Comment percer les secrets du système ‘cerveau’

Complexe ou compliqué ?

Connaissez-vous la différence entre les deux ? Cette question est une des devinettes favorites des adeptes de la systémique et de la complexité.

Pour vous aider à y répondre:

- un mécanisme d'horloge, un ordinateur... sont des objets compliqués
- le climat, l’économie mondiale, les êtres vivants, le cerveau... sont des objets complexes

Les deux types d'objets sont composés de multiples éléments. Mais dans les objets 'compliqués' ces multiples éléments interagissent de manière simple, linéaire et prévisible entre eux. Dans les objets complexes, leurs interactions ne sont ni simples, ni prévisibles. Ils en deviennent interdépendants. Par exemple, les résultats des multiples interactions de ces éléments peuvent être réinjectés dans ces mêmes éléments (boucles de rétroaction). Ils ne sont ainsi pas indéfiniment stables mais en permanent équilibre stable ou instable.

Illustration rapide avec le climat terrestre: celui-ci dépend d’une multitude d’éléments interdépendants comme les taux de gaz à effet de serre, le taux de réflexion de la planète (albedo), l’inclinaison de l’axe terrestre, l’activité solaire… Le climat était en équilibre stable depuis plusieurs décennies. Avec l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre, il se réchauffe, ce qui a entre autres pour effet de faire fondre les glaciers et provoquer plus d’incendies. Ce qui a pour effet de moins réfléchir les rayons du soleil (moins de surface blanche, l’albedo diminue) et d’augmenter les gaz à effet de serre (les incendies de forêt, plus propices à se déclencher si la température augmente, émettent du CO2). Donc la planète va encore plus se réchauffer, ce qui constitue une boucle de rétroaction. Et ainsi de suite, ce qui aura pour effet de rendre le climat plus instable jusqu’à ce qu’un nouvel équilibre soit éventuellement trouvé ; mais à quelle température ? + 1°C, +2°C ... + 10°C. Même si les Nations Unies tentent de limiter la hausse à 2°C, personne en réalité ne sait prévoir combien de degrés nous séparent de ce nouvel équilibre, probable mais pas garanti.

Tandis qu'une horloge elle, est composée d'une multitude d'éléments et de rouages certes, mais leurs interactions sont simples et prévisibles : telle roue dentée va en tournant de 3 tours entrainer 1 tour de la suivante. L'horloge est compliquée mais pas complexe.

	Le cerveau constitue un système complexe au même titre que le climat. D’abord par la présence de plusieurs centaines de milliards d’éléments : neurones, cellules gliales, synapses, vaisseaux,… à tel point que nous devons nous contenter d’une très grossière estimation : personne n’a pu compter ne serait-ce que le nombre de neurones à quelques milliards près.

Premier niveau franchi, le cerveau est donc déjà compliqué.
Mais de surcroît, tous ces éléments interagissent et dépendent les uns des autres : si les cellules gliales n’assurent plus l’isolation autour de certains axones , l’influx nerveux ne se propage plus aussi bien, ce qui passe dans une grave maladie nommée la sclérose en plaque.
Si un seul type de neurotransmetteur parmi les quelques 70 identifiés à ce jour vient à manquer, de graves dysfonctionnements apparaissent. Le nombre total de gènes que possède l’homme, soit environ 30 000, s’avère notoirement insuffisant pour déterminer le câblage du cerveau. Donc, même en imaginant que tous nos gènes soient consacrés uniquement au cerveau – ce qui serait bien ennuyeux puisque nous avons tout de même d’autres petits détails à coder dans notre corps – ils seraient bien trop peu nombreux pour établir notre plan de câblage cérébral. D’autres mécanismes sont nécessaires, faisant appel notamment à notre vécu, ce qui explique au passage que notre cerveau n’est pas 100% déterminé génétiquement.

Si vous n’êtes pas encore convaincus de la complexité du cerveau, un dernier chiffre: la moitié de protéines exprimées dans notre corps le sont en son sein. Il y en aurait de l'ordre de 12 000 impliquées dans les maladies neurologiques.

Câbles qui prolongent un neurone et transmettent l’influx nerveux vers les neurones suivants

Monsieur +

L’effet papillon
Continuons la comparaison avec le système complexe du climat : l’effet papillon peut se manifester par l’image du battement d’aile d’un papillon au Sénégal qui de rétroactions en rétroactions peut aboutir à un cyclone sur les Antilles.

	Pour le cerveau, l’effet papillon, une des caractéristiques du fonctionnement des systèmes complexes, pourrait s’illustrer par l’exemple suivant : il existe un gène qui altère la fabrication d'un enzyme, qui transforme à son tour un acide aminé en un phénylalanine, conduisant à la dopamine, neurotransmetteur important dans le cerveau.

Ainsi, ce gène à lui tout seul peut provoquer une maladie grave, l’oligophrénie (qui signifie "petit esprit" ) entraînant un comportement débile. La débilité peut donc vraiment tenir à un rien. Les systèmes complexes incitent à l’humilité…

Tellement complexe, que pour étudier tout cela, des disciplines variées se sont rapprochées pour pouvoir développer un approche systémique du cerveau. En effet, un cloisonnement trop marqué ne permet pas une bonne appréhension de la complexité. Ces disciplines se regroupent sous l’appellation ‘‘neurosciences’’ et l’on peut y retrouver pêle-mêle :

- Neurologie
- Neuropsychiatrie
- Neuropsychologie
- Neurobiologie
- Neuroanatomie
- Neurophysiologie…