Découverte neuroscientifique : l’autisme divisé en deux sous-types selon la connectivité cérébrale

Le mystère de la diversité cérébrale et de l’imagerie

Le trouble du spectre de l’autisme (TSA), couramment appelé autisme, est une condition neurodéveloppementale qui se caractérise par des différences dans les interactions sociales, la communication, le comportement et le traitement des stimuli sensoriels. Les expériences, les aptitudes et les besoins des personnes autistes peuvent varier de manière très significative d’un individu à l’autre. D’après un article rédigé par Ingrid Fadelli et publié par le média Medical Xpress, des neuroscientifiques explorent depuis un certain temps la possibilité que cette diversité amplement documentée reflète en partie des différences dans l’organisation du cerveau et sa neurobiologie sous-jacente.

Jusqu’à présent, seules de rares études avaient réussi à établir un lien entre les différences de comportement autistique et des processus neurobiologiques spécifiques. Alessandro Gozzi, auteur principal d’une nouvelle étude et chercheur au Centre de neurosciences et de systèmes cognitifs de l’Institut italien de technologie (CNCS@UNITN), explique la genèse de ce projet. « Cette étude a été inspirée par une certaine frustration quant à la façon dont les résultats de neuro-imagerie dans l’autisme ont souvent été interprétés », a-t-il déclaré à Medical Xpress.

Le chercheur précise la nature de ces difficultés historiques. « L’autisme est cliniquement extrêmement hétérogène, et pendant de nombreuses années, les études d’imagerie ont également rapporté des résultats hétérogènes et parfois apparemment contradictoires : certaines études ont trouvé une connectivité fonctionnelle réduite, d’autres ont trouvé une connectivité accrue, et d’autres ont trouvé des modèles plus complexes », détaille-t-il. Il ajoute que cette situation a donné lieu à des interprétations variées. « Cela a conduit à un long débat sur ce que signifie cette variabilité. Dans de nombreux cas, elle a été traitée comme du bruit, une manifestation de la crise de reproductibilité en neurosciences, ou comme un problème à lisser par la moyenne. »

Une approche inter-espèces pour décoder les connexions

Pour dépasser ces contradictions apparentes, les chercheurs du CNCS@UNITN se sont associés au Child Mind Institute de New York. Sous la direction d’Alessandro Gozzi et en collaboration avec Adriana Di Martino et ses collègues, l’équipe a entrepris de tester une nouvelle hypothèse. Les scientifiques ont postulé que les différences de connectivité cérébrale observées chez les personnes autistes ne constituent pas un « bruit » aléatoire, mais qu’elles sont biologiquement significatives.

« En d’autres termes, nous voulions déterminer si les différents modèles de connectivité cérébrale dans l’autisme reflètent des mécanismes biologiques sous-jacents différents », a affirmé Alessandro Gozzi. Pour mener à bien cette vérification, les chercheurs ont mis en place un protocole expérimental spécifique. « Pour tester cette idée de manière rigoureuse, nous avons conçu une étude inter-espèces. Nous sommes partis de modèles de souris, car chez les souris, nous pouvons étudier les perturbations génétiques et biologiques pertinentes pour l’autisme dans des conditions expérimentales contrôlées, et nous pouvons interroger plus directement les mécanismes causaux. »

Les scientifiques ont ainsi étudié les modèles de connectivité cérébrale associés à 20 modèles de souris différents pour l’autisme, en plus de ceux capturés chez des patients humains. Ces souris sont génétiquement modifiées de diverses manières qui les poussent à adopter des comportements similaires à ceux observés chez les personnes autistes. L’objectif était d’abord de déterminer si la grande variété de modèles de connectivité émergeant chez ces rongeurs pouvait être rattachée à des processus moléculaires et cellulaires précis. « Notre objectif plus large était de transformer ce qui a souvent été considéré comme une limitation de l’imagerie de l’autisme, sa variabilité, en un indice mécaniste », a souligné le chercheur principal.

La connectivité fonctionnelle comme pierre de Rosette biologique

Pour analyser les connexions entre les différentes régions du cerveau chez les souris et les humains, l’équipe a eu recours à l’IRM fonctionnelle au repos (IRMf). Cette technique d’imagerie enregistre l’activité cérébrale qui émerge spontanément lorsque les humains et les animaux sont éveillés mais ne sont engagés dans aucune tâche, en suivant le flux sanguin dans le cerveau. Alessandro Gozzi décrit cette méthode. « En neurosciences de l’imagerie, nous quantifions cette communication en utilisant une mesure appelée connectivité fonctionnelle », a-t-il expliqué. « Pour faire simple, si l’activité de deux régions du cerveau fluctue ensemble au fil du temps, nous en déduisons que ces régions sont fonctionnellement connectées. »

La méthodologie globale s’est articulée autour d’un processus clair. « Notre approche comportait trois étapes principales », a détaillé le chercheur. « Premièrement, nous avons mesuré la connectivité fonctionnelle sur un large panel de modèles de souris pertinents pour l’autisme, chacun portant différentes perturbations génétiques ou biologiques associées à l’autisme. Deuxièmement, nous nous sommes demandés si ces modèles se regroupaient naturellement en modèles de connectivité distincts, et si ces modèles pouvaient être liés à différents mécanismes moléculaires ou cellulaires. »

La troisième étape consistait à vérifier si ces sous-types observés chez l’animal se retrouvaient chez l’être humain. Adriana Di Martino et son équipe du Child Mind Institute ont collecté des scintigraphies cérébrales d’enfants autistes et non autistes. Alessandro Gozzi souligne l’importance de ce transfert de données. « L’idée clé était d’utiliser les données des souris comme une pierre de Rosette biologique : si un modèle de connectivité donné chez la souris est associé à la biologie synaptique, ou à des mécanismes liés au système immunitaire, nous pouvons alors rechercher des modèles similaires dans les scintigraphies cérébrales humaines », a-t-il précisé. « De cette façon, les modèles animaux nous ont aidés à interpréter l’hétérogénéité de l’imagerie humaine en termes mécanistes, plutôt que de la décrire uniquement de manière statistique. »

Identification de l’hypoconnectivité et de l’hyperconnectivité

Les résultats de ces travaux ont été publiés dans la revue Nature Neuroscience. Les analyses approfondies menées par l’équipe internationale ont abouti à l’identification formelle de deux modèles différents de connectivité fonctionnelle, observés de manière conjointe chez les modèles murins et chez les patients humains. Le premier modèle se caractérise par une communication réduite entre les régions du cerveau, qualifiée d’hypoconnectivité. Le second modèle, à l’inverse, implique une communication accrue entre les régions cérébrales, désignée sous le terme d’hyperconnectivité.

Alessandro Gozzi insiste sur la nature spécifique de ces découvertes. « Plutôt que de demander si le cerveau autiste est simplement plus connecté ou moins connecté, nous nous sommes demandés s’il existe des sous-types de connectivité distincts qui pointent vers différentes formes de biologie sous-jacente », a-t-il déclaré, avant de préciser : « Il est important de noter que ces modèles n’impliquaient pas simplement ‘plus’ ou ‘moins’ de connectivité partout, mais des modèles organisés à l’échelle du cerveau qui pouvaient être liés à une biologie distincte. »

Chaque profil biologique identifié correspond à des mécanismes cellulaires propres. « Cela suggère qu’au moins une partie de l’hétérogénéité de l’autisme peut être analysée en sous-types de connectivité cérébrale biologiquement significatifs. Le sous-type hypoconnecté était lié aux voies synaptiques, suggérant une communication altérée entre les neurones », a expliqué le scientifique. L’autre profil révèle des processus physiologiques totalement différents. « En revanche, le sous-type hyperconnecté était associé à des voies liées au système immunitaire et à des altérations de la régulation des gènes, suggérant que des mécanismes neuro-immunitaires et des programmes transcriptionnels dérégulés pourraient contribuer à une forme différente de dysfonctionnement des circuits. »

Perspectives pour la psychiatrie de précision et recherches futures

Les conclusions de l’étude signée par Marco Pagani et ses collaborateurs (2026, DOI: 10.1038/s41593-026-02287-z) pourraient redéfinir la compréhension neuroscientifique du TSA. Si elles sont validées par des études ultérieures, elles pourraient orienter le développement de nouveaux outils de soutien prenant en compte les variations individuelles. « Deux individus peuvent tous deux recevoir un diagnostic d’autisme, et peuvent même présenter des caractéristiques comportementales qui se chevauchent, mais les mécanismes cérébraux et moléculaires contribuant à leur condition pourraient être très différents », a fait remarquer Alessandro Gozzi. « Cette distinction est importante si nous voulons évoluer vers des interventions plus précises et personnalisées. Je tiens à souligner qu’il ne s’agit pas encore d’un outil de diagnostic clinique. Cependant, cela fournit un cadre pour la future psychiatrie de précision dans l’autisme. »

Les chercheurs planifient désormais d’étudier les différences comportementales associées à ces deux sous-types. « En collaboration avec Di Martino et ses collègues, nous voulons appliquer cette approche à des ensembles de données humaines qui incluent non seulement une imagerie cérébrale de haute qualité, mais aussi un phénotypage profond : des informations détaillées sur la cognition, les symptômes sensoriels, le développement, le fonctionnement adaptatif, l’histoire clinique, la génétique et d’autres mesures biologiques », a expliqué le chercheur. « Cela sera essentiel pour comprendre comment ces sous-types basés sur le cerveau sont liés à la diversité réelle de l’autisme. » L’équipe émet l’hypothèse qu’il pourrait exister d’autres sous-types. « Si nous parvenons à construire des ensembles de données d’imagerie de souris plus riches et plus vastes, incluant plus de modèles et plus de perturbations biologiques, nous pourrons peut-être diviser cet espace plus finement, en identifiant peut-être trois, quatre ou même plus de sous-types mécanistiquement distincts », a-t-il ajouté, précisant que « cela prendra des années, mais c’est une direction importante sur laquelle nous travaillons déjà. »

Des tests expérimentaux sont en cours concernant la physiologie sous-jacente de ces modèles. « Nous essayons maintenant de décoder ces signaux d’IRMf en termes d’activité neuronale, de dynamique des circuits et d’équilibre excitation/inhibition », a conclu Alessandro Gozzi. « En fin de compte, nous voulons aller au-delà de la démonstration de l’existence de ces modèles de connectivité, en comprenant également ce qu’ils impliquent pour la fonction et le dysfonctionnement du cerveau. » Pour toute question médicale, consultez un professionnel de santé qualifié.

Selon la source : medicalxpress.com