager. Ainsi, lorsque la vague de chocs électriques atteint la zone du cerveau impliquée dans les mouvements, le cortex moteur, de nombreuses contractions musculaires rapides sont produites dans différentes zones du corps et des convulsions apparaissent.
Il existe de nombreuses épilepsies qui répondent bien aux médicaments et sont parfaitement contrôlées, mais il y a toujours eu un pourcentage dit réfractaire, qui ne répond pas aux traitements, et d’autres maladies où le tissu cérébral est endommagé. Les crises peuvent être si fréquentes que l’enfant, car dans ces cas nous parlons d’enfants, ne peut pas se développer normalement parce que le cerveau n’est jamais au repos, ou fait une crise ou se remet d’une crise. Une solution est de détruire le foyer épileptique, le point de départ, mais s’il ne peut pas être identifié et que le cerveau est endommagé par les crises, une autre possibilité est d’enlever une grande zone.
Une étude récente 1 de Kliemann et al, de novembre 2019, a analysé le cerveau de six personnes ayant subi cette opération, un hémisphère cérébral avait été retiré, ce qu’on appelle une hémisphérectomie. Les résultats ont été comparés à ceux de six autres adultes en bonne santé qui ont également subi des scanners et à une base de données qui comprenait les résultats de 1 500 autres adultes en bonne santé, dont l’âge moyen était de 22 ans.
Le plus jeune patient avait trois mois au moment de l’opération tandis que le plus âgé avait 11 ans. Les six patients avaient tous souffert de crises d’épilepsie depuis leur plus jeune âge, l’un d’entre eux ayant eu les premières crises quelques minutes après sa naissance. Pour quatre d’entre eux, le côté droit du cerveau a été enlevé, tandis que pour les deux autres, il s’agissait du côté gauche. Les causes étaient variées : dans deux cas, il s’agissait d’un accident vasculaire cérébral autour de la naissance, dans trois autres, de l’encéphalite de Rasmussen, qui provoque de l’épilepsie et des lésions cérébrales, et dans le sixième, d’une dysplasie corticale.
Les six patients se sont portés volontaires pour une IRM fonctionnelle, une technique qui permet de visualiser le cerveau en fonctionnement avec une bonne résolution spatiale et temporelle, au centre d’imagerie cérébrale du California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena. Les résultats ont été comparés à ceux de six autres adultes en bonne santé qui ont également été scannés et à une base de données comprenant les résultats de 1 500 autres adultes en bonne santé, âgés en moyenne de 22 ans. Ce qui a attiré l’attention, c’est que ces personnes, qui avaient maintenant une vingtaine ou une trentaine d’années, fonctionnaient remarquablement bien, avaient un emploi, leurs fonctions langagières étaient normales et lorsqu’on les mettait sur le scanner, elles discutaient comme n’importe quelle personne normale.
Les chercheurs ont divisé le cerveau en 400 zones, 200 dans chaque hémisphère, et ont établi sept réseaux fonctionnels. Le même schéma de tracés observé chez les personnes en bonne santé pouvait être facilement distingué chez les personnes ayant un demi-cerveau. La deuxième phase consistait à vérifier si la même personne était de nouveau scannée après un certain temps et si, chez la même personne et pour la même tâche, le même schéma d’activité était observé, ce que l’on appelle l’empreinte digitale. Le résultat de cette deuxième partie de l’étude est que les schémas d’activité étaient cohérents dans le temps. C’est sur cette base que l’étude finale a été menée, pour voir si les réseaux fonctionnels des participants ayant un demi-cerveau étaient identiques ou différents de ceux des personnes en bonne santé.
Dans le cerveau, il existe une série de réseaux neuronaux, de circuits fonctionnels qui seraient le substrat de nos émotions, de la cognition, du comportement. Les chercheurs se sont particulièrement intéressés à l’activité cérébrale dans les réseaux qui régulent la vision, le mouvement, les émotions et la pensée, ce qu’on appelle les processus cognitifs. Étant donné que les réseaux neuronaux dédiés à une seule fonction de régulation s’étendent souvent sur les deux hémisphères, l’équipe de recherche s’attendait à observer une activité neuronale plus faible chez les patients ayant subi une hémisphérectomie, mais ce ne fut pas le cas. Le groupe de scientifiques a pu reconnaître les mêmes réseaux chez les patients ayant subi une hémisphérectomie et la conclusion principale et surprenante est que les six personnes opérées et les témoins ont montré des connexions puissantes et similaires entre les régions les régions du cerveau qui sont typiquement affectées au même réseau fonctionnel. Cependant, la connectivité entre les régions de plusieurs réseaux différents était beaucoup plus importante chez tous les participants ayant subi une ablation d’un hémisphère et entre tous les réseaux que chez les personnes témoins. Ces témoins étaient semblables pour ce qui est du niveau d’intelligence, de l’âge, de la préférence de la main, c.-à-d, s’ils étaient gauchers ou droitiers, et le sexe.
Les médecins avaient déjà constaté que les patients ayant subi une hémisphérectomie fonctionnaient à un excellent niveau, mais ce qui a surtout attiré l’attention, c’est le haut degré de compensation observé dans l’étude de neuro-imagerie. Tous les patients, même ceux qui avaient subi une ablation de l’hémisphère gauche, où sont situées les zones liées à la parole de la plupart des gens, comme les aires de Broca ou de Wernicke, ont pu parler. Il semble que la zone de la parole soit déplacée d’un hémisphère à l’autre après l’opération. Si l’hémisphère gauche est absent ou endommagé, la zone de la parole est située dans l’hémisphère droit. Ces résultats soutiennent l’hypothèse selon laquelle un système partagé de réseaux fonctionnels rend la cognition possible et suggère que les interactions entre les différents réseaux peuvent être un aspect clé de la réorganisation fonctionnelle après une hémisphérectomie.
Ces résultats étaient inattendus et intéressants car des lésions beaucoup plus petites produites par un accident vasculaire cérébral, un accident, une tumeur ou d’autres raisons provoquent des effets dévastateurs. Cette grande capacité de récupération repose probablement sur deux aspects : le cerveau possède de nombreux systèmes redondants et, ce qui est peut-être plus frappant, il possède une énorme capacité d’adaptation et de flexibilité, que l’on appelle la plasticité neuronale. Il serait donc important de comprendre comment le cerveau met en branle ces processus réparateurs ou compensatoires, afin de mettre en place des stratégies qui améliorent les perspectives de ces traitements.