Chaque fois que l’on attrape une tasse de café, le geste n’est jamais tout à fait identique.  Une équipe de neuroscientifiques de l'Université de Fribourg (Unifr) a montré que cette variabilité repose sur des neurones qui permettent au cerveau de corriger chaque mouvement de façon unique. Leurs résultats, publiés dans la revue Current Biology, révèlent que ces neurones agissent comme des «estimateurs optimaux» du cerveau, combinant les sensations réelles avec leurs prédictions. Lorsqu’ils sont inactifs, les mouvements restent exacts, mais commencent à suivre une trajectoire plus stéréotypée.

Essayez de tendre cent fois la main pour saisir la même tasse: votre main ne suivra jamais exactement le même chemin. Ces variations ne sont pas dues à de la maladresse, mais elles montrent que le cerveau ajuste en permanence nos mouvements grâce à la proprioception, ce «sixième sens» qui nous informe sur la position de notre corps sans avoir besoin de le regarder. Mais quels neurones effectuent ce travail et comment? Pour le découvrir, des neuroscientifiques de l’Unifr ont étudié les mouvements de souris après avoir désactivé un petit groupe de neurones impliqués dans ce sens.

Un sens essentiel, mais encore mal compris
Tous nos gestes reposent sur un retour sensoriel continu provenant de capteurs dans nos muscles et articulations. Ces propriocepteurs indiquent au cerveau où se trouve notre corps et comment il bouge. On sait que ces informations arrivent au cortex somatosensoriel, une région clé du cerveau. Pourtant, la manière dont le cortex les utilise pour contrôler le mouvement, plutôt que pour simplement le percevoir, reste floue. «Nous voulions comprendre ce que les neurones proprioceptifs apportent concrètement à nos gestes, explique le Professeur Mario Prsa. Pour cela, nous avons observé ce qui arrive au mouvement lorsque ces cellules sont retirées du cortex somatosensoriel.»

Moins de cellules, des mouvements plus stéréotypés
Les chercheurs et chercheuses de l’Unifr ont étudié des souris entraînées à saisir des gouttelettes d’eau en enregistrant leurs mouvements avec des caméras à haute vitesse. Les scientifiques ont ensuite utilisé la microscopie biphotonique pour identifier individuellement les neurones proprioceptifs qu’ils sont parvenus à éliminer un par un en ciblant leur soma, c’est-à-dire le corps de la cellule, avec un laser très précis. Il s’agit d’une approche très différente des méthodes classiques qui consistent, elles, à désactiver toute une zone du cerveau.

Suiter a cette élimination sélective, les souris continuaient à réussir leurs gestes, mais leurs trajectoires ont changé de manière surprenante. «C’était un résultat inattendu, explique Mélanie Palacio-Manzano, première autrice de l'étude. Les trajectoires sont devenues plus dispersées, mais en même temps plus stéréotypées dans leur forme, un peu comme si les mouvements devenaient plus robotiques.»

Un cerveau qui anticipe autant qu’il ressent
Pour expliquer ces résultats, les scientifiques ont démontré que le cerveau se fiait moins à l’information sensorielle venant du corps et davantage à ce qu’il avait prévu à l’avance. «Ces neurones calculent donc une estimation optimale da la position du membre en comparant les signaux sensoriels avec des prédictions internes. Lorsque cette estimation est dégradée, les mouvements suivent une trajectoire préplanifiée au lieu d'être corrigés chacun de manière unique», conclut Mario Prsa, responsable du Laboratoire de neurosciences sensorimotrices.

Des découvertes qui ouvrent la voie à de meilleures thérapies
Cette étude montre que les variations naturelles dans nos gestes ne sont pas des erreurs, mais le signe que le cerveau se corrige en permanence. Elle souligne aussi l’importance d’étudier des neurones précis, plutôt que de larges zones du cerveau, pour comprendre ses mécanismes.

Ces résultats changent notre vision des troubles du mouvement, où cette capacité d’ajustement est perturbée. A terme, ils pourraient aider à concevoir des prothèses plus naturelles, capables non seulement d’indiquer la position du membre, mais aussi d’aider le cerveau à anticiper et corriger les gestes.

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