Personne ne sait vraiment comment fonctionne l’anesthésie. Des scientifiques pourraient avoir découvert un indice majeur

Un mystère médical vieux de 170 ans

Depuis près de 170 ans, l’anesthésie est un pilier de la médecine moderne, un outil fiable permettant littéralement d’éteindre la conscience pour réaliser des opérations complexes. Pourtant, une question fondamentale demeure : comment fonctionne-t-elle exactement ? Les scientifiques n’ont jamais réussi à identifier le mécanisme précis qui provoque cette perte de conscience totale. Cette zone d’ombre n’est pas sans conséquences, car elle complique l’évaluation de la profondeur de l’état d’un patient anesthésié.

L’anesthésie représente paradoxalement l’un des meilleurs moyens d’explorer la nature même de la conscience humaine. En comprenant comment on l’éteint, on peut espérer mieux saisir ce qui la constitue. C’est dans ce contexte que deux études récentes, toutes deux publiées cette année, tentent de percer ce mystère tenace, offrant des indices majeurs sur la dynamique de notre cerveau.

Plongée dans le cerveau endormi par la science

La première de ces recherches, parue dans la revue Frontiers in Computational Neuroscience, a adopté une approche de haute technologie. Les scientifiques ont utilisé l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour observer en direct l’activité cérébrale de 17 adultes en bonne santé. Ces volontaires ont été progressivement sédatés avec du propofol, un anesthésique courant, en passant par quatre niveaux de conscience distincts : l’état d’éveil, la sédation légère, la sédation profonde, puis la phase de récupération.

Pour tester la réactivité du cerveau à chaque étape, une stimulation auditive a été introduite. Les chercheurs ont diffusé un extrait de cinq minutes du film « Taken », sorti en 2009. L’objectif était de cartographier la relation entre ces différents états de conscience et ce que les experts appellent les « modes oscillatoires » du cerveau, c’est-à-dire les rythmes et les fréquences de l’activité neuronale.

Quand l’anesthésie réorganise les ondes cérébrales

La découverte majeure de cette étude est que l’anesthésie n’agit pas comme un simple interrupteur « on/off ». Au lieu de tout éteindre, elle modifie profondément l’organisation des modes oscillatoires à travers l’ensemble du cerveau. En d’autres termes, elle ne coupe pas le courant, elle le redirige et le transforme. Le cerveau ne devient pas silencieux, il se met à fonctionner différemment.

Comme l’écrivent les auteurs : « Nos découvertes [révèlent] une diminution significative de la fréquence des modes à basse fréquence englobant les régions visuelles et somatomotrices et, inversement, une augmentation de la fréquence des modes à haute fréquence englobant les régions limbiques à mesure que les niveaux de conscience diminuent ». Pour le dire simplement, à mesure que la conscience s’estompe, les grandes ondes lentes qui coordonnent les informations sensorielles et motrices à grande échelle s’affaiblissent. Simultanément, une activité rapide et locale augmente dans les centres de l’émotion et de la mémoire, suggérant un traitement de l’information devenu fragmenté.

Fait fascinant, même sous anesthésie, les sons sont toujours détectés par le cortex auditif primaire. Cependant, ces signaux ne sont plus transmis aux régions supérieures du cerveau. Ils restent bloqués, comme isolés dans un cerveau inconscient qui ne peut plus les interpréter.

L’intelligence artificielle pour prédire l’état de conscience

À partir de ces observations, les chercheurs ont franchi une étape supplémentaire. Ils ont modélisé ces changements pour entraîner un algorithme d’apprentissage automatique (machine learning). De manière stupéfiante, cet algorithme a réussi à identifier correctement l’état de conscience d’une personne dans 72 % des cas, en se basant uniquement sur des vecteurs issus d’une matrice d’index spatial d’IRMf.

Ce modèle se distingue des méthodes d’analyse traditionnelles, comme la transformée de Fourier rapide (FFT), qui ne mesurent que les fréquences temporelles d’un système. La nouvelle approche a permis d’identifier des fréquences correspondant à ce que l’on nomme les « modes propres » du système, capturant ainsi à la fois la nature temporelle et spatiale des oscillations. Cette analyse a éclairé « la relation complexe entre l’activité cérébrale et les niveaux de conscience [en] examinant comment les passages de l’éveil à la sédation profonde se manifestent dans les oscillations dynamiques du cerveau et ses réponses aux stimuli externes », expliquent les auteurs.

Le potentiel est immense. Selon l’étude, « les schémas d’activité cérébrale identifiés servent de base à la classification des niveaux de conscience, démontrant le potentiel de nouveaux outils de diagnostic et de surveillance dans ce domaine ».

La confirmation par une seconde étude indépendante

Une deuxième étude, publiée fin janvier dans la revue Cell Reports Medicine, vient renforcer ces conclusions. En utilisant cette fois des électroencéphalogrammes (EEG), les chercheurs ont identifié le schéma d’ondes cérébrales distinct qui marque le glissement du cerveau vers l’inconscience. Cette découverte pourrait aider les anesthésistes à évaluer les niveaux de sédation avec une bien plus grande précision.

Grâce aux graphes EEG, ils ont constaté que les rythmes à basse fréquence des réseaux cérébraux à grande échelle s’effondrent sous l’effet du propofol. Pendant que le cerveau plonge dans l’inconscience, le traitement sensorimoteur et le traitement conscient se décomposent. Ils sont remplacés par une activité synchronisée, mais purement locale.

Confirmant l’une des principales révélations de l’étude par IRMf, cette recherche par EEG montre également que les informations auditives sont bien détectées, mais ne parviennent pas à se propager vers le cortex d’ordre supérieur. Les chercheurs expliquent ce phénomène par le fait que, sous anesthésie, les canaux de communication aller-retour du cerveau (spécifiquement, les schémas d’oscillation électrique appelés voies alpha, bêta et gamma) sont « découplés ».

Vers une nouvelle cartographie de la conscience

Mises bout à bout, ces deux études dessinent une image cohérente et nouvelle de ce qu’est la conscience. Elles suggèrent que la conscience émergerait de l’intégration d’informations entre des régions très éloignées du cerveau. Ce processus reposerait sur des oscillations à grande échelle et à basse fréquence, chargées de diffuser les signaux sensoriels vers les régions cérébrales supérieures pour analyse.

Lorsque ces rythmes s’effondrent et que l’activité des ondes cérébrales devient synchronisée localement, notre expérience rapportable s’arrête. La conscience disparaît. Le mystère de longue date de l’anesthésie commence ainsi à se dissiper, laissant place à une vision détaillée et dynamique des rythmes qui façonnent notre expérience consciente.

Selon la source : popularmechanics.com