L'amygdale : comment votre cerveau fabrique la peur

Dans un laboratoire en sous-sol du Center for Neural Science de l'université de New York, au début des années 1980, un rat Sprague-Dawley est posé sur un sol grillagé en acier inoxydable, à l'intérieur d'un petit enclos. Un haut-parleur diffuse une brève note. Une fraction de seconde plus tard, un courant d'un demi-milliampère traverse la grille sous les pattes de l'animal. Le rat se fige, chaque muscle maintenu rigide, et un chronomètre se déclenche. La scène se répète au fil de milliers d'essais, chacun finissant par être reporté sur une lame de microscope d'un cerveau de rat soigneusement lésé.

L'homme qui mène ces expériences, Joseph LeDoux, n'apprenait pas simplement aux rats à tressaillir. Il traçait un signal depuis l'oreille vers l'intérieur, en quête du point précis où un son dénué de sens devenait une menace. Ce point de convergence se révéla être une petite structure en forme d'amande, nichée au plus profond du lobe temporal. Cet article suit la question à laquelle ces expériences ont répondu : lorsque quelque chose vous effraie, que fait le cerveau, et où ?

Un accident de 1937 qui ouvrit le lobe temporal

L'histoire ne commence pas avec LeDoux. Elle commence en 1937, lorsque Heinrich Klüver et Paul Bucy, à l'université de Chicago, retirèrent chirurgicalement les deux lobes temporaux de singes rhésus. Ce qu'ils observèrent fut un ensemble de changements étrange et remarquablement constant, qui finit par être connu sous le nom de syndrome de Klüver-Bucy. Les animaux perdirent leur peur normale des serpents et des humains qui les manipulaient, s'approchant d'objets qui les terrifiaient auparavant ; ils portaient à la bouche tout ce qui se trouvait à leur portée, tentaient de copuler avec des objets inappropriés et mangeaient à l'excès.

Le compte rendu, publié dans les Archives of Neurology and Psychiatry, devint la signature des manuels pour le rôle du lobe temporal dans l'évaluation des émotions. Comme Klüver et Bucy avaient retiré une vaste région, ils ne pouvaient pas encore dire quel fragment de tissu importait le plus, mais le syndrome rendait une chose indubitable : quelque part dans le lobe temporal médial se trouvait une machinerie qui décidait si un stimulus méritait la peur ou l'indifférence. En 1956, Lawrence Weiskrantz avait resserré la cible et isolé l'amygdale elle-même comme la structure porteuse des changements que Klüver et Bucy avaient décrits. L'amande avait été identifiée.

Un amas en forme d'amande à la répartition des tâches bien définie

L'amygdale n'est pas une masse unique, mais un amas d'une douzaine de noyaux distincts, d'environ deux centimètres de largeur, situé dans le lobe temporal médial, juste devant l'hippocampe. Son nom vient du grec qui désigne l'amande, d'après sa forme. Ce qui la rend utile à comprendre plutôt qu'à simplement nommer, c'est que ses noyaux répartissent le travail de la peur entre une porte d'entrée, un bureau d'arrière-cour et un quai de chargement.

Le noyau latéral est la principale station d'entrée sensorielle, la porte par laquelle arrivent les informations sur le monde extérieur. Le noyau basal se trouve derrière lui et intègre le contexte cortical, l'information plus riche et plus lente sur ce qu'est réellement un stimulus et la situation dans laquelle il survient. Le noyau central est la station de sortie, le quai de chargement d'où les décisions de l'amygdale sont expédiées vers le corps. Comprendre la structure de cette manière nous permet de suivre un son effrayant comme un signal physique qui se déplace à travers un tissu précis, depuis le noyau latéral où il atterrit, à travers le noyau basal où on lui donne un sens, jusqu'au noyau central où il devient un cœur battant à tout rompre et un corps figé.

Comment une note est devenue une menace

L'outil central de LeDoux était le conditionnement pavlovien de la peur, une procédure aussi simple que puissante. Dans son paradigme auditif, une note neutre sert de stimulus conditionné, et un bref choc électrique léger administré aux pattes sert de stimulus inconditionné. Au début, la note ne signifie rien et le rat l'ignore, mais après seulement quelques associations entre la note et le choc, la note seule suffit à faire figer l'animal. Le conditionnement pavlovien de la peur est exactement cela : l'association d'un stimulus conditionné neutre avec un stimulus inconditionné aversif, jusqu'à ce que le stimulus neutre, à lui seul, déclenche une réponse défensive. Le figement est la défense propre à l'espèce du rat, la réponse qu'un petit mammifère adopte lorsqu'un prédateur pourrait être à proximité et que le mouvement pourrait s'avérer fatal.

Le génie du programme de LeDoux n'était pas le conditionnement lui-même, que la tradition pavlovienne avait depuis longtemps établi, mais la dissection qui s'ensuivit. En lésant tour à tour chaque relais le long du trajet de l'oreille au cerveau, puis en vérifiant si le rat pouvait encore apprendre à craindre la note, son équipe détermina par quelles structures le signal devait absolument passer. Ils pouvaient retirer le cortex auditif, la région que l'on pourrait supposer essentielle à la compréhension du moindre son, et le rat apprenait pourtant encore à se figer au son de la note. Ce qu'ils ne pouvaient pas retirer, c'était l'amygdale latérale ; lésez-la, et le conditionnement de la peur échouait. Cette dissociation, rapportée en 1986, désigna l'amygdale comme le point de convergence de la menace conditionnée, le lieu où un son et un choc sont liés ensemble pour former un danger appris.

Deux routes de l'oreille à l'amande

La découverte selon laquelle le cortex auditif était superflu conduisit LeDoux à l'une des idées les plus influentes de la neuroscience de l'émotion : qu'un stimulus effrayant atteint l'amygdale par deux voies différentes, à deux vitesses différentes, qu'il appela la route basse et la route haute.

La route basse est rapide et grossière. Elle va directement du thalamus auditif, le relais sensoriel du cerveau, droit vers l'amygdale latérale, contournant entièrement le cortex. Chez le rat, cela prend environ douze millisecondes, assez vite pour commencer à mettre en place une réponse défensive avant même que le cortex ait fini d'identifier la nature du stimulus. La route haute est plus lente mais bien plus riche. Elle va du thalamus au cortex sensoriel, et seulement ensuite à l'amygdale latérale, prenant de l'ordre de trente à quarante millisecondes. Ce temps supplémentaire achète du détail et du contexte, et il permet au cortex de moduler la réponse, voire de l'annuler purement et simplement.

La logique fonctionnelle est facile à ressentir dans sa propre expérience. Vous sursautez devant une forme enroulée sur un sentier de randonnée avant d'enregistrer consciemment ce que c'est ; c'est la route basse qui se déclenche, engageant votre corps dans la prudence sur la base de l'indice le moins coûteux et le plus rapide disponible. Un battement de cœur plus tard, vous reconnaissez un tuyau d'arrosage et l'alarme s'apaise ; c'est la route haute qui rattrape son retard avec de meilleures informations et qui annule la fausse alerte. Une réaction rapide à un bâton qui pourrait être un serpent coûte moins cher qu'une réaction lente et précise à un véritable serpent.

Du quai de chargement au corps

Une décision d'avoir peur est inutile si elle reste enfermée dans l'amygdale. La traduction du verdict neuronal en réalité corporelle se produit au niveau du noyau central, à travers trois projections distinctes, chacune commandant une composante différente de la réponse défensive intégrée.

Une projection vers la substance grise périaqueducale, une structure du mésencéphale, produit le figement, cette immobilité vigilante qui constitue la première ligne de défense du rat et l'équivalent humain du fait d'être cloué sur place. Une projection vers l'hypothalamus latéral entraîne l'activation autonome sympathique, la physiologie familière de la peur : le cœur qui s'emballe, la poussée de tension artérielle, la disposition à fuir ou à combattre. Et une projection vers le noyau du lit de la strie terminale maintient des états d'anxiété prolongés qui survivent à la menace immédiate, une alarme plus lente et plus diffuse, longtemps après que le danger aigu s'est éloigné. Cette division en trois est en partie la raison pour laquelle la peur et l'anxiété donnent des sensations différentes, alors même qu'elles partagent la même machinerie.

Le conditionnement de la peur a aussi une contrepartie à laquelle le monde clinique tient profondément. L'extinction de la peur est l'apprentissage actif du fait que le stimulus conditionné ne prédit plus le stimulus inconditionné, de sorte que la note, présentée à répétition sans aucun choc, cesse progressivement de provoquer le figement. L'extinction est médiée par des projections du cortex préfrontal ventromédian vers des cellules intercalées spécialisées au sein de l'amygdale, qui inhibent la sortie de peur. Le détail crucial, et quelque peu dégrisant, est que l'extinction n'efface pas le souvenir de peur d'origine ; elle construit un souvenir inhibiteur concurrent, superposé par-dessus, ce qui explique pourquoi de vieilles peurs peuvent ressurgir sous l'effet du stress ou dans de nouveaux contextes. Une phobie traitée est supprimée, non effacée.

La femme qui ne pouvait être effrayée, jusqu'à ce qu'elle le soit

La preuve la plus saisissante du rôle de l'amygdale dans la peur ne provient pas d'un rat, mais d'un seul être humain connu dans la littérature sous le nom de patiente SM. Elle souffre d'une rare maladie génétique, la protéinose lipoïde (aussi appelée maladie d'Urbach-Wiethe), qui, au fil des années, a déposé du calcium dans ses deux amygdales et les a détruites, tout en épargnant le cerveau environnant. Étudiée pendant des décennies à l'université de l'Iowa par Antonio Damasio, Ralph Adolphs, Daniel Tranel et Justin Feinstein, elle offrait une expérience naturelle qu'aucun chirurgien ne réaliserait délibérément : une personne menant une vie pleine avec, pour ainsi dire, aucune amygdale fonctionnelle d'un côté comme de l'autre.

Dans un article paru en 2011 dans Current Biology, Feinstein et ses collègues rapportèrent que SM ne montrait aucune peur en manipulant des serpents et des araignées vivants, bien qu'elle dît ne pas les aimer, aucune peur lors d'une visite d'une attraction hantée où elle menait au contraire le groupe et faisait sursauter les acteurs, et aucune peur en réponse à des extraits de films conçus pour terrifier. Sa capacité à ressentir l'expérience d'une menace extérieure semblait tout bonnement disparue. Puis vint le revirement. Dans un suivi de 2013 dans Nature Neuroscience, la même équipe fit inhaler à SM de l'air contenant 35 pour cent de dioxyde de carbone, une procédure qui produit une sensation de suffocation. SM, qui ne pouvait être effrayée par les serpents ni les maisons hantées, fut prise d'une crise de panique en bonne et due forme.

La dissociation est profonde, car elle montre que la peur n'est pas une chose unique, construite en un seul endroit. La peur extéroceptive, la peur des menaces présentes dans le monde et détectées par les sens, dépend de l'amygdale, et sans elle SM était sans peur. La peur intéroceptive, la peur suscitée par des signaux provenant de l'intérieur du corps, comme une marée montante de dioxyde de carbone, est construite par une circuiterie du tronc cérébral plus ancienne, que SM possédait encore intacte.

Pourquoi l'amygdale n'est pas le centre de la peur du cerveau

Il est tentant, et très courant dans les écrits de vulgarisation, de couronner l'amygdale centre de la peur du cerveau, siège de la peur ressentie, sonnette d'alarme dédiée. La position de travail prudente du domaine est plus mesurée, et la patiente SM aide à comprendre pourquoi. L'amygdale ne se spécialise pas dans la seule peur ; elle attribue une saillance motivationnelle à un large éventail de stimuli, y compris des stimuli appétitifs et gratifiants, signalant ce qui importe plutôt que seulement ce qui menace. Le sentiment conscient de la peur, l'effroi subjectif que l'on éprouve réellement, dépend d'une activité corticale plus large et non de l'amygdale isolée. Et SM elle-même reconnaissait encore les menaces intellectuellement, comprenant parfaitement qu'un serpent pouvait être dangereux, tout en ayant perdu la réponse viscérale, pilotée par le corps, qui l'aurait fait reculer.

Cette distinction est le fruit de plus de soixante-dix ans de travaux, depuis la lobectomie de Klüver et Bucy en 1937, en passant par l'isolement de la structure par Weiskrantz, la dissection de l'amygdale latérale par LeDoux et sa synthèse de 1996, The Emotional Brain, jusqu'aux comptes rendus de la patiente SM de 2011 et 2013. La trajectoire s'éloigne régulièrement d'un slogan bien rangé pour se rapprocher d'un mécanisme : non pas un centre de la peur, mais un circuit qui décide de ce qui vaut la peine qu'on y réagisse et met le corps en mouvement avant que l'esprit ait fini sa phrase.

Points clés

L'amygdale est un amas en forme d'amande d'une douzaine de noyaux dans le lobe temporal médial, dont le noyau latéral reçoit l'entrée sensorielle, le noyau basal ajoute le contexte cortical, et le noyau central expédie la réponse défensive à travers trois sorties : une projection vers la substance grise périaqueducale qui produit le figement, une projection vers l'hypothalamus latéral qui entraîne l'activation sympathique, et une projection vers le noyau du lit de la strie terminale qui entretient l'anxiété. Les travaux de Joseph LeDoux sur le conditionnement auditif de la peur chez le rat, qui associent une note à un choc aux pattes jusqu'à ce que la note seule provoque le figement, ont désigné l'amygdale latérale comme le point de convergence de la menace apprise et ont révélé deux voies pour l'atteindre : une route basse sous-corticale rapide, d'environ douze millisecondes, qui réagit avant que le cortex n'identifie le stimulus, et une route haute corticale plus lente et plus riche, de trente à quarante millisecondes, capable de moduler ou d'annuler l'alarme. L'extinction de la peur, pilotée par l'entrée du cortex préfrontal ventromédian sur les cellules intercalées de l'amygdale, construit un souvenir inhibiteur concurrent plutôt que d'effacer l'original. La patiente atteinte de la maladie d'Urbach-Wiethe, SM, dont les deux amygdales sont détruites, n'éprouvait aucune peur des serpents, des araignées ou des maisons hantées, et pourtant elle paniquait en inhalant du dioxyde de carbone, dissociant la peur extéroceptive médiée par l'amygdale de la peur intéroceptive pilotée par le tronc cérébral, et soulignant la position prudente du domaine : l'amygdale attribue une saillance à de nombreux types de stimuli, l'expérience ressentie de la peur dépend d'une activité corticale plus large, et la structure se comprend mieux non pas comme le centre de la peur du cerveau, mais comme le circuit qui décide de ce qui vaut la peine qu'on y réagisse.