TP 5 les bases biologiques du plaisir

TP N°5 LES BASES BIOLOGIQUES DU PLAISIR Durée : 1 h 30 L’activité sexuelle procure une sensation de plaisir et de satisfaction ayant des bases biologiques. Problème : Quels sont les phénomènes cérébraux impliqués dans le plaisir sexuel ? Capacités et attitudes : Mettre en œuvre une méthode (démarche historique) et une utilisation de logiciel et une pratique documentaire pour mettre en évidence le système de récompense. 1ère partie : un centre nerveux particulier découvert par hasard. Document 1 : les expériences de J. Olds et P. Milner En vous appuyant sur l’exploitation des expériences présentées dans ce document, formulez une hypothèse sur l’origine du plaisir. 2ème partie : Les centres nerveux du plaisir chez l’Homme. 1‐ En vous appuyant sur http://www.med.harvard.edu/AANLIB/cases/caseNA/pb9.htm (voir les plans de coupe sur le document 2 du diaporama) repérez le septum dans le cerveau humain (choisir "CSF/Vascular", puis "septum pellucidum") afin de le figurer par un cercle sur le schéma de coupe sagittale du cerveau (polycopié). 2‐ L’IRMf (Imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle) permet de localiser les zones cérébrales significativement plus activées dans un contexte donné que dans une situation de contrôle. En vous appuyant sur l’exploitation des images suivantes avec le logiciel Eduanatomist (voir fiche technique et détail des conditions d’obtention et d’utilisation de ces images) :  IRMsujet13241anatRecompense  IRMsujet13241fonctionRecompense_ErotiqueSupControle  IRMsujet13241fonctionRecompense_ErotiqueSupArgent Produisez une image légendée du cerveau localisant les zones activées lors d’une récompense de type érotique. Vous utiliserez le site de Harvard pour identifier quelques uns des centres nerveux impliqués (amygdale : « amygdala », gyrus cingulaire antérieur : « anterior cingulate » , Noyau accumbens : « putamen », cortex préfrontal : « sup frontal g » (choisir "Brain hemispheric "), ainsi qu’ internet pour repérer l’aire tegmentale ventrale. Rq. Vous ne localiserez sur la coupe du cerveau uniquement les zones indiquées précédemment. 3‐ En utilisant le logiciel, et l’image : IRMsujet13241fonctionRecompense_conjonctionargentETerotique Montrez que certains centres nerveux sont activés dans tous types de récompense alors que d’autres ne le sont que lors d’une récompense de type érotique. 4‐ Les lésions de l’aire tegmentale ventrale (ATV) entraînent la perte de toute réactivité du rat face à une femelle. Cependant, l’implantation d’électrodes dans son septum le conduit encore à l’autostimulation. Exploitez ces informations afin d’établir les relations entre cortex sensoriel (centre nerveux nécessaire à l’intégration des informations sensitives que vous placerez arbitrairement dans le lobe pariétal (Site d’Harvard : sup pariétal g), ATV et septum. 5‐ Schématisez le trajet des informations sur la coupe de cerveau 3ème partie : La dopamine, neuromédiateur du plaisir. Exploitez les documents 3 et 4 afin de préciser la relation entre ATV et septum. Symbolisez cette nouvelle information sur le schéma. Finaliser le schéma fonctionnel obtenu Document 1 : Expériences historiques de James OLDS et Peter MILNER (1952) Milner est un chercheur très réputé pour ses études d'exploration des fonctions cérébrales. Sa principale méthode consistait à implanter des électrodes directement dans le cerveau de rats, d'y envoyer des décharges de diverses intensités et d'en voir les effets. La recherche de James OLDS, étudiant en thèse, consistait quant à elle à stimuler un centre supposé de la vigilance, situé en arrière de l'hypothalamus, afin de vérifier si l'on pouvait amener les rats à éviter certains coins de leur cage en les stimulant. L'expérience se déroulait à merveille : l'ensemble des rats stimulés avaient tendance à éviter les endroits « trop stimulants ». Tous, sauf un ! Contrairement aux autres, Jack, le rat « réfractaire » ainsi nommé, revenait systématiquement vers les endroits où les chocs électriques étaient administrés. Mieux que çà : plus l'intensité des chocs électriques était intense, plus Jack se dirigeait vers les zones où ils étaient administrés. Face à ce comportement « masochiste », OLDS entreprit de disséquer l'animal. Il découvrit alors qu'il y avait eu une erreur : l'électrode n'avait pas été implantée dans l'hypothalamus, mais dans une zone très proche, le septum. Fort de cette découverte, il entreprit de généraliser l'expérience et implanta une électrode dans l'aire septale de nombreux rats. Voir le protocole de l'expérience et les résultats obtenus dans les diapositives suivantes. Expérience d’auto‐stimulation chez un mammifère On implante dans une partie du cerveau du rat, le septum, une électrode reliée à un générateur électrique de faible intensité. On relie la commande du générateur électrique à une pédale sur laquelle le rat peut appuyer. On observe son comportement en présence de nourriture ou d’une femelle. Document 2 : Localisation des plans de coupe Document 3: observations expérimentales autour des molécules du plaisir 
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Au cours d'un protocole d'auto‐stimulation de l’ATV, on observe la libération de dopamine dans le noyau accumbens, Amygdale, le septum, le gyrus cingulaire; L'orgasme chez les mammifères est associé à une libération de dopamine; Les substances psychoactives (ex : tranquillisants majeurs) qui bloquent les récepteurs à la dopamine ou diminuent sa libération peuvent provoquer des pertes de plaisir sexuel. Document 4 Fiche technique du logiciel EduAnatomist et détail d’obtention des différentes images. Lancer le logiciel EduAnatomist Ouvrir l’image anatomique (IRMsujet13241anatRecompense) en cliquant sur le dossier (voire image ci‐contre) L’image s’affiche : On peut alors se déplacer dans chaque plan de coupe (curseur à droite des plans) et modifier la palette et le contraste de l’image en faisant varier les seuils inférieur et supérieur au niveau de l’interface. Les différents plans de coupe sont corrélés entre eux (le déplacement dans un plan entraîne un déplacement dans les autres plans). Cette corrélation est matérialisée par la croix rouge. Ouvrir pour superposition une des autres images fournies On peut alors faire varier la couleur de l’image dans l’interface (ex : Green‐White‐linear‐fusion ou Blue‐Red‐fusion…) Avec une souris à roulette on peut, en se plaçant sur un plan de coupe donné et en maintenant la roulette enfoncée puis en déplaçant la souris faire varier le plan de visualisation. L’image de volume restant fixe, on peut alors aller sur le curseur à droite du plan de coupe pour déplacer ce dernier. Ceci permet de visualiser, pour chaque plan de coupe, sa position dans le volume 3D de l’encéphale. « IRMsujet13241anatRecompense » correspond aux images du cerveau du sujet sur lequel ont été obtenue les IRMf. Le sujet est un homme, hétérosexuel, aimant l’argent. Les stimulations érotiques qu’il reçoit dans les enregistrements suivant sont des images de femme à connotation plus ou moins érotique. Les images retenues sont celles pour lesquelles le sujet évalue lui‐même un plaisir intense. Choisir la palette B‐W LINEAR Seuils : inf : 9 / Sup : 52 « IRMsujet13241fonctionRecompense_ErotiqueSupControle » a été obtenu en comparant l’activité cérébrale lors de la présentation d’images érotiques au sujet avec celle lors d’une situation de contrôle. N’apparaissent que les zones cérébrales significativement plus actives face à des images érotiques. Seuils : inf : 35 / Sup : 74 « IRMsujet13241fonctionRecompense_ErotiqueSupArgent » a été obtenu en comparant l’activité cérébrale lors de la présentation d’images érotiques au sujet avec celle lors celle lors de la présentation d’une récompense en argent. N’apparaissent que les zones cérébrales significativement plus actives face à des images érotiques que face à une récompense monétaire. Seuils : inf : 41 / Sup : 100 « IRMsujet13241fonctionRecompense_conjonctionargentETerotique » a été obtenu en comparant l’activité cérébrale lors de la présentation d’images érotiques au sujet avec celle lors de la présentation d’une récompense en argent. Les zones cérébrales qui apparaissent sont significativement plus actives à la fois face à des images érotiques et face à une récompense monétaire qu’en situation de contrôle. Seuils : inf : 41 / Sup : 100 Fiche technique : qu’est‐ce qu’une IRM ? 
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L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique non invasive d’imagerie médicale d’apparition relativement récente (début des années 1970) permettant d’obtenir des vues 2D ou 3D du corps vivant. L’IRM repose sur la résonance magnétique nucléaire (RMN). Son principe est le suivant : En appliquant sur une partie du corps un fort champ magnétique associé à une combinaison d’ondes électromagnétiques à haute fréquence (appelées ondes radio) et en mesurant le signal réémis par certains atomes (en particulier l’hydrogène), il est possible de déterminer la composition chimique et donc la nature des tissus biologiques en chaque point du volume auquel le champ magnétique a été appliqué. L’IRM fonctionnelle (IRMf) À partir des années 1990 a été mise au point la technique d’IRM fonctionnelle qui permet de mesurer l’activité des différentes zones du cerveau. La technique consiste à enregistrer des variations minimes et locales des propriétés (débit sanguin, oxygénation) du flux sanguin cérébral lorsque des zones du cerveau sont stimulées. La localisation des zones cérébrales activées est basée sur l’effet BOLD (Blood Oxygen Level Dependant), lié à l’aimantation de l’hémoglobine contenue dans le sang. « L’exploitation de ces données est inséparable de la compréhension des protocoles expérimentaux qui ont présidé à leur construction. Le protocole le plus simple consiste à acquérir une série d’images en condition ON (tâche sensorielle ou motrice par exemple) et une série en condition OFF (sans stimulation ou sans mouvement). A partir des images moyennes obtenues dans chaque condition, on construit alors une image de différence (pour chaque voxel (=pixel en 3D) un test de différence statistique représentatif est réalisé entre les conditions ON et OFF), cette image est appelée calque fonctionnel. Le calque fonctionnel est ensuite superposé à l’image anatomique correspondante pour une interprétation des régions cérébrales statistiquement actives ». Sources : http://fr.wikipedia.org/wiki/Imagerie_par_résonance_magnétique http://acces.inrp.fr/acces/ressources/neurosciences/methodes_etude_cerveau/irm_atomique_et_fonctionnelle
/irm_generalites/generalites‐sur‐lirm Correction
Superposition : IRMsujet13241anatRecompense (inf 9 /sup 52) avec IRMsujet13241fonctionRecompense_
ErotiqueSupControle (inf 35 / sup 74) et IRMsujet13241fonctionRecompense
_ErotiqueSupArgent (inf 41 / Sup 100) Coupe sagittale axe 86 (plein axe) pour observer légendes 1, 2, et 3 Coupe sagittale axe 103 pour observer la légende 5 Coupe sagittale axe 120 pour observer la légende 4 Coupe trans‐axial 118 pour les légendes 4 et 5 5 5
5 : Amygdale
Un exemple de production attendue :
Coupe sagittale
Remarque : la coupe proposée n'est pas la seule qui convienne...
Notion construite : On construit la notion de système de récompense : plusieurs aires cérébrales sont activées lors de la sensation de plaisir et non pas une seule zone comme le suggéraient les expériences historiques de stimulation (Olds et Milner, 1954)