Notre corps fonctionne selon des processus constants et rythmés, comme la respiration et le nettoyage nocturne de notre cerveau. Aujourd’hui, des chercheurs ont découvert que les rythmes fondamentaux de notre cerveau et de nos intestins fonctionnent selon des principes physiques étonnamment similaires, ce qui pourrait potentiellement remodeler notre compréhension des deux systèmes.
Physique parallèle dans le cerveau et l’intestin
Les mêmes schémas d’oscillation qui déterminent la digestion (déplacement des aliments dans le système digestif) se retrouvent également dans les vaisseaux sanguins du cerveau. Ces schémas aident à réguler le flux d’oxygène et de nutriments vers le cerveau en cas de besoin. Cette découverte remarquable met en évidence une base physique commune pour des processus biologiques apparemment disparates.
Modélisation des rythmes intestinaux comme point de départ
La recherche, menée par une équipe internationale, a commencé avec le désir de comprendre comment les vaisseaux sanguins du cerveau contrôlent les changements rythmiques du flux sanguin, un processus connu sous le nom de vasomotion corticale. Pour relever ce défi complexe, les scientifiques se sont d’abord concentrés sur un système plus simple : le péristaltisme intestinal. En s’appuyant sur des recherches antérieures, l’équipe a développé un modèle mathématique plus complet, un modèle de Ginzburg-Landau (GL), pour représenter les rythmes et les ondes impliqués.
Les chercheurs ont testé leur modèle mis à jour pour voir s’il pouvait reproduire les schémas d’oscillation observés dans les intestins des chats. Il y est parvenu avec succès, démontrant ainsi l’exactitude du modèle.
Comprendre les oscillations couplées
Une découverte clé de cette approche mathématique est la capacité d’expliquer comment les oscillations proches peuvent se synchroniser ou se « coupler » les unes avec les autres. La recherche a révélé des seuils critiques : quand les oscillations se synchroniseront et quand elles ne le seront pas. Cela explique les schémas du système digestif et curieusement, montre des similitudes dans le fonctionnement des neurones du cerveau.
“Les oscillateurs couplés communiquent entre eux et chaque section de l’intestin est un oscillateur communiquant avec les sections voisines”, explique le physicien Massimo Vergassola de l’UC San Diego. “Traditionnellement, les oscillateurs couplés sont étudiés dans un cadre uniforme, où tous les oscillateurs ont des fréquences à peu près similaires. Dans notre cas, les fréquences étaient plus variées, tout comme elles le sont dans l’intestin et le cerveau.”
Des différences significatives subsistent
Il est important de noter que le cerveau et l’intestin sont fondamentalement différents. L’intestin fonctionne comme un chemin à sens unique pour la nourriture, tandis que les vaisseaux sanguins du cerveau forment un réseau complexe permettant de multiples directions d’écoulement.
Implications pour la santé mentale et les troubles neurologiques
Bien que l’étude démontre un comportement similaire plutôt qu’un lien direct, elle est très prometteuse. En comprenant ces rythmes courants, les scientifiques pourraient mieux comprendre les pulsations cérébrales et intestinales qui peuvent signaler des changements dans la santé mentale ou même prédire l’apparition de troubles neurologiques comme la démence.
“Le cerveau est infiniment plus compliqué que l’intestin, mais c’est la science à son meilleur”, déclare Kleinfeld. “Vous posez une question, elle vous mène ailleurs, vous résolvez ce problème, puis revenez à votre question initiale.”
Cette recherche souligne l’interconnectivité de nos corps et met en évidence comment la compréhension des principes physiques fondamentaux peut éclairer des systèmes biologiques complexes. La découverte de ces rythmes partagés ouvre de nouvelles voies pour explorer la santé du cerveau et des intestins et offre une nouvelle perspective sur la manière dont ces organes vitaux communiquent et s’influencent mutuellement.
