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Comment les neurones vivent une anesthésie

L’anesthésie générale est aujourd’hui une pratique courante pour les actes chirurgicaux. Bien que la maîtrise empirique des actions des anesthésiques continue de s’améliorer, les mécanismes d’actions de l’anesthésie générale sur les populations de neurones restent loin d’être totalement compris. Laure Buhry du Laboratoire lorrain de recherche en informatique et ses applications (Loria - CNRS/Université de Lorraine/Inria) apporte un nouvel éclairage sur la question grâce à une modalisation mathématique du fonctionnement de ces neurones, afin d’en déterminer le comportement au niveau des plus petites structures cérébrales.

On dénombre en France chaque année environ 9 millions d’anesthésies générales causant, au début des années 2000, à peu près une mort sur 100 000 procédures. Il arrive également qu’en dépit de l’administration d’une dose en théorie suffisante d’anesthésique, des patients s’éveillent lors d’une intervention ou gardent en mémoire quelques souvenirs de leur opération. Bien qu’acte courant, l’anesthésie demande une compréhension plus approfondie de ses implications au niveau neuronal, afin que cette procédure devienne la moins risquée possible.

Au niveau microscopique, les effets physiologiques de l’administration d’anesthésiques sur l’activité de neurones isolés et de leurs récepteurs synaptiques ont été relativement bien étudiés pour différentes classes de molécules, les plus connues et couramment utilisées étant le propofol et le sevoflurane. Les enregistrements électroencéphalographiques montrent également assez bien leurs effets au niveau macroscopique visibles.

Mais au niveau mésoscopique, c’est-à-dire au niveau des réseaux de neurones ou structures cérébrales, l’étude de leurs effets demeure difficile à mettre en œuvre avec les techniques d’électrophysiologie et d’imagerie actuelles. C’est pourquoi il est nécessaire d’avoir recours à la modélisation mathématique et aux simulations afin d’élucider les mécanismes d’action de l’anesthésie générale. Laure Buhry et ses collègues développent donc au LORIA des modèles de neurones (essentiellement de type "spiking neurons") prenant en compte les actions connues au niveau microscopique. En intégrant ces modèles de neurones à des modèles de plus large échelle, il est possible de proposer des scenarii d’action au niveau mésoscopique. Ces scenarii sont ensuite validés par des comparaisons avec des données macroscopiques enregistrées notamment par les chercheurs du Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN - CNRS/Université de Lorraine) et du CHRU de Nancy. Un nouveau projet va permettre, avec l’accès à des données intracérébrales profondes enregistrées chez des patients au CHRU, de développer de nouveaux modèles mathématiques expliquant en particulier l’effet amnésiant de l’anesthésie générale.

Contact : Laure Buhry, maître de conférences à l’Université de Lorraine