Avant que les neurosciences n'apparaissent officiellement en 1962, différentes disciplines qui les composaient existaient déjà. Cette première partie vous présente ces domaines à travers quelques découvertes fondamentales : la mise en place de la neuroanatomie depuis l'Antiquité, la définition de la cellule comme unité fondamentale, ainsi que la découverte du neurone et de la synapse.
Comment la neuroanatomie est-elle née dans l'Antiquité ?
Les archéologues et historiens ont découvert que la connaissance du système nerveux remonte à au moins 1700 av. J.-C. à travers deux papyrus : le Papyrus Ebert et le Papyrus Smith (qui portent le nom de leur acquéreur). Le Papyrus Ebert décrit surtout des recettes pharmacologiques, tandis que le Papyrus Smith décrit les atteintes du cerveau et de ses méninges.
Le Grec Alcméon de Crotone (570-500 av. J.-C.) dissèque des nerfs sensoriels et considère que le cerveau est l'organe de la pensée. Il décrit également les nerfs optiques.
Un peu plus tard, sous Pythagore et Empédocle, naît l'idée des principes fondamentaux du monde physique : tout est composé des éléments suivants : eau, feu, terre et air.
Aux alentours de 400 av. J.-C., Hippocrate de Cos (460-370 av. J.-C.) définit le cerveau comme le siège de l'intelligence. Il s'oppose ainsi à certains penseurs contemporains ou précédents qui considèrent que c'est le cœur. Il développe un traité des maladies du cerveau et définit l'épilepsie, considérée comme sacrée, comme une maladie comme les autres.
Un contemporain d'Hippocrate, Démocrite (460-370 av. J.-C.), décrit que c'est la puissance divine qui a créé l'homme à partir de la moelle épinière, où se situe son âme.
C'est le grand penseur Aristote (384-322 av. J.-C.) qui va reconsidérer que le cœur est le centre de l'intelligence. Cette discussion sur le cœur et le cerveau comme centre de l'intelligence va durer un millier d'années ; le débat pourrait même être relancé à notre époque !
Quelles découvertes marquent la neuroanatomie médiévale et de la Renaissance ?
Durant l'ère florissante de l'Islam (800-1200 apr. J.-C. ; 350 après l'hégire), plusieurs découvertes fondamentales vont émerger :
Zakaria al-Razi (latin : Rhazès) décrit 7 nerfs crâniens et 31 nerfs spinaux en 900 apr. J.-C.
En 980, Ali ibn Abbas al-Majusi (latin : Haly Abbas) écrit un Traité de médecine et développe les premières connaissances sur les liens entre le corps et le psychisme, les liens psychosomatiques.
En 1025, Ibn Sina (Avicenne, 980-1037) écrit une encyclopédie pionnière en neuropsychologie et neuropsychiatrie.
En 1543, le Hollandais Andreas Van Wesel (Vésalius) décrit le corps calleux.
Comment sont nées la neurophysiologie, la neurologie et la psychiatrie ?
Le Français René Descartes (1596-1650) crée la dichotomie « corps – esprit », qui alimente encore les débats philosophiques et scientifiques aujourd'hui. Descartes met en évidence la glande pinéale en 1649, siège de l'âme selon lui.
Thomas Willis (1628-1678) établit la discipline de la neurologie en 1681, après avoir publié un ouvrage de neuroanatomie en 1664.
L'amateur hollandais Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), grâce à l'invention de son microscope, décrit en 1717 une fibre nerveuse.
Luigi Galvani met en évidence les dimensions électriques des nerfs en 1791.
En 1794, le Français Philippe Pinel écrit un article « Mémoire sur la manie » où il définit la folie comme une maladie. C'est la naissance de la psychiatrie.
Avec son collègue Jean-Baptiste Pussin, ce précurseur d'un humanisme envers ceux qui étaient appelés « les fous » ou « les aliénés » va chercher à mieux aider ces personnes et comprendre les causes de ces maladies.
Quelles avancées marquent le XIXe siècle en neuropsychologie ?
L'Autrichien Franz Gall considère que les zones anatomiques du cerveau définissent des fonctions spécifiques (la « bosse des maths » vient de cette théorie) ; c'est la naissance de la phrénologie en 1808.
En 1817, le médecin anglais James Parkinson (1755-1824) met en évidence une maladie caractérisée par des tremblements, qui prendra son nom après qu'il présente 6 cas : il l'appelle paralysia agitans.
Le Français Marie-Jean-Pierre Flourens met en évidence, en 1823, l'importance du cervelet dans la régulation des activités motrices.
En 1837, le neurophysiologiste tchèque Jan Purkinje (1787-1869) découvre la cellule nerveuse (neurone) et étudie les grandes cellules nerveuses du cervelet.
Une date très importante pour toute la biologie : en 1838, Theodore Schwann et Matthias Schleiden proposent que la cellule est l'unité fonctionnelle de tous les êtres vivants.
En 1844, Robert Remak décrit l'organisation du cortex en 6 couches (le cortex est la couche du cerveau d'une épaisseur d'environ 10 millimètres).
Le médecin John Harlow décrit en 1868 le cas de Phineas Gage, un contremaître qui a reçu une barre dans le crâne lors d'une explosion, a survécu mais présente des comportements étranges (ces travaux seront repris et complétés par Hannah et Antonio Damasio en 1994, popularisés par l'ouvrage L'erreur de Descartes).
En 1861, le chirurgien français Paul Broca présente un cas d'aphasie (absence de parole), le patient « Tan » (il ne prononçait que cette syllabe « tan » et quelques vulgarités). Les neuropsychologues du XXe siècle choisiront cette date après coup pour la création de leur discipline.
L'Allemand Carl Wernicke présentera en 1876 un autre type d'aphasie.
En 1876, le célèbre neurologue anglais John Hughlings Jackson (1835-1911) présente ses travaux sur la différenciation hémisphérique (cerveau gauche et droit).
Le Français Claude Bernard décrit en 1878 l'effet de l'activité du curare sur les muscles.
En 1878, Paul Broca écrit un article de 113 pages sur le Grand Lobe limbique.
En 1887, le neuropsychiatre russe Sergeï Korsakoff décrit la maladie qui porte son nom : considérée autrefois comme un trouble lié à l'alcoolisme, des travaux plus récents ont montré qu'elle est due à une avitaminose en B1.
En 1897, Charles Sherrington propose le concept de synapse.
Quel fut l'effervescence des neurosciences entre 1900 et 1960 ?
Le prix Nobel a été créé en 1901, avec une catégorie dédiée aux recherches en physiologie et médecine. En 1906, il récompense deux chercheurs talentueux pour leurs avancées dans la compréhension de la cellule nerveuse.
Remontons à l'origine de ces deux lauréats : au XIXe siècle, deux théories concurrentes existaient : l'une considère que le système nerveux est un immense réseau (les réticularistes), l'autre que les cellules sont individualisées (les histologistes).
La première théorie est soutenue par l'Italien Camillo Golgi (1843-1926). Grâce à une technique de son invention, il colore avec du nitrate d'argent des coupes post mortem de neurones. Golgi mettra en évidence, au sein de la cellule, une petite structure qu'il appelle « appareil réticulaire interne » et qui sera plus tard nommée appareil de Golgi.
La seconde théorie va être confirmée par l'Espagnol Santiago Ramon y Cajal (1852-1934). Il améliore la technique de Golgi et présente ses travaux en 1889 à un congrès de Berlin. Excellent dessinateur, il met en évidence grâce à sa technique une légère séparation entre les neurones, la synapse postulée plus tôt par Sherrington.
La même année que ce prix Nobel, en 1906, le psychiatre allemand Aloïs Alzheimer présente son premier cas d'une analyse post mortem d'une femme démente (ces travaux seront publiés en 1907).
En 1909, l'histologue autrichien Korbinian Brodmann publie son travail sur l'analyse histologique de l'encéphale d'un macaque. Ce travail met en évidence une différence dans l'organisation des cellules et des dendrites dans la profondeur du cortex. Il en définit 6 couches de ce cortex (qui signifie « couche », une couche épaisse de 2 à 4 millimètres). Les zones délimitées sont ainsi appelées Aires de Brodmann, initialement au nombre de 52 (48 actuellement).
Dès les années 1906, l'Anglais Henry Dale met en évidence une modification des réponses sur les nerfs sympathiques à travers un extrait d'ergot de seigle. En 1910, il réitère en étudiant les effets de l'histamine (effets sur le cœur).
En 1926, le physiologiste allemand Otto Loewi va mettre en évidence, à la suite d'un rêve, le premier neurotransmetteur sur une grenouille : il isole deux cœurs de grenouille et enregistre la fréquence de leurs battements. Il recueille la substance du cœur de chacune des grenouilles, puis baigne le cœur d'une grenouille avec la substance de l'autre, et découvre que le cœur ralentit, mettant en évidence une substance chimique qu'il appelle à l'époque substance vagale et qui sera ensuite rebaptisée l'acétylcholine.
En 1932, les Américains Joseph Erlanger et Herbert Gasser vont mettre en évidence que la vitesse de conduction des courants électriques varie selon les fibres.
1937 : James Papez va proposer la construction du système limbique en étendant les idées de Paul Broca.
En 1952, deux médecins français, Jean Delay et Pierre Deniker, vont administrer un puissant médicament anesthésique mis en évidence par leur confrère Henri Laborit (et créé par des chimistes de Rhône-Poulenc), qui sera ensuite dénommé neuroleptique : le Largactil (nom chimique : chlorpromazine).
1952 : Alan Hodgkin et Andrew Huxley de l'Université de Cambridge vont développer, en s'appuyant sur une nouvelle méthode (la méthode du voltage imposé ou « voltage clamp » développée par Kenneth Cole en 1940), tout un ensemble de connaissances sur le potentiel d'action (canaux ioniques) et les courants ioniques du Sodium (Na+) et du Potassium (K+). (À ce jour, en combinant avec la génétique, plus de 100 gènes de canaux ioniques sont connus).
En 1953 (la même année que la découverte de la double hélice de l'ADN), Nathaniel Kleitman et Eugene Aserinsky publient un travail dans Science mettant en évidence durant le sommeil des mouvements oculaires rapides (rapid-eye movement, REM) et que ces mouvements sont liés à la phase du rêve (par électrophysiologie).
Conclusion
Voilà la première partie de notre préhistoire des neurosciences ; comme vous pouvez le constater, de nombreuses découvertes avaient été faites avant la naissance de cette « nouvelle discipline » que nous appelons neurosciences (au pluriel).
La seconde partie traitera de la naissance formelle de cette discipline, à travers le terme de Franz Otto Schmitt et l'organisation des neurosciences, ainsi que des nouvelles technologies.
Pour constituer ce cours, je me suis appuyé sur différentes sources corroborées de l'ouvrage suivant :
Encyclopédie historique des neurosciences de François Clarac et Jean-Pierre Ternaux.
Les sources sur les papyrus ont été développées par Pierre Messerli dans le chapitre 1, « Une approche historique des aphasies » de l'ouvrage Langage et aphasie : Séminaire Jean-Louis Signoret et s'appuient sur un ouvrage anglais intitulé The Edwin Smith surgical papyrus de l'auteur Breasted.
Ainsi que les ouvrages Neurosciences de Purves, Augustine et cie et Neurosciences : À la découverte du cerveau de Bear, Connors & Paradiso.
Notes :
- Si le cortex de l'encéphale est composé de 6 couches, le cortex d'autres structures comme le cervelet ou l'hippocampe est composé de 3 couches.
** Henry Dale et Otto Loewi seront récompensés par un prix Nobel conjoint en 1936.
*** Prix Nobel 1944
