Résumé: Les chercheurs ont découvert comment le cerveau contrôle notre respiration en réponse à la modification des niveaux d’oxygène et de dioxyde de carbone dans le sang.Source: eLife.

Des scientifiques de Karolinska Institutet, en Suède, ont découvert comment le cerveau contrôle notre respiration en réponse à la modification des niveaux d’oxygène et de dioxyde de carbone dans le sang.

Le contrôle de la respiration est essentiel à la vie. Sans une réponse adéquate à l’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone, les gens peuvent souffrir de troubles respiratoires, de maladie et de panique. Dans le pire des cas, cela peut entraîner une mort prématurée, comme dans le cas du syndrome de mort subite du nourrisson.

Il y a eu un débat sur la façon dont le cerveau contrôle la respiration. Maintenant, une nouvelle étude chez la souris, qui sera publiée dans la revue eLife, montre que lorsqu’il est exposé à une diminution de l’oxygène ou à une augmentation des niveaux de dioxyde de carbone, le cerveau libère une petite molécule appelée Prostaglandine E2 (PGE2) pour aider à se protéger et à réguler la respiration.

Pour découvrir ce mécanisme, les chercheurs ont cultivé une section du tronc cérébral d’une souris (le tronc central du cerveau). La section contenait un arrangement de cellules nerveuses et de soutien qui lui ont permis de «respirer» pendant trois semaines. Pendant ce temps, l’équipe a surveillé les cellules et leur comportement en réponse aux changements de l’environnement.

«Nous avons vu que l’exposition à différentes substances faisait que le tronc cérébral respirait plus vite ou plus lentement. Peut-être le plus intéressant était sa réponse au dioxyde de carbone, qui a déclenché une libération de PGE2. Ici, PGE2 a agi comme une molécule de signalisation qui a augmenté l’activité respiratoire dans la région du tronc cérébral sensible au dioxyde de carbone, conduisant à des respirations plus lentes et plus profondes, ou « soupirs» », explique David Forsberg, doctorant et premier auteur de l’étude.

Ces nouvelles perspectives ont des implications importantes pour les bébés, qui connaissent des niveaux d’oxygène considérablement réduits pendant la naissance. À ce stade, la PGE2 protège le cerveau et prépare le tronc cérébral à générer des apports respiratoires profonds semblables à des soupirs, entraînant les premières respirations d’air après la naissance.

L’étude révèle également une nouvelle voie reliant les systèmes inflammatoire et respiratoire . La PGE2 est également libérée pendant l’inflammation et la fièvre, ce qui peut perturber les schémas respiratoires et interférer avec les réponses normales au dioxyde de carbone. Cela peut à son tour provoquer des arrêts respiratoires perturbés et même dangereux.

«Nos résultats expliquent en quelque sorte comment et pourquoi nos réponses respiratoires aux niveaux déséquilibrés d’oxygène et de dioxyde de carbone sont altérées pendant les épisodes infectieux. Cela aide également à mieux comprendre pourquoi l’infection peut inhiber la respiration si sévèrement chez les nouveau-nés », explique Eric Herlenius, professeur au Département de la santé des femmes et des enfants de Karolinska Institutet, et auteur principal de l’article.

«Nous voulons maintenant découvrir comment les respirations se forment et se développent pendant les épisodes d’inflammation. Cela pourrait être utile pour rechercher de nouvelles façons potentielles de sauver la vie des bébés lorsqu’ils sont incapables de reprendre leur souffle. »

Source: eLife. “New Brainstem Model Reveals How the Brain Controls Breathing.” NeuroscienceNews. NeuroscienceNews, 5 July 2016.
<http://neurosciencenews.com/brainstem-model-breathing-4620/>.