Un cycle continu chez l`homme

ÉDITO
Vous considérez peut-être l’amour comme un trésor à découvrir,
à protéger, un phénomène puissant, extraordinaire, presque
magique...Rassurez-vous, la chimie et la biologie ne vous
contrediront pas !
L’amour est une émotion complexe et, derrière les ressentis
amoureux, se cache une multitude de molécules et de réactions
chimiques. L’exposition « La chimie de l’amour » invite à faire un
petit tour d’horizon de ce qui se passe chez l’humain amoureux,
dans son corps, ses organes et ses cellules. Quel est « l’équipement » nécessaire pour vivre la chimie de l’amour ? Qu’est-ce que
le coup de foudre ? Peut-on contrôler le désir ou être dépendant au
plaisir ? Qu’est-ce qui fait durer le sentiment amoureux ? Quelles
réactions permettent la maturation des gamètes, leur rencontre et
la course à la vie ? Des questions que les plus curieux se posent et
qui sont aussi à la base de recherches en sciences de la vie et de la
santé menées dans les laboratoires de l’Inserm.
Grâce à l’essor des techniques de neuro-imagerie, les scientifiques
cherchent à révéler les structures cérébrales impliquées dans
la réponse émotionnelle. Il est ainsi possible de voir quelle(s)
structure(s) du cerveau nous font avoir peur, être joyeux, mais
aussi celles impliquées dans des émotions plus complexes, telles
que l’embarras, la compassion ou l’empathie.
Par ailleurs, les chercheurs de l’Inserm travaillent aussi dans
le domaine de l’influence de l’environnement sur notre santé et
notamment sur la fertilité humaine. L’objectif : comprendre les
évolutions hormonales au cours de la vie, l’impact de la nutrition ou
de certaines substances chimiques pour mieux nous préserver et
contrecarrer les effets perturbateurs potentiels. Enfin, la recherche
contribue également à perfectionner et à développer les techniques
de procréation médicalement assistée pour permettre à certains
couples en désir d’enfant de franchir les obstacles qu’ils peuvent
rencontrer.
Pour accompagner l’exposition, voici un petit guide qui vous donnera de plus amples informations sur les mécanismes complexes
de l’amour.
Bonne lecture !
Disc - Inserm
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LA MESSAGERIE DE L’AMOUR
La plaque tournante de cette messagerie est l’axe hypothalamohypophysaire qui assure le lien entre le cerveau et l’ensemble
des fonctions de notre corps.
Hypothalamus
L’hypothalamus est la partie du cerveau qui reçoit et trie tous les
signaux sur l’état de notre corps et de notre environnement. À chaque
instant, il est informé par exemple des quantités d’énergie disponibles dans le corps, du niveau d’hydratation, des infections, de
l’heure qu’il est, de notre âge, du niveau de stress, du danger, de nos
attentes... Il trie l’ensemble de ces informations et régule les grandes
fonctions de notre organisme et nos comportements. Il est ainsi impliqué dans la soif, la faim, la température, l’activité sexuelle, l’attachement, les émotions, etc.
Hypophyse
L’hypophyse est une glande localisée à proximité immédiate de l’hypothalamus qui lui envoie ses ordres. Elle sécrète alors les hormones
spécifiques pour la transmission du message au reste du corps. Elle
assure la communication entre le cerveau, les glandes et les organes,
grâce aux nerfs, au sang et à la lymphe*.
Rétrocontrôle
Si la quantité d’une hormone dans le sang est trop élevée, celle-ci
enverra à l’hypothalamus un signal d’arrêt pour sa production et
inversement si la quantité est trop faible. C’est ce qu’on appelle le
rétrocontrôle. Le corps tente toujours de conserver un équilibre
intérieur entre les différents paramètres physico-chimiques (taux de
sucre, température, sel…) de l’organisme. Ce processus est appelé
homéostasie.
*La lymphe
C’est un liquide filtré à partir du sang qui contient des globules
blancs mais pas de globules rouges. Ce liquide baigne les organes
et revient dans la circulation par l’intermédiaire d’un réseau : les vaisseaux lymphatiques.
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Complexe hypothalamo-hypophysaire
Hypothalamus
Hypophyse
Rétrocontrôle
FSH
&
LH
Hormones
Ovaires chez la femme
Testicules chez l’homme
Les hormones sexuelles
Les organes reproducteurs de l’homme et de la femme sont différents
et ne sécrètent pas les mêmes hormones : les testicules sécrètent de
la testostérone, les ovaires de la progestérone et des œstrogènes.
Pourtant, dans les deux cas, l’activité est régulée par l’axe hypothalamo-hypophysaire via les deux mêmes messagers chimiques : l’hormone folliculostimulante (FSH) et l’hormone lutéinisante (LH).
Le messager est le même chez l’homme et chez la femme mais la
réponse est différente car les cibles sont différentes.
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L’HISTOIRE D’UNE RENCONTRE
Notre corps émet naturellement certaines molécules qui en racontent
long sur nous à qui pourra les capter et les interpréter ! Parmi ces
molécules, celles qui composent notre odeur et les phéromones.
Des phéromones identifiées chez les humains
Les phéromones sont des messagers chimiques très proches des hormones, à la différence qu’elles sont sécrétées à l’extérieur du corps.
Elles sont notamment transportées par la salive, la transpiration,
ou les urines. Elles permettent une communication chimique entre
deux individus d’une même espèce. Très actives, une petite quantité
suffit, ce qui les rend difficiles à étudier ! Peu de phéromones ont
été identifiées chez les mammifères. Les phéromones sexuelles humaines sont l’androsténol trouvée dans la transpiration des hommes,
et les copulines présentes dans les sécrétions vaginales.
Des effets troublants
Un phénomène surprenant : quand des femmes vivent ensemble,
elles ont leurs règles au même moment, leurs cycles ovariens se synchronisent. Ce serait une manifestation de l’effet des phéromones,
mais aucune substance n’a pour le moment été identifiée.
Ce que racontent nos odeurs
Les odeurs jouent un rôle dans la séduction, elles « parlent » de nous
à celui ou celle qui nous sent. Elles changent avec notre état de stress
par exemple. Et ce n’est pas tout, des études menées auprès de différents animaux dont l’homme, permettent d’élaborer une théorie :
nous pourrions analyser des gènes de l’autre en le sentant. Il se pourrait alors que cette lecture génétique favorise le rapprochement de
partenaires dont les systèmes immunitaires seraient complémentaires.
Organe voméro-nasal
Chez les mammifères, l’organe voméro-nasal est le récepteur des
phéromones. Il est situé sous la surface du nez. Dans l’espèce humaine, cet organe est présent mais ne semble pas fonctionnel : il est
réduit et aucun nerf ne le relie au cerveau. C’est pour cela que l’action
des phéromones chez l’homme a longtemps été remise en question.
Cependant, rien n’est aussi simple. Il semblerait que des phéromones
puissent agir autrement que sur cet organe, notamment au niveau
des nerfs olfactifs, ce qui relance la recherche de leurs actions dans
l’espèce humaine.
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Comparaison des organes voméro-nasaux
de la souris et de l’humain
Bulbe olfactif
Cavité
nasale
Organe voméro-nasal
Épithélium olfactif
Système nerveux central
Cortex olfactif
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DES ÉMOTIONS PLEIN LA TÊTE
L’approche scientifique des émotions est un domaine récent. Il a
fallu dépasser leur caractère très subjectif, propre à chacun, pour
trouver les moyens de proposer une approche expérimentale et
commencer à définir les émotions sur des critères scientifiques.
Les différentes composantes des émotions font aujourd’hui l’objet
de recherches expérimentales.
Des émotions qui se voient et se mesurent
Il est possible de mesurer certaines réponses physiologiques périphériques des émotions comme par exemple un changement de la
fréquence cardiaque, la tension artérielle, la température de la peau
ou encore l’augmentation de la conductance de la peau (sa capacité à
laisser passer un courant électrique) qui signe une augmentation de
la transpiration. Par ces moyens, les scientifiques cherchent à établir
un profil de réponses physiologiques périphériques caractéristique
de chaque émotion.
Le cerveau émotionnel
La multiplication des études par imagerie cérébrale a mis en évidence
que l’activation de certaines régions du cerveau dépend directement de
la nature de l’émotion. L’évolution des techniques permet aux scientifiques de comprendre avec de plus en plus de précision quelles sont
les structures cérébrales impliquées quand nous ressentons la joie,
la peur, la tristesse mais aussi des émotions plus complexes comme
l’empathie, la culpabilité, etc. Si les émotions de base semblent plutôt
localisées, il reste du chemin à parcourir avant de connaître la signature cérébrale de chacune de nos émotions.
Système nerveux
Le système nerveux est composé du système nerveux central qui
comprend l’encéphale et la moelle épinière, et du système nerveux
périphérique qui assure les fonctions motrices et le transport de
l’information entre les organes et le système nerveux central. Le
système nerveux périphérique est associé à la physiologie des émotions. Il commande les modifications physiologiques adaptatives en
cas d’urgences comme l’accélération du rythme cardiaque et de la
respiration, la dilatation des pupilles, la transpiration, etc.
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Installation dans l’IRM 3 Teslas d’un volontaire sain pour un examen, dans le cadre d’un protocole
de recherche. Centre d’Investigation Clinique Innovation Technologique, CIC IT, du Centre
Hospitalier Universitaire de Nancy.
©Inserm/Patrice Latron
Regarder un cerveau qui s’active
Quand une partie de notre corps est en pleine activité, elle consomme
de l’énergie et le flux sanguin augmente localement pour lui apporter
sucre et oxygène. C’est le cas aussi dans notre cerveau ! L’imagerie par
résonnance magnétique (IRM) est sensible aux propriétés magnétiques des molécules qui composent notre corps. Il s’avère que
l’hémoglobine, la molécule qui transporte l’oxygène dans le sang,
change de caractéristiques magnétiques une fois que l’oxygène a été
consommé ce qui permet de visualiser et de mesurer l’activité en
cours dans les zones qui travaillent et consomment de l’oxygène.
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LA BALANCE DU DÉSIR
Des études en laboratoire notamment chez le rat ainsi que
l’imagerie médicale chez l’homme ont permis d’identifier les
structures cérébrales impliquées dans le renforcement et le plaisir.
Leur fonctionnement et surtout leurs dysfonctionnements sont
au coeur des recherches sur l’addiction.
Une expérience historique chez le rat
En 1954, deux neurobiologistes américains implantent dans le cerveau de rats des électrodes qui permettent à tout moment de stimuler localement les structures nerveuses. Chaque rat est placé
dans une cage où il peut se déplacer librement. Le passage dans une
zone précise déclenche la stimulation de l’électrode. Très vite les
rats restent à cet endroit et s’auto-stimulent en continu, négligeant
toute autre activité comme se déplacer pour aller manger ou boire.
Ce comportement est caractéristique de la dépendance. Cette
expérience mit en évidence un « centre du plaisir » qui
implique la dopamine comme neurotransmetteur.
Une série d’expériences complémentaires sur
d’autres zones du cerveau ont permis de révéler les structures cérébrales impliquées dans le
plaisir, le circuit dit de renforcement aussi appelé circuit de
la récompense. Au cœur :
l’aire tegmental ventrale
et le noyau accumbens.
Une expérience
sur l’humain
Une expérience d’imagerie par
résonnance magnétique conduite sur
des hommes et des femmes éperdument
amoureux a permis de révéler l’activation spécifique de certaines
zones du cerveau en réaction à la présentation de la photo de l’être
aimé et uniquement de lui ! Ces zones sont précisément celles du
circuit de renforcement.
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Un équilibre fragile
Les structures cérébrales impliquées dans le plaisir et le renforcement reçoivent des signaux multiples d’autres zones du cerveau avant
de déclencher ou non la libération de la dopamine. Elles recueillent
des informations de la mémoire, de l’hypothalamus sur l’état et les
besoins du corps, de l’amygdale sur le niveau de risque, des perceptions sensorielles de l’environnement, etc. Cet équilibre est fragile et
si ce réseau est très utile pour l’apprentissage de ce qui est bénéfique
ou dangereux pour l’organisme, il peut aussi « s’emballer » ou être
« détourné » et conduire aux dépendances.
Un cerveau « accro »
Si l’amour utilise les circuits de renforcement, l’addiction aussi !
Certains scientifiques qualifient d’ailleurs l’amour de drogue douce…
Quand le cerveau devient dépendant il provoque une envie répétée
et irrépressible de l’objet de la dépendance, objet qui agit justement
sur les circuits du plaisir. De nombreuses activités et substances qui
stimulent ces circuits sont addictives et peuvent conduire sous certaines conditions à la dépendance. C’est le cas des drogues mais aussi,
d’activités plus ordinaires comme manger, jouer ou faire du sport.
Le renforcement
Le renforcement, c’est un processus qui conduit à encourager la
répétition d’un comportement.
Deux possibilités : le renforcement positif et le renforcement négatif.
Prenons l’exemple de nos deux amoureux : dès qu’ils se retrouvent,
dès qu’ils se voient, s’entendent, pensent l’un à l’autre, leurs cerveaux
sont inondés de dopamine et ils ressentent du bien-être. C’est un
renforcement positif, leurs cerveaux les encouragent à se revoir.
Inversement, quand ils se séparent, s’éloignent l’un de l’autre une sensation désagréable, un manque les envahit. Quand ils se retrouvent
la douleur disparaît. C’est le renforcement négatif. Leurs cerveaux
les encourageront à éviter cette situation désagréable ou à répéter ce
qu’il faut pour l’arrêter.
11
UN LIEN SE TISSE
Pour comprendre la neurobiologie de l’amour il faut comprendre
les cheminements complexes du cerveau humain. L’étude du
fonctionnement du cerveau d’autres mammifères peut être une
source d’informations et d’inspirations pour des protocoles
de recherche.
Le campagnol, star du labo !
La compréhension scientifique de l’attachement dans le couple doit
beaucoup à ces petits rongeurs ! L’observation de la différence
de comportements en couple de deux variétés de campagnol a
poussé les scientifiques à rechercher les bases cérébrales d’une union
« à vie ». Les campagnols des plaines comptent parmi le faible pourcentage de mammifères qualifiés de monogames, alors que leurs
cousins, les campagnols des montagnes changent fréquemment de
partenaire. Les études ont montré que chez les femelles campagnols
l’activation d’une zone précise du cerveau par l’ocytocine jouait un
rôle important dans l’établissement d’un couple stable. Chez le mâle
campagnol, le messager a une composition chimique très légèrement
différente, c’est la vasopressine, également stockée dans l’hypophyse.
L’ocytocine en injections
Différentes expériences ont révélé le rôle de l’ocytocine dans le lien
mère-enfant. Les rates par exemple ont tendance à repousser les
petits qui ne sont pas les leur. L’injection d’ocytocine dans leurs cerveaux induit immédiatement un comportement maternel envers des
petits « inconnus ». Cela fonctionne aussi chez des mammifères plus
gros comme les brebis pourtant réputées pour leur rejet farouche
des petits d’une autre. Mieux, cela fonctionne dans l’autre sens aussi :
l’injection dans le cerveau d’une substance qui empêche la stimulation par l’ocytocine supprime le comportement maternel.
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ET PARFOIS...
Dans l’espèce humaine, la fonction de reproduction est régulée par
l’axe hypothalamo-hypophysaire et par les organes reproducteurs,
les testicules chez l’homme et les ovaires chez la femme.
Les hormones sécrétées par l’hypophyse (FSH et LH) régulent le
cycle de maturation des cellules de la reproduction chez l’homme
comme chez la femme et stimulent la production des hormones
sexuelles. Ces cycles sont différents chez la femme et chez l’homme.
Un cycle mensuel chez la femme
er
1
r
jou
RÈGLES
3
2
1
4
*Un follicule ovarien
est un amas de
cellules contenant
l’ovule en formation
5
6
30
Endomètre
8
Si l’ovule
Ovaire
est fécondé,
il s’implante pour
la durée de la grossesse.
Follicule*
27 Si non, l’endomètre n’est
plus utile, il se détruit :
Follicule*
ce sont les règles.
26
28
9
10
Ovule
DATION
I
N
A
DU FOLLICULE
ATION
TUR
MA
7
29
11
25
12
24
EL
D
ON
23
PRÉ
PA
R
AT
I
20
14
Expulsion
de l’ovule
22
21
L’ovule se déplace
jusque dans la
cavité utérine
13
L’endomètre s’est
épaissi pour
accueillir l’ovule
19
18
15
16
17
Ovulation
au 14e jour
13
Un cycle continu chez l’homme
Un spermatozoïde est mature
en 64 jours et chaque jour
on en compte plusieurs millions.
Tube
séminifère
er
1
r
jou
64
3 4
5
TION DES SPERMATO
A
R
U
ZOI
MAT
DE
S
12
41
40
39 38 37 36 35 34
33
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
ION
IAT
NC
14
42
Testicule
32
31
DIF
F
E
RE
63
62
61
60
59
58
57
56
55
54
53
52
51
50
49
48
47
46
45
44
43
1
2
DIVISION C
ELL
6 7 8
UL
AIR
9
10
E
11
Cellule
de Sertoli
Les phases hormonales de la vie
Régulée par nos hormones, notre fertilité évolue avec l’âge. Tout
commence par la puberté. C’est une étape du développement humain marquant la transition de l’enfance à l’adolescence, autrement
dit le passage à la fertilité. Nous grandissons plus rapidement et notre
morphologie, nos organes reproducteurs et d’autres caractéristiques
comme la pilosité, se développent grâce aux hormones : FSH et LH.
Puis avec l’âge, la fertilité diminue. Chez la femme, ce changement
est appelé ménopause : c’est l’arrêt des règles, de l’ovulation et de la
sécrétion des hormones sexuelles par les ovaires. Chez l’homme aussi la sécrétion de l’hormone sexuelle par les testicules diminue avec
l’âge… mais le phénomène est plus progressif et parfois partiel. C’est
l’andropause.
L’influence de l’environnement
Les facteurs environnementaux tels que l’alimentation, le stress, l’hygiène de vie, le tabac, la pollution et les produits chimiques auxquels
nous sommes exposés, peuvent modifier la synthèse hormonale, et
donc la fertilité ou l’âge de la puberté. Les scientifiques constatent
ainsi que la puberté survient de plus en plus tôt au cours de ces dernières décennies. Cette évolution pourrait être due à des produits
toxiques tels que les phtalates, le bisphénol A ou le paraben, présents
dans de nombreux objets de consommation courante. À l’inverse,
les vitamines E et B6 ainsi que les sels minéraux tels que le Zinc ou
le Sélénium, ont des effets bénéfiques sur la production des gamètes.
Chez la femme, la vitamine B9 ou acide folique, joue également un
rôle important pour favoriser les divisions cellulaires lors des premières étapes du développement du fœtus.
Les techniques de procréation médicalement assistée (PMA)
La science est aujourd’hui en mesure d’aider les couples à concevoir
un enfant. L’insémination artificielle est utilisée lorsque les spermatozoïdes n’arrivent pas passer le col de l’utérus ou à pénétrer l’ovule.
Le médecin injecte alors les spermatozoïdes directement dans
l’utérus le jour de l’ovulation. La fécondation in vitro ou FIV est une
technique proposée en cas d’anomalie des trompes, par exemple.
Hors de l’utérus, des ovules et des spermatozoïdes sont mis en présence et se rencontrent naturellement, avant d’ être réimplantés.
Enfin, l’ICSI (intracytoplasmic sperm injection) est une technique
employée quand il existe des anomalies graves du sperme. Le spermatozoïde est alors micro-injecté directement dans l’ovule.
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De la fécondation à la nidation
Embryon
au 5e jour
Embryon
4 cellules
au 2e jour
Nidation
au 7e jour
Fécondation
Ovule
Trompe
Cavité utérine
Ovaire
Endomètre
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Les premières étapes de la fécondation
Si l’ovule est fécondé par le spermatozoïde, il est appelé embryon.
Des cellules de petite taille s’y amassent et il se déplace dans la
trompe. Tout en se déplaçant vers la cavité utérine, les cellules se
divisent en 2, puis 4, 8, 16… : c’est la segmentation. Au moins six
jours après la fécondation, la membrane qui entoure l’œuf se rompt
et les cellules sortent, entrant en contact avec la muqueuse de l’utérus
appelée aussi l’endomètre. S’il est bien préparé grâce aux stimulations
hormonales, les cellules s’implantent dans les tissus : c’est la nidation.
Oeuf humain âgé de deux
jours après fécondation in
vitro. L’oeuf qui a une taille
de 0,1 mm possède quatre
cellules résultant de la
deuxième division après la
fécondation. On peut voir
des spermatozoïdes morts
restés collés à la périphérie
de l’oeuf.
©Inserm/Jacques Testart
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Exposition et livret accompagnateur
conçus et réalisés par la Direction
de l’information scientifique
et de la communication de l’Inserm
Directrice adjointe : Catherine d’Astier,
direction de la communication
Commissaire de l’exposition : Elodie Cheyrou,
responsable des événements
Chef de projet : Anaïs Petit
Création graphique : Frédérique Koulikoff
Conseil scientifique : Sylvie Berthoz, psychologue
et chercheur Inserm ; Anne Jouvenceau, chargée
de mission de l’Institut thématique «Neurosciences,
sciences cognitives, neurologie, psychiatrie» (Aviesan) ;
Christine Lemaitre, chargée de mission des Instituts
thématiques «Biologie cellulaire, développement
et évolution» et «Génétique, génomique
et bio-informatique» (Aviesan)
Conception et rédaction :
Direction artistique et conception graphique
de l’exposition : Bénédicte Roland
© Inserm/DISC, Direction de l’information scientifique
et de la communication, septembre 2011
101, rue de Tolbiac - 75654 Paris Cedex 13
101, rue de Tolbiac
75654 Paris Cedex 13
tél. 01 44 23 60 00
www.inserm.fr