Le traitement de la dépression par la psilocybine ou l’escitalopram entraîne différentes reconfigurations hiérarchiques du cerveau

La dépression est l’un des troubles mentaux les plus courants, touchant environ 300 millions de personnes dans le monde. Bien qu’il existe actuellement de nombreux traitements pharmacologiques contre la dépression, l’impact de ces différents traitements sur le cerveau des patients auxquels ils sont administrés n’est pas encore entièrement compris.

Les inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine (ISRS) comptent parmi les antidépresseurs les plus reconnus au monde. Les ISRS peuvent augmenter l’activité du neurotransmetteur sérotonine, qui joue un rôle clé dans la régulation du sommeil, de l’humeur, de l’appétit et de l’apprentissage.

Une option thérapeutique plus récemment explorée pour la dépression est la psilocybine, un composé psychédélique naturel que l’on trouve dans les « champignons magiques ». On a également découvert que ce composé interagissait avec les récepteurs de la sérotonine dans le cerveau, ce qui peut améliorer l’humeur des individus après l’avoir consommé.

Des chercheurs de l’Université Pompeu Fabra, de l’Université d’Oxford et d’autres instituts européens ont récemment mené une étude sur les effets de ces deux types de traitements différents sur le cerveau des personnes diagnostiquées avec une dépression, en particulier sur l’organisation hiérarchique du cerveau après la prise de ces médicaments. Leur article, publié dans Nature Santé mentalesuggère que ces deux options de traitement entraînent des reconfigurations cérébrales hiérarchiques très différentes.

« Nous nous intéressons depuis longtemps à l’orchestration de la hiérarchie cérébrale dans de nombreux états cérébraux différents et avons pu démontrer dans de nombreux articles que le cerveau humain est organisé hiérarchiquement, orchestrant la dynamique globale afin d’effectuer des calculs distribués efficacement », ont déclaré Gustavo Deco et Morten L. Kringelbach, co-auteurs de l’article, à Medical Xpress.

« Nous nous intéressions à la manière dont la hiérarchie évolue dans la dépression résistante au traitement. Grâce à un récent essai contrôlé randomisé, nous avons pu étudier deux traitements pharmacologiques différents. »

Dans le cadre de leur étude récente, les chercheurs ont comparé les effets de la psilocybine à ceux de l’escitalopram, un des médicaments ISRS les plus couramment prescrits. Tous les participants à l’étude ont reçu deux doses de psilocybine à trois semaines d’intervalle. Pendant une période de six semaines, un groupe de participants a également reçu une dose quotidienne d’escitalopram, tandis que l’autre s’est vu administrer un placebo (c’est-à-dire une substance neutre sans effets psychoactifs).

« Notre idée principale était d’étudier la reconfiguration de l’organisation hiérarchique du cerveau dans la dépression après différents traitements pharmacologiques », ont déclaré Deco et Kringelbach. « Les données expérimentales ont été obtenues à partir d’un essai contrôlé randomisé en double aveugle de phase II à deux bras comparant la thérapie à la psilocybine (22 patients) à l’escitalopram (20 patients) du co-auteur, le professeur Carhart-Harris. »

Les chercheurs ont enregistré les résultats cliniques des deux plans de traitement suivis par les participants. Ils ont également recueilli des images du cerveau des patients à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), au début de l’étude et après que les patients aient terminé la période de traitement de 6 semaines.

« Nous avons utilisé une modélisation avancée du cerveau entier, qui adapte un modèle informatique personnalisé aux scanners cérébraux fonctionnels empiriques du patient », expliquent Deco et Kringelbach. « Nous avons conçu un cadre pour évaluer la reconfiguration hiérarchique par le niveau global de directivité de la matrice de connectivité effective générative (GEC) sous-jacente au modèle du cerveau entier. La GEC reflète la structure anatomique sous-jacente et l’activité fonctionnelle dynamique dans une matrice asymétrique qui capture l’organisation hiérarchique. »

Grâce à des algorithmes d’apprentissage automatique, Deco, Kringelbach et leurs collègues ont pu extraire des caractéristiques hiérarchiques du cerveau à partir des scanners qu’ils ont collectés. Pour étayer leurs conclusions, ils ont utilisé une construction théorique connue sous le nom de cadre de « cohérence trophique », qui en écologie décrit la chaîne alimentaire hiérarchique (c’est-à-dire les carnivores mangeant les herbivores, qui à leur tour mangent les plantes).

« Selon ce cadre, une hiérarchie plate est caractérisée par des niveaux trophiques égaux et une faible directivité, ce qui reflète une faible asymétrie dans un réseau », ont déclaré Deco et Kringelbach. « En revanche, une hiérarchie forte est associée à une forte directivité et à de fortes connexions asymétriques dans un réseau à plusieurs couches. »

Les chercheurs ont découvert que l’organisation hiérarchique de la dynamique cérébrale est une mesure très précise du changement suivant les traitements. Dans le cadre de leur étude, ils ont utilisé le cadre de cohérence trophique pour déterminer comment les deux traitements qu’ils ont évalués avaient réorganisé la dynamique cérébrale des patients qui les avaient reçus.

« Cette approche nous a permis de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents de la dépression et pourrait conduire à terme à des interventions encore plus efficaces », ont déclaré Deco et Kringelbach. « Nos résultats confirment également l’hypothèse selon laquelle les problèmes des principales régions de l’espace de travail global orchestrant la dynamique cérébrale pourraient être la principale cause des troubles neuropsychiatriques. De futures études de plus grande envergure devraient approfondir cette hypothèse en se concentrant sur différentes maladies neuropsychiatriques. »

Essentiellement, les résultats recueillis par ces chercheurs suggèrent que si la psilocybine et l’escitalopram peuvent être des traitements efficaces contre la dépression, ces deux composés ont entraîné des reconfigurations de la hiérarchie cérébrale significativement différentes. En utilisant des modèles informatiques basés sur l’apprentissage automatique, l’équipe a également pu prédire les réponses des patients au traitement avec une précision impressionnante de 85 %.

Dans leur ensemble, les résultats de cette étude montrent que les ISRS et la psilocybine rééquilibrent la dynamique cérébrale de manière totalement différente. À l’avenir, les résultats obtenus pourraient éclairer les études pharmacologiques et psychiatriques, contribuant ainsi à l’amélioration des interventions thérapeutiques contre la dépression.

« Nous prévoyons maintenant d’utiliser ce nouveau cadre pour comprendre l’orchestration de la hiérarchie cérébrale dans n’importe quel état cérébral, car cela nous permettrait de trouver de nouvelles façons de rééquilibrer le cerveau en cas de maladie », ont ajouté Deco et Kringelbach.

« Le cadre actuel de modélisation du cerveau entier pourrait être utilisé pour des études de traitement utilisant tout type d’intervention efficace, qu’elle soit pharmacologique, électrique ou comportementale. Nous prévoyons également d’utiliser cette méthodologie pour étudier la reconfiguration hiérarchique dans les tâches cognitives/comportementales et différents états cérébraux chez des participants en bonne santé. »

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