L'OREILLE  ABSOLUE

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La musique est une énigme. Elle peut nous transporter au sommet de l'extase, faire surgir en un battement d'œil des souvenirs refoulés ou libérer un torrent d'émotions qui nous laisse pantois. Des études ont montré que la musique exerce des effets semblables à ceux de la sexualité ou de la nourriture, ce qui est une compréhension frappante quoique primaire de l'interaction entre la musique et l'esprit.

Ici, à Montréal, des scientifiques mènent des recherches sur la façon dont la musique agit sur le cerveau et remue notre sensibilité. Comment la musique joue-t-elle sur les émotions d'une manière que les mots ne peuvent imiter ? « Le message de la musique et sa capacité d'émouvoir sont plus abstraits que ceux du langage, affirme Ante Padjen, un musicien et chercheur en neurosciences à l'Université McGill. La musique existe dans un contexte culturel et un morceau de musique peut susciter différentes émotions chez différents groupes culturels. Même dans un seul groupe, chaque individu possède une expérience de vie propre dans laquelle il puise lorsqu'il réagit à la musique. »

Le plus gros défi des chercheurs est de découvrir où la biologie se situe parmi toutes ces variables sociales. Quelles règles biologiques persistent malgré les divers contextes culturels dans lesquels la musique est appréciée ?

Les chercheurs de Montréal ne s'entendent pas tous sur la nature de ce qu'ils cherchent. Y a-t-il un seul centre de la musique dans le cerveau ? Des études novatrices en imagerie du cerveau indiquent que plusieurs régions distinctes du cerveau jouent un rôle dans le traitement et l'appréciation de la musique. Toutefois, des études menées chez les personnes souffrant d'une déficience sur le plan musical montrent également que certains réseaux spécialisés distincts du cerveau pourraient être dévoués spécifiquement à la cognition musicale.

La vie sans musique

Par exemple, certains des circuits du cerveau intervenant dans la perception de la musique semblent être séparés des circuits qui traitent le langage et d'autres sons dans l'environnement, comme l'ont montré des études menées chez des personnes souffrant d'amusie, une forme grave de surdité tonale. Les personnes « amusicales » sont incapables de percevoir des différences de hauteur tonale dans la musique et peuvent par conséquent être incapables de chanter dans le ton, de danser sur de la musique ou de mémoriser une mélodie. Étonnamment, ces personnes possèdent par ailleurs des capacités cognitives parfaitement normales et leurs capacités auditives et langagières sont intactes.

Ces études indiquent également que l'on doit d'abord percevoir la musique normalement avant de pouvoir en jouir. Une personne amusicale étudiée par Isabelle Peretz, détentrice d'un doctorat, une psychologue à l'Université de Montréal, ne pouvait déceler des variations de tonalité dans la musique inférieures à deux demi-tons et a déclaré que la musique sonnait comme du bruit et, en fait, l'indisposait.

Dans une autre étude, la même auteure signalait que les personnes amusicales étaient incapables de distinguer les fausses notes et les dissonances. La plupart d'entre elles disaient aussi ne pas aimer la musique. Certaines la trouvaient si déplaisante qu'ils cherchaient à l'éviter complètement.

De toute évidence, un problème fonctionnel dans le cerveau est à l'origine de l'amusie. Toutefois, les études par imagerie du cerveau chez les personnes amusicales n'ont pu encore révéler clairement les différences anatomiques qui seraient en cause.

Les plaisirs de Xanadu

Bien que les lésions soupçonnées chez les personnes amusicales puissent être trop infimes pour être décelées à l'aide des techniques d'imagerie scientifique actuelles, d'autres études d'imagerie, comme celles qui sont menées à Montréal, ont permis des découvertes spectaculaires au sujet de la réaction affective à la musique.

L'une de ces études, menée par des chercheurs de l'Université McGill, a montré pour la première fois que la musique active elle aussi dans le cerveau les centres de récompense ou de plaisir qui sont associés à la nourriture ou au sexe.

L'étude est révélatrice, car elle laisse entendre que la musique est aussi importante pour nous que les stimuli reliés à la survie biologique. « Bien que nous puissions en théorie vivre et nous reproduire sans la capacité d'apprécier la musique, celle-ci semble importante pour ce qui est de notre bonheur et de notre bien-être », conclut Anne Blood, coauteure de l'étude et qui travaille maintenant au Massachusetts General Hospital.

L'étude a établi que seule la musique suffisamment belle pour susciter fois après fois l'euphorie et les frissons activait les centres ou voies de récompense communément appelés centres du plaisir du cerveau.

Ces centres de récompense font partie d'un système fort complexe qui comprend des constellations de cellules organisées en districts fonctionnels. Ce système est responsable des plaisirs naturels associés au goût, à la sexualité et à la chaleur, par exemple. De telles récompenses naturelles mènent à un renforcement ou à la répétition du comportement.

Bien que toutes les expériences agréables semblent se déverser dans une même voie de récompense, le système est en mesure de faire des distinctions et il ne réagit pas de façon identique à tous les stimuli. Il se peut que le système puisse également distinguer divers types de musique, ce qui expliquerait pourquoi les plaisirs de la musique ne sont pas tous égaux, que ce soit chez une même personne ou entre les personnes.

Les neurotransmetteurs portent la musique et son plaisir

Des études scientifiques ont cerné ces centres de plaisir en utilisant des substances chimiques psychiquement actives et des stimulations électriques. Elles ont révélé que les voies nerveuses requièrent un neurotransmetteur appelé dopamine. L'action de la dopamine semble essentielle dans la médiation des réponses que nous percevons comme gratifiantes et elle joue probablement un rôle clé dans la production de sensations d'euphorie. Ainsi, une expérience musicale agréable a probablement une base chimique dans la molécule de dopamine.

La distinction entre les sons musicaux s'effectue dans une région du cerveau d'évolution récente, le cortex auditif, responsable de l'intégration d'un morceau et de notre réaction à la musique et où se décide si le morceau est inspirant ou non. Toutefois, l'information musicale est traitée dans d'autres parties du cerveau avant de se rendre au cortex auditif. Des régions du cerveau relativement primitives qui règlent la motricité et la mémoire peuvent également contribuer à notre réaction affective à la musique. Après diverses consultations, le cerveau prend une décision qui nous mène à danser, claquer des doigts, faire une grimace ou sourire. Assez curieusement, les recherches ont montré que pendant que nous écoutons de la musique, les centres moteurs du cerveau sont activés même si nous ne bougeons pas.

Le chant comme hymne évolutionnaire

Les scientifiques ignorent toujours pourquoi un système aussi raffiné pour la musique s'est développé chez les humains – ou chez d'autres animaux, tant qu'à cela. D'après Mme Blood, le chant peut avoir évolué à partir du phénomène langagier appelé prosodie, c'est-à-dire le changement de ton dans notre discours lorsque nous posons une question ou que nous affirmons une chose. D'autres chercheurs, comme le Dr Sandra Trehub de l'Université de Toronto, estiment que le chant pourrait être venu d'effets de voix non verbaux produits pour rassurer les nourrissons.

Quoi qu'il en soit, la découverte de flûtes du Néanderthalien en Europe montre qu'un « instinct musical » s'est développé chez les humains il y a des millénaires. Ainsi que le dit Ian Cross, un psychologue de la musique de l'Université de Cambridge, « sans la musique, il se pourrait que nous soyons jamais devenus humains ».

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 Deux petits noyaux thalamiques pour se souvenir durablement d'un lieu

Sur le plan fondamental, ces résultats démontrent pour la première fois le rôle spécifique des noyaux rhomboïde et reuniens dans la consolidation systémique des souvenirs sur le long terme. Sur le plan clinique, cette découverte contribue à une meilleure compréhension de certaines formes d'amnésies diencéphaliques, liées à des troubles du comportement alimentaire ou consécutives à des accidents vasculaires obstructifs ou hémorragiques affectant le thalamus.

Paris, 7 septembre 2012

Observer en temps réel la réparation d'une seule molécule d'ADN
L'ADN est sans cesse endommagé par des agents environnementaux tels que les rayons ultra-violets ou certaines molécules de la fumée de cigarette. Sans arrêt, les cellules mettent en œuvre des mécanismes de réparation de cet ADN d'une efficacité redoutable. Une équipe de l'Institut Jacques Monod (CNRS/Université Paris Diderot), en collaboration avec des chercheurs des universités de Bristol en Angleterre et Rockefeller aux Etats-Unis, est parvenue à suivre en direct, pour la première fois, les étapes initiales de l'un de ces systèmes de réparation de l'ADN encore peu connu. Grâce à une technique inédite appliquée à une molécule unique d'ADN sur un modèle bactérien, les chercheurs ont compris comment plusieurs acteurs interagissent pour réparer l'ADN avec une grande fiabilité. Publiés dans Nature le 9 septembre 2012, leurs travaux visent à mieux comprendre l'apparition de cancers et comment ils deviennent résistants aux chimiothérapies.
Les rayons ultra-violets, la fumée de tabac ou encore les benzopyrènes contenus dans la viande trop cuite provoquent des altérations au niveau de l'ADN de nos cellules qui peuvent conduire à l'apparition de cancers. Ces agents environnementaux détériorent la structure même de l'ADN, entraînant notamment des dégâts dits « encombrants » (comme la formation de ponts chimiques entre les bases de l'ADN). Pour identifier et réparer ce type de dégâts, la cellule dispose de plusieurs systèmes, comme la « réparation transcriptionellement-couplée » (ou TCR pour Transcription-coupled repair system) dont le mécanisme d'action complexe reste encore aujourd'hui peu connu. Des anomalies dans ce mécanisme TCR, qui permet une surveillance permanente du génome, sont à l'origine de certaines maladies héréditaires comme le Xeroderma pigmentosum qui touche les « enfants de la Lune », hypersensibles aux rayons ultra-violets du Soleil.

Pour la première fois, une équipe de l'Institut Jacques Monod (CNRS/Université Paris Diderot), en collaboration avec des chercheurs des universités de Bristol en Angleterre et Rockefeller aux Etats-Unis, a réussi à observer les étapes initiales du mécanisme de réparation TCR sur un modèle bactérien. Pour y parvenir, les chercheurs ont employé une technique inédite de nanomanipulation de molécule individuelle(1) qui leur a permis de détecter et suivre en temps réel les interactions entre les molécules en jeu sur une seule molécule d'ADN endommagée. Ils ont élucidé les interactions entre les différents acteurs dans les premières étapes de ce processus TCR. Une première protéine, l'ARN polymérase(2), parcourt normalement l'ADN sans encombre mais se trouve bloquée lorsqu'elle rencontre un dégât encombrant, (tel un train immobilisé sur les rails par une chute de pierres). Une deuxième protéine, Mfd, se fixe à l'ARN polymérase bloquée et la chasse du rail endommagé afin de pouvoir ensuite y diriger les autres protéines de réparation nécessaires à la réparation du dégât. Les mesures de vitesses de réaction ont permis de constater que Mfd agit particulièrement lentement sur l'ARN polymérase : elle fait bouger la polymérase en une vingtaine de secondes. De plus, Mfd déplace bien l'ARN polymérase bloquée mais  reste elle-même ensuite associée à l'ADN pendant des temps longs (de l'ordre de cinq minutes), lui permettant de coordonner l'arrivée d'autres protéines de réparation au site lésé.

Si les chercheurs ont expliqué comment ce système parvient à une fiabilité de presque 100%, une meilleure compréhension de ces processus de réparation est par ailleurs essentielle pour savoir comment apparaissent les cancers et comment ils deviennent résistants aux chimiothérapies.

Notes :
(1) Dans ces expériences de nanomanipulation, l'ADN endommagé est greffé à une surface de verre d'un côté et une microbille magnétique de l'autre. La bille permet d'étendre l'ADN perpendiculairement à la surface et de mesurer son extension bout-à-bout par vidéomicroscopie. La fixation à l'ADN de diverses protéines, ainsi que leur action, est identifiable par la modification que la protéine génère dans la structure ou conformation de l'ADN. Cette technique permet une analyse structurelle et cinétique extrêmement fine de réactions biochimiques in vitro.
(2) L'ARN polymérase est responsable de la lecture de l'ADN d'un gène et sa réécriture sous forme d'ARN, processus connu sous le nom de « transcription ».Il s'avère que l'ARN polymérase ne transcrit pas seulement les gènes, mais également l'ADN entre les gènes (jusqu'à récemment surnommé ADN « poubelle »), permettant par exemple à l'ARN polymérase d'effectuer son contrôle-qualité par TCR sur le génome entier d'un organisme.

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