Prix Léo-Pariseau - De la plasticité du cerveau et de l’apprentissage moteur

Caroline Rodgers Collaboration spéciale
Le Dr Julien Doyon
Photo: ACFAS Le Dr Julien Doyon

Ce texte fait partie du cahier spécial Prix de l'ACFAS

Le prix Léo-Pariseau 2011 en sciences biologiques et sciences de la santé a été attribué cette semaine au Dr Julien Doyon, directeur scientifique de l’Unité de neuro-imagerie fonctionnelle (UNF) du Centre de recherche de l’Institut universitaire de gériatrie de Montréal. Les prix de l’Acfas récompensent des contributions exceptionnelles à la recherche scientifique.

Le parcours professionnel du chercheur lauréat du prix Léo-Pariseau a de quoi impressionner. En plus d’être le directeur de l’UNF, il cumule plusieurs postes d’enseignement et de recherche et a déjà publié près d’une centaine d’articles scientifiques en collaboration avec d’autres chercheurs. Il est aussi, entre autres, professeur titulaire au Département de psychologie de l’Université de Montréal et le directeur du Réseau de bio-imagerie du Québec.


Natif de l’Abitibi, diplômé de l’Université Laval en psychologie, il a réalisé son doctorat en neuropsychologie à l’Université McGill et à l’Institut neurologique de Montréal sous la supervision de la Dre Brenda Milner.


« Le domaine dans lequel je suis le plus connu est l’étude de la plasticité du cerveau associée à l’apprentissage moteur, dit-il. Ce type d’apprentissage intervient quand on apprend, par exemple, à jouer du piano ou à jouer au tennis. Ce sont des tâches qu’on ne peut certainement pas étudier grâce aux techniques d’imagerie. Par contre, on peut étudier ce qui se passe dans le cerveau d’un sujet lorsqu’il fait des exercices donnés avec les doigts et qu’il apprend des séquences motrices. Dans mes recherches, je me suis intéressé à essayer de voir quels sont les circuits du cerveau qui sont mobilisés dans les différentes phases de l’apprentissage et quels sont les mécanismes en jeu. »


Grâce aux connaissances et aux données sur le cerveau et l’apprentissage qu’ils ont acquises avec l’imagerie, son équipe et lui se consacrent aujourd’hui à deux programmes de recherche fondamentale reliés à la maladie de Parkinson. Le premier concerne les effets de l’exercice aérobique chez les patients atteints de cette maladie.


« Ces patients, à cause d’une dysfonction qui affecte le circuit corticostriatal du cerveau, ont de la difficulté à apprendre et à automatiser de nouvelles tâches motrices. Jusqu’à maintenant, certaines données démontrent que, si on entraîne physiquement des patients parkinsoniens, il y aura des améliorations sur le plan des symptômes observés dans cette maladie, comme les tremblements et la rigidité, mais on ne sait toujours pas pourquoi cela fonctionne. Avec les techniques d’imagerie, on peut mesurer les changements obtenus dans le cerveau. Nos données préliminaires démontrent que, après trois mois d’entraînement, les patients ont un patron d’activité cérébrale qui se normalise et devient similaire à celui de personnes du même âge avant entraînement. Évidemment, cela améliore leur qualité de vie. Mais nous voulons également savoir s’ils sont capables d’apprendre de nouvelles tâches et d’améliorer de nouvelles capacités motrices. Et l’originalité de notre méthode, c’est que les tests d’apprentissage de séquences motrices qui servent à mesurer cela sont réalisés à l’intérieur d’un scanneur. Pendant que la personne réalise les séquences, on peut voir les régions du cerveau qui sont activées. »

 

Nécessaire sommeil


L’autre programme de recherche vise à trouver un marqueur de diagnostic précoce de la maladie de Parkinson. Il a commencé il y a un an, en collaboration avec une l’équipe de chercheurs chinois du docteur Piu Chan, à Pékin, qui a monté une banque de 4500 sujets ayant déjà la maladie ou dont le génotype démontre qu’ils risquent de la développer.


« Nous pensons que l’apprentissage de séquences motrices et notamment le phénomène de consolidation d’un apprentissage donné pourraient éventuellement servir de biomarqueur. C’est-à-dire qu’on pourrait constater des déficits dans l’apprentissage et dans sa consolidation qui pourraient nous indiquer, avant même que la maladie ne soit déclarée, qu’un sujet est susceptible de la développer. »


L’équipe du Dr Doyon s’est également intéressée aux effets du sommeil sur l’apprentissage. « Nous avons découvert que certains apprentissages moteurs, mais pas tous, sont sensibles à l’effet du sommeil pour la consolidation, selon la région du cerveau utilisée, ajoute-t-il. Pour s’adapter à de nouvelles tâches motrices, comme faire de la bicyclette, il n’est pas nécessaire de dormir pour qu’il y ait consolidation. Tandis que, pour certaines séquences de mouvements complexes, comme apprendre à jouer du piano, le sommeil joue un rôle important pour consolider l’apprentissage. On sait même que certaines phases du sommeil sont plus importantes que d’autres pour cette consolidation. »


Ces découvertes sur le sommeil sont utiles dans le cadre des projets de recherche sur la maladie de Parkinson. « Notre hypothèse est que, chez les patients parkinsoniens, ce serait précisément le phénomène de consolidation qui serait absent au début de la maladie. Ils seraient capables d’apprendre des tâches motrices, mais pas de les consolider. »


Pour le Dr Doyon, être lauréat du prix Léo-Pariseau de l’Acfas est une belle reconnaissance des années de travail accompli et de son engagement pour que le Québec, qui est une force en bio-imagerie au Canada, demeure un leader dans le domaine.



Collaboratrice