Autisme et troubles apparentés : une nouvelle étude renforce la piste du chlore cérébral

Avant d'aborder cette étude sur des souris portant sur des anomalies mises en évidence à l'accouchement et leur correction, revenons tout d'abord sur les découvertes récentes portant sur la genèse de la maturation cérébrale, ses modulations et les anomalies mises en évidence. 

Le GABA, un neurotransmetteur essentiel du cerveau, dont le rôle change avant et après la naissance
Le professeur Yehezkel Ben-Ari, biochimiste et neurophysiologiste, et ses collaborateurs se consacrent, depuis les années 80, à améliorer la connaissance fondamentale sur le développement du cerveau. Ils découvrent des particularités étonnantes lors de la maturation cérébrale du fœtus : certains neurones fonctionnent d'une manière différente avant et après l'accouchement. Ainsi, si l'acide gamma-aminobutyrique (GABA) est le principal neurotransmetteur excitateur du système nerveux central (cerveau) pendant la grossesse, il devient après la naissance un neurotransmetteur inhibiteur, "calmant" l'excitation neuronale et régulant les apprentissages. 

Certes, ce neurotransmetteur GABA n'est produit que par 10 à 20 % seulement des cent milliards de neurones du cerveau, mais son rôle est primordial : "les neurones GABAergiques synchronisent la décharge des réseaux et génèrent par ces mécanismes des oscillations essentielles notamment à l'apprentissage et, d'une façon générale, à l'intégration des informations", explique le Pr Ben-Ari dans un  article en français publié en 2007 dans Médecine / Sciences.

L'action inhibitrice ou excitatrice des neurones GABA est influencée par la concentration en chlore
Avant la naissance, les neurones produisant du GABA et leurs synapses vont être matures rapidement, ce qui va leur permettre de "fournir l'essentiel de l'excitation à une phase précoce du développement du cerveau du fœtus (…) La libération de GABA par les éléments neuronaux (…) va se traduire par une augmentation du calcium et d'autres signaux intracellulaires. Elle va moduler des fonctions essentielles à la maturation neuronale : croissance, migration neuronale, formation de synapses, etc."

Mais quel est le médiateur qui modifie, avant et après la naissance, la fabrication et la libération de GABA dans les synapses, et donc l'intensité de la maturation neuronale ?

En 1986, Ulrich Misgeld et ses collègues ont mis en évidence l'influence de la concentration en chlore (ions chlore, [Cl-]) dans les neurones adultes sur la libération du GABA inhibiteur dans la synapse (Science, 1986).

Yehezkel Ben-Ari et ses collaborateurs ont ensuite constaté que ce phénomène existe aussi avant la naissance, avec une conséquence inverse (excitation) : si le GABA dépolarise ("excite") les neurones immatures du cerveau de fœtus de souris, c'est parce que ces neurones "jeunes" ont une concentration très élevée en chlore pendant la grossesse (The Journal of Physiology, 1989).

Le dessin ci-dessous, publié en 2012 par l'Inserm, montre :
- à gauche : dans les neurones matures (enfant, adulte), la concentration en ions chlore (Cl-) est faible. Lorsque le GABA se fixe sur son récepteur, cela permet aux ions chlore d'entrer et d'inhiber le neurone
- à droite : dans les neurones immatures du foetus, la concentration initiale en ions chlore est élevée. Cela inverse le rôle des GABA, qui vont inverser le flux d'ions chlore et exciter le neurone.


Avant l'accouchement, l'ocytocine provoquerait une chute du chlore neuronal
Yehezkel Ben-Ari et son équipe ont donc mis en évidence qu'il y avait une chute brutale du chlore dans les "jeunes" neurones au moment de l'accouchement, ce qui entraîne "un effet inhibiteur puissant" sur les neurones GABA. Cet effet pourrait protéger leur cerveau du stress de l'accouchement, un peu à la manière d'un tranquillisant, puis permettre un bon développement des neurones après la naissance.

Ils ont ensuite recherché ce qui déclenchait cette baisse brutale, en tâtonnant sur les différents facteurs connus intervenant lors de cette phase. Ils ont alors découvert le rôle de l'ocytocine, hormone d'origine maternelle libérée massivement au moment de l'accouchement (découverte en administrant un antagoniste de l'ocytocine à des souris sur le point de mettre bas). Sous l'influence de l'ocytocine maternelle, le chlore neuronal baisse et le GABA inhibe alors les neurones au moment de l'accouchement.

En résumé de cette première partie, il a donc été découvert que pendant la grossesse, les neurones GABA, stimulés par une concentration élevée de chlore, activent le développement cérébral. Au moment de l'accouchement, sous l'influence de l'ocytocine, cette stimulation s'effondre, les neurones GABA deviennent alors plutôt inhibiteurs, régulateurs de l'excitation électrique cérébrale. Ce rôle régulateur persiste pendant l'enfance et l'âge adulte.

Mais que se passe-t-il si le chlore reste élevé à l'accouchement, pendant l'enfance, à l'âge adulte ? Plusieurs études, sur des enfants et des souris, ont montré que des anomalies de ce circuit étaient impliquées dans plusieurs désordres d'origine cérébrale, dont les troubles autistiques.

Des niveaux de chlore élevés dans les neurones GABA d'enfants autistes
Plusieurs études, comme celle-ci, ont montré que les enfants autistes avaient des niveaux élevés de concentration de GABA dans le sang. Mais était-ce le cas aussi dans les neurones ? Et, si oui, était-ce lié à une concentration trop élevée en chlore, donc à une perturbation de l'inhibition de neurones GABA ? Si oui, baisser cette concentration en chlore peut-il améliorer les symptômes autistiques ?

Afin d'en savoir plus, les équipes du Dr Eric Lemonnier (pédopsychiatre, Brest) et Ben-Ari ont réalisé une étude auprès de 60 enfants souffrant d'autisme ou du syndrome d'Asperger (Translational Psychiatry, octobre 2012).

Chez 77 % de ces enfants, l'administration de bumétanide, un diurétique commercialisé depuis de nombreuses années dans d'autres indications, a atténué, voire supprimé, certains comportements typiques de l'autisme. Par rapport à ceux ayant reçu un placebo, les enfants traités interagissaient davantage avec leurs proches et avaient une meilleure compréhension de leurs expressions faciales (celles qui indiquent les émotions). Voici par exemple les effets, spectaculaires, de l'administration du diurétique sur un des enfants participants (source : Inserm, 2012) :


Or, le diurétique administré lors de l'étude clinique diminue la concentration de chlore dans les neurones, ce qui semble être directement lié à l'amélioration de l'état des enfants. Cet essai semble donc valider l'hypothèse de l'influence du chlore neuronal élevé sur l'autisme de l'enfant. Un essai clinique de taille plus importante est en cours en France et en Espagne pour confirmer les résultats de cette étude, ce qui pourrait peut-être aboutir à une utilisation thérapeutique (l'utilisation du bumétanide dans cette indication a d'ailleurs été brevetée par la société Neurochlore, dirigée par le Pr Ben-Ari). 

Des niveaux de chlore élevés dans les neurones GABA de souriceaux nouveau-nés autistes
Dans l'étude publiée par le magazine Science en février, le Pr Ben-Ari et son équipe complètent le travail effectué sur les enfants avec la bumétanide.

Ils ont objectivé, en analysant l'activité de neurones GABA de souriceaux juste avant et juste après l'accouchement, que le pic d'ocytocine évoqué précédemment s'accompagne d'une diminution immédiate des concentrations de chlore dans ces neurones au moment de la mise bas.

Les auteurs ont également constaté que chez les souris "autistes" (il s'agit d'un modèle d'autisme, par anomalie génétique ou injection de médicaments), au moment de la mise-bas, les souriceaux ont des concentrations élevées de chlore dans les neurones GABA. Ces concentrations restent anormalement élevées après la naissance  et cette anomalie persiste toute leur vie.

Et si diminuer, avec un diurétique ou de l'ocytocine, le niveau de chlore des souris autistes juste avant leur accouchement permettait un meilleur développement neuronal du nouveau-né et donc évitait  qu'elles mettent au monde des souriceaux autistes ?

Pour le savoir, le Pr Ben-Ari a donc administré le bumétanide à des souris autistes enceintes, juste avant la mise-bas. Comme il l'avait imaginé, le taux de chlore dans le cerveau des souriceaux ne s'est pas élevé et est resté normal après la naissance et les mois suivants. Ces souris ont développé des comportements moins perturbés que leurs congénères non traités par le diurétique.

A l'inverse, des souris normales traitées avant la mise-bas par un médicament bloquant l'action de l'ocytocine ont donné naissance à des souriceaux présentant un niveau élevé de chlore neuronal et des troubles autistiques. Cela confirme donc le rôle protecteur, voire préventif, de l'ocytocine par baisse du chlore neuronal au moment de l'accouchement.

Le bumétanide est donc bien efficace, chez la souris,  parce qu'il mime l'action physiologique de l'ocytocine sur le chlore : "ces données valident notre stratégie thérapeutique et suggèrent que l'ocytocine agissant sur les taux de chlore pendant la naissance module/contrôle l'expression du syndrome autistique" résume Yehezkel Ben-Ari. 

Il reste cependant à confirmer cet effet sur des nouveau-nés humains, de mère autiste ou non.

L'ocytocine en spray pourrait aussi influer sur le chlore neuronal des enfants autistes
Logiquement, si un diurétique mimant l'ocytocine permet de d'améliorer les symptômes de nouveaux-nés (souriceaux) et d'enfants autistes, de l'ocytocine doit pouvoir aussi le faire.

Angela Sirigu et son équipe (Centre de neuroscience cognitive CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) ont tenté l'expérience. Leur étude, publiée en 2010 dans la revue PNAS, a justement montré que l'administration d'ocytocine par voie nasale améliorait légèrement mais significativement, versus placebo, les interactions sociales de 13 enfants souffrant d'une forme d'autisme dite de haut niveau ou du syndrome d'Asperger (proche de l'autisme).

Les auteurs de cette étude, qui demande confirmation sur un plus grand nombre de personnes, émettaient donc l'hypothèse d'un rôle de la concentration en ocytocine dans la gestion des relations sociales des personnes autistes (d'autres études avaient suggéré que l'ocytocine améliorait la confiance envers autrui - Nature, 2005- et facilitait la communication des couples en difficulté – Biological Psychiatry 2008).

Cette hypothèse semble donc confirmée, a posteriori, par les travaux des professeurs Lemonnier et Ben-Ari sur des souris et enfants autistes.

En conclusion : des avancées remarquables, mais de nombreuses questions restent posées
Ces découvertes s‘inscrivent dans une évolution drastique de l'appréhension des troubles autistiques : ces troubles ont des explications neurobiologiques (perturbation de certains circuits et fonctionnements neuronaux, d'origine génétique et/ou acquise) et non psychologiques, psychanalytiques, comme cela a été théorisé dans les années 60.

Les travaux décrits succinctement ci-dessus montrent qu'une intervention, par un diurétique ou de l'ocytocine, sur les niveaux de chlore neuronaux pourraient éviter ou diminuer l'installation néo-natale de l'autisme, ainsi que leur expression pendant l'enfance et l'âge adulte.

Mais de nombreuses questions subsistent :
- chez l'homme, que se passe-t-il avec l'ocytocine, le chlore et les neurones GABA au moment de l'accouchement ? Est-ce la même chose qu'avec les souris normales et "autistes" ?
- Si ces anomalies au niveau de la GABA-transmission sont confirmées dans l'autisme ou d'autres pathologies proches, qu'est-ce qui les provoque? Une transmission génétique d'une mutation affectant la régulation du chlore neuronal, la fabrication du GABA, de l'ocytocine ? Des évènements survenant pendant la vie des parents, pendant la grossesse modifiant la réaction à l'ocytocine, au chlore ? Et surtout, pourra-t-on un jour anticiper la survenue de telles anomalies (dépistage anténatal d'anomalies génétiques ou épigénétiques, facteurs de risque identifiés comme une infection, un stress, etc.) ?
- Si oui, l'administration de bumétanide ou d'ocytocine avant l'accouchement suffira-t-elle à empêcher la survenue, au moins partielle, de certains troubles autistiques, ou d'autres facteurs interviennent-ils ?  
- des études en double aveugle (ocytocine ou bumétanide versus placebo) montrerait-elles une amélioration significative et durable ?
- Chez l'enfant ou l'adulte, ces traitements pourront-ils diminuer significativement et durablement les symptômes, sans effets indésirables significatifs empêchant leur utilisation (rapport bénéfices-risques positif) ?
 
D'autres études sont en cours (voir par exemple cet article résumant les essais en cours avec le bumétanide) pour tenter de répondre, notamment, à ces questions. Elles seront nécessaires avant d'envisager d'éventuelles avancées médicales concrètes pour les patients.

Mais ces travaux ouvrent d'ores et déjà des pistes inédites pour traiter un trouble du développement qui affecte durement et profondément de nombreuses familles.

Stéphane Korsia-Meffre et Jean-Philippe Rivière

Sources et ressources complémentaires (par ordre de citation) :
- "Le GABA Un transmetteur pionnier pour la construction du cerveau", Yehezkel Ben-Ari, Med Sci (Paris) Volume 23, Numéro 8-9, Août-Septembre 2007
- "The role of chloride transport in postsynaptic inhibition of hippocampal neurons", Ulrich Misgeld et coll., Science, juin 1986.
- "Giant synaptic potentials in immature rat CA3 hippocampal neurone", Ben-Ari Y et coll., The Journal of Physiology, septembre 1989
- "Elevated plasma gamma-aminobutyric acid (GABA) levels in autistic youngsters: stimulus for a GABA hypothesis of autism", Dhossche D et coll., Medical science monitor, août 2002
- "A randomised controlled trial of bumetanide in the treatment of autism in children", E Lemonnier, Y Ben-Ari et coll., Translational Psychiatry, décembre 2012 
- "Un essai clinique prometteur pour diminuer la sévérité des troubles autistiques", Inserm, 11 décembre 2012
- "Oxytocin-mediated GABA inhibition during delivery attenuates autism pathogenesis in rodent offspring", Tyzio R, Ben-Ari Y et coll., Science, février 2014
- "Autisme : l'hormone de l'accouchement contrôlerait l'expression du syndrome chez l'animal", Inserm, 7 février 2014
- "Promoting social behavior with oxytocin in high-functioning autism spectrum disorders", Elissa Andari et coll.,  PNAS (Proceeding of the National Academy of Sciences), février 2010
- "Autisme : l'administration d'ocytocine améliore le comportement social des patients", CNRS, février 2010
- "Oxytocin increases trust in humans", Michael Kosfeld et coll., Nature, juin 2005
- "Intranasal oxytocin increases positive communication and reduces cortisol levels during couple conflict", Biological Psychiatry, novembre 2008
- "Autisme. Plusieurs essais d'un diurétique à Brest", Le Télégramme de Brest, 11 février 2014 

La photographie du Pr Ben-Ari provient du site de Neurochlore, société qu'il préside et qui a déposé un brevet international pour l'utilisation du bumétanide dans les troubles du spectre autistique et les maladies neurodéveloppementales.