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Avez-vous vraiment un cerveau reptilien ?
Selon une théorie populaire, le cerveau serait organisé en trois niveaux : un cerveau ancestral, dit reptilien, gérerait les comportements de base (manger, boire, se reproduire). Un deuxième niveau, nommé système limbique, donnerait naissance aux émotions. Et un troisième, le cortex, permettrait la pensée abstraite. Mais cette théorie ne résiste pas à la confrontation avec les données récentes en neurosciences.Pierre-Yves Risold| 30 novembre 1999| CERVEAU & PSYCHO N° 29
Je me suis mis en colère… C’était plus fort que moi, c’est mon cerveau reptilien qui a pris le dessus. » Il n’est pas rare d’entendre ce genre de réflexion. L’image est efficace, on imagine des réflexes ancestraux qui ressurgiraient dans certaines situations émotionnelles, avec cette idée d’un animal qui sommeille en chacun de nous et libère occasionnellement des pulsions enfouies.
Le concept de pulsion s’accommode d’ailleurs assez bien de cette idée de « cerveau reptilien ». Freud aimait parler des pulsions qui gouvernent notre inconscient et nos comportements, et ce concept a envahi tout le champ de la psychanalyse mais aussi du discours commun. Quelque part au fond de nous, des pulsions chercheraient à se concrétiser, qu’il s’agisse du désir sexuel, de la faim, de la soif... Mais où prennent-elles naissance ?
Dans les années 1960, le neurophysiologiste américain Paul MacLean imagina qu’un cerveau archaïque – parce qu’hérité des stades les plus reculés de la vie –, parfois qualifié de viscéral ou de reptilien, régulait certains besoins fondamentaux tels que l’alimentation, la soif, la température corporelle, la respiration, la reproduction et certains comportements d’agression. On y vit rapidement le siège des pulsions freudiennes.
Toutefois, depuis quelques décennies, les connaissances du développement et de l’organisation anatomique et fonctionnelle du cerveau ont beaucoup progressé. Tout naturellement, cette évolution conduit à la remise en cause de concepts anciens qui, parfois, ont été très populaires, et il est maintenant évident qu’un toilettage s’impose. La notion de cerveau triunique de MacLean, si populaire depuis les années 1960 parce que simple dans son principe et frappant l’imagination avec ce cerveau reptilien caché au fond de chacun de nous, fait partie de ces concepts qu’il nous faut réviser. Rappelons que, selon cette théorie, le cerveau humain peut se décomposer en trois « couches » superposées partant de la plus enfouie, le cerveau dit viscéral ou reptilien, pour aller vers la plus externe, le néocortex, en passant par une couche intermédiaire nommée cerveau mammalien ou limbique. Toujours d’après cette théorie, la couche la plus enfouie serait la plus ancienne, héritée des reptiles, et déterminerait un certain nombre de comportements réflexes, telle la respiration ou la fuite. La couche intermédiaire serait héritée des premiers mammifères et permettrait des comportements complexes et des émotions. Enfin, le néocortex – le plus récent –, lié à l’évolution des primates et de l’homme, autoriserait des associations d’idées, l’imagination et la réflexion.
Rares sont les théories scientifiques apparues ex nihilo, et celle-ci ne déroge pas à la règle. Elle a émergé d’un contexte historique et scientifique bien particulier, que nous allons évoquer, avant de la soumettre à l’épreuve des données scientifiques les plus récentes. Nous serons alors en mesure de savoir si, oui ou non, cela a un sens d’invoquer son « cerveau reptilien » quand on se met en colère.
Du temps d’Aristote, déjà…Pour Aristote, l’homme se distingue de l’animal parce qu’il est capable de subordonner ses envies à sa volonté, alors que l’animal y succombe par instinct. Ainsi, les théories les plus diverses depuis environ 3 000 ans ont été proposées afin de localiser anatomiquement les organes où sont élaborées pensée et conscience du soi. Très tôt, le siège des fonctions dites élevées, tels l’intellect ou la cognition, a été séparé du lieu où naissent émotions, envies et désirs. Le cerveau et le cœur se sont longtemps partagé les faveurs des philosophes antiques. À partir de la Renaissance, le cerveau prend le dessus, mais c’est au xixe siècle que la science fait ses premiers pas vers l’ère moderne, notamment grâce à la théorie selon laquelle tous les organes sont constitués de petites unités nommées cellules, en référence à la théorie de la cellule due au physiologiste allemand Theodor Schwann et publiée en 1839.
Le pendant cérébral de la théorie cellulaire est la théorie du neurone, défendue notamment par l’histologiste espagnol Santiago Ramón y Cajal dès 1890. Elle sera immédiatement suivie du concept de synapse, proposé en 1897 par le neurophysiologiste britannique Charles Sherrington. Le corollaire de ces découvertes est la polarité neuronale, à savoir que les dendrites et le corps cellulaire d’un neurone reçoivent et intègrent l’information des autres neurones, laquelle est ensuite transportée par l’axone et transmise par les synapses à d’autres neurones ou aux muscles. Il en découlera le concept de circuits neuronaux organisés conduisant l’information nerveuse.
Le XIXe siècle est aussi celui des premières localisations de fonctions cérébrales, avec notamment l’identification du centre du langage par l’anatomiste français Paul Broca. C’est ce même Broca qui notera la forme en « C » de structures cérébrales situées sur la face médiane de l’encéphale, comprenant la formation hippocampique (hippocampe et cortex entorhinal), l’amygdale cérébrale, les circonvolutions cingulaire et parahippocampique. Broca nommera cet ensemble « grand lobe limbique », une notion sur laquelle nous reviendrons.
Cette époque correspond également au succès des théories darwiniennes sur l’évolution des espèces. Darwin affirmait aussi que l’esprit humain est toujours marqué par ses origines animales et, comme Aristote, il pensait que nous nous distinguons des animaux par notre capacité à contrôler nos passions, c’est-à-dire à « maîtriser la bête qui est en nous ». Ces travaux ont influencé de très nombreux scientifiques, dont le neurologue britannique John Hughlings Jackson pour qui l’évolution du cerveau impliquait le développement de structures complexes venant se surajouter aux structures primitives. Ces découvertes furent essentielles, notamment pour Freud, et marquèrent les débuts de la psychanalyse. Elles coïncident aussi avec les premières descriptions des symptômes associés à de nombreuses pathologies ou lésions (par exemple, la maladie d’Alzheimer). Ainsi, lorsque le neuroanatomiste américain James Papez décrit en 1937 un circuit qu’il croit être impliqué dans la formation des émotions, la trame est posée pour que naisse, une décennie plus tard, la théorie de Paul MacLean sur les trois cerveaux, encore dite « théorie du cerveau triunique ».
Naissance d’un conceptLe circuit de Papez repose sur des connexions entre un certain nombre de structures cérébrales bien définies : l’hypothalamus postérieur (corps mamillaire), les noyaux du thalamus antérieur, le cortex cingulaire et la formation hippocampique, laquelle se compose de l’hippocampe et du cortex entorhinal. Sur la base d’observations cliniques, Papez propose que l’hippocampe joue un rôle prédominant dans la genèse des émotions et que cette région envoie des informations au corps mamillaire, lui-même associé à l’expression des émotions.
Le circuit de Papez était supposé donner naissance aux émotions (joie, colère, dégoût, peur, etc.). L’information nerveuse y circule de l’amygdale cérébrale l’hippocampe, puis au corps mamillaire, aux noyaux antérieurs du thalamus et au cortex cingulaire, pour revenir à l’hippocampe (flèches orange). Cette conception servira de socle à la théorie des « trois cerveaux ».Ensuite, MacLean précise les concepts avancés par Papez. Il associe ces différentes régions et, en particulier l’hypothalamus, non seulement aux émotions telles que la peur ou la colère, mais aussi aux comportements destinés à satisfaire les besoins de base indispensables à la survie des individus et des espèces. Selon lui, l’hypothalamus renferme certains noyaux (les corps mamillaires) impliqués dans la formation des émotions et, pour cette raison, rattachés au système limbique, et d’autres noyaux qui, étant mis en jeu dans la régulation des fonctions de base précitées, entrent dans la composition d’un cerveau plus primitif, le cerveau viscéral. Le cerveau viscéral se composerait ainsi de l’hypothalamus, du septum, de l’amygdale cérébrale et du tronc cérébral.
Le deuxième étage du cerveau, selon MacLean, est le cerveau limbique ou paléomammalien, terme signifiant que ce cerveau serait apparu chez les premiers mammifères. Ce cerveau limbique comporterait le corps mamillaire de l’hypothalamus, le thalamus antérieur, les aires corticales préfrontales, les gyrus cingulaire et rétrosplénial, l’hippocampe, le cortex entorhinal, l’amygdale cérébrale et le septum. Ainsi, l’amygdale cérébrale et le septum sont communs au cerveau limbique et au cerveau viscéral.
Alors que le cerveau viscéral (également assimilé au cerveau reptilien) régule les fonctions de base de l’organisme, le cerveau limbique ou paléomammalien serait responsable de l’expression des émotions, mais aussi des comportements instinctifs et des réactions viscérales associées, tel l’ajustement du rythme cardiaque et de la pression artérielle : par conséquent, le système limbique interagit avec le cerveau viscéral, avec lequel il partage certaines zones de recouvrement. Il sera donné le nom de « fonctions limbiques » aux différentes réponses comportementales et physiologiques correspondantes, bien que ce terme soit peu précis.
L’organisation des trois niveaux cérébraux selon MacLean (cette théorie est aujourd’hui fragilisée): le cerveau viscéral (hypothalamus, septum, amygdale cérébrale, tronc cérébral), que l’on supposait hérité d’un ancêtre reptilien; le cerveau paléomammalien (corps mamillaire de l’hypothalamus, thalamus antérieur, aires corticales préfrontales, gyrus cingulaire et rétrosplénial, hippocampe, cortex entorhinal, amygdale cérébrale et septum), que l’on supposait hérité des tout premiers mammifères, et le néocortex, siège de la pensée et typiquement humain.Selon MacLean, le cerveau viscéral ou reptilien devait être plus ancien que le cerveau limbique. En effet, en comparant l’anatomie du cerveau des vertébrés, il semble que l’hypothalamus et d’autres structures du tronc cérébral mises en cause dans le contrôle des fonctions végétatives de l’organisme (cerveau viscéral) soient présents chez toutes les espèces ; ces régions devraient donc être phylogénétiquement plus anciennes que celles du système limbique qui ont été identifiées uniquement chez les mammifères, et que MacLean associa aux aires anciennes du cerveau des mammifères. Enfin, les primates, et en particulier l’homme, ont un néocortex développé, siège probable des fonctions élaborées du cerveau, notamment du langage, qui recouvre les structures plus anciennes.
D’après MacLean, ces trois cerveaux (viscéral, paléomammalien ou limbique et néocortical) communiquent mal (ou ne communiquent pas), non seulement parce qu’ils ne seraient pas interconnectés, mais aussi parce que les structures plus récentes du cerveau n’encoderaient pas l’information de la même façon que les structures anciennes. La théorie des trois cerveaux est lancée.
Le cerveau reptilien… n’est pas reptilien !Plusieurs facteurs, outre la personnalité et la qualité de son auteur, expliquent le succès de cette théorie, à la fois auprès de la communauté scientifique et du grand public : le travail de MacLean fournit des bases anatomiques aux concepts psychanalytiques de Freud. Cette coïncidence n’en est pas vraiment une étant donné que ces auteurs se sont inspirés des mêmes sources, s’inscrivant dans la lignée des travaux postdarwiniens, et que l’existence d’un cerveau ancien semble alors naturelle. Le concept pouvant être facilement exposé, le public s’en empare. Il fournit une sorte d’organisation fonctionnelle du système nerveux central, donc une hiérarchisation rendant son enseignement aisé. Enfin, il n’y a pas vraiment d’autre modèle.
Ainsi, d’après MacLean, notre cerveau comporte une structure profonde (le cerveau viscéral) correspondant aux aires les plus phylogénétiquement anciennes (à savoir, déjà présentes chez des organismes étant apparus sur Terre bien avant l’homme, notamment les reptiles), et gouvernant les comportements instinctifs liés à la survie des individus et de l’espèce ; une région moyenne, le cerveau paléomammalien, constituée du système limbique qui serait le siège de nos émotions ; enfin le néocortex, siège de la pensée et de l’intellect, faisant de nous des êtres « supérieurs ».
Les corollaires de cette théorie sont que sur des structures phylogénétiquement anciennes se seraient greffées, au fil des millénaires, des structures modernes dont l’activité aurait supplanté celle du cerveau ancien reptilien conservé par l’évolution. Ainsi, le cerveau serait organisé selon un mode hiérarchique où des structures récentes domineraient des structures anciennes.
En fait, les recherches scientifiques plus récentes montrent qu’aucun de ces postulats n’est exact. Il est vrai que mammifères et reptiles actuels ont un ancêtre commun qui était probablement reptile lui-même. Mais le télencéphale (la partie la plus antérieure du cerveau) des reptiles contient, comme celui des mammifères, un cortex doté d’une organisation en couches, similaire au cortex des mammifères. Pour s’en apercevoir, il a fallu revenir sur une erreur d’interprétation anatomique concernant une structure particulière du cerveau des reptiles, l’éminence ventriculaire dorsale. Il s’agit d’un amas de corps cellulaires neuronaux situé dans certaines cavités du cerveau antérieur, les ventricules latéraux. Parce que cette masse nucléaire à la base du cortex des reptiles ressemble, de par sa position, au striatum des mammifères, elle a longtemps été considérée comme une sorte de striatum reptilien (le striatum est composé de structures neuronales, tels le noyau caudé, le putamen et le pallidum, qui participent à l’exécution des mouvements, et sont stimulées par des situations pouvant apporter une récompense, par exemple sous forme de nourriture). On pensait ainsi que les reptiles avaient un petit cortex et un gros striatum.
En finir avec le cerveau à trois couchesOr des données neurochimiques et la nature des connexions de ce prétendu striatum des reptiles ont en fait révélé qu’il s’agissait d’un cortex. Les reptiles ont par conséquent un cortex en couches et de volumineux noyaux corticaux. Le cerveau des reptiles n’est pas réductible, loin s’en faut, à un cerveau viscéral ! En quelque sorte, les reptiles n’ont pas un cerveau reptilien au sens où l’entendait MacLean…
On ne peut donc pas raisonnablement soutenir que le cerveau humain résulte d’une évolution « par couches successives » à partir d’un cerveau reptilien ancien calqué sur celui des reptiles actuels. Au contraire, les reptiles et les mammifères ont évolué à partir d’un ancêtre commun. Ce scénario permet de comprendre pourquoi les oiseaux, les reptiles et les mammifères ont tous des cerveaux différents, et que les reptiles et les oiseaux ont un cortex et non une sorte de cerveau primitif et viscéral.
Diverses zones cérébrales participent à une émotion telle que la peur. On ne peut pas arbitrairement séparer trois niveaux de traitement hiérarchisés, et il est plus probable que le sentiment résulte d'une action collective de neurones appartenant à ces différentes aires, dont certaines appartiennent au cerveau viscéral de la théorie de MacLean, d'autres au cerveau paléomammalien, et d'autres enfin au cortex. Ainsi, la peur mobilise l'amygdale cérébrale et le tronc cérébral, mais aussi les aires visuelles qui perçoivent le danger, l'insula, le cortex somatosensoriel et le cortex préfrontal dorsomédian.Ainsi, les oiseaux, dérivés plus tardivement des reptiles, ont aussi une éminence ventriculaire dorsale volumineuse qui a toutes les apparences d’un cortex nucléaire (constitué de corps cellulaires de neurones). À l’inverse, les mammifères ont un isocortex volumineux (l’isocortex est ce que l’on nommait autrefois le néocortex : il s’agit d’une part importante de l’écorce cérébrale organisée en six couches de neurones), alors que le cortex nucléaire (qui n’est pas organisé en couches) présent dans le bulbe olfactif et l’amygdale cérébrale est de taille plus réduite.
C’est donc par erreur qu’il a longtemps été supposé que les reptiles actuels ressemblent, dans leur organisation cérébrale, à l’ancêtre commun des reptiles et des mammifères. Les nouvelles avancées dans ce domaine montrent que reptiles et mammifères ont divergé précocement dans leur organisation cérébrale, et ont suivi des voies de différenciation différentes. En d’autres termes, le cortex des mammifères n’est pas plus récent que celui des reptiles actuels : les uns et les autres ont évolué, chacun à leur façon en fonction des contraintes auxquelles ils étaient soumis.
Bien entendu, nous n’avons aucun moyen de savoir à quoi ressemblait le cerveau de leur ancêtre commun, mais il était probablement plus simple dans son organisation. Il aurait pu ressembler à celui d’un batracien. En tout cas, toutes les études d’anatomie comparée ont montré que l’ensemble des territoires cérébraux mentionnés ont leurs homologues dans le télencéphale des batraciens, même si celui-ci n’est pas aussi différencié.
En fait, c’est tout le système de MacLean qui s’écroule. Le circuit de Papez mentionné n’est pas une sorte de « circuit des émotions » : les études d’électrophysiologie ont montré que des cellules à tous les étages de ce circuit réagissent à l’orientation de la tête par rapport à l’axe du corps, et que des lésions des noyaux mamillaires ou des faisceaux de fibres nerveuses qui les connectent au thalamus et au cortex chez le rat, perturbent la mémorisation d’informations spatiales sur l’environnement. Ces neurones assurent bien d’autres fonctions que le traitement des émotions, et il est faux d’affirmer que le circuit de Papez est spécialisé dans la formation des émotions : absent chez les amphibiens et les poissons, et rudimentaire chez les reptiles, il n’intervient pas dans la formation des émotions ni des réponses viscérales, mais est à relier à la capacité locomotrice des reptiles et, surtout, des mammifères et à leur capacité d’adaptation à l’environnement.
La démocratie neuronaleEnfin, une dernière erreur consiste à concevoir le cerveau selon une organisation hiérarchique. Il est clair que chaque région du cerveau joue un rôle propre et que le cortex est le siège de la pensée chez l’homme. Cependant, ce cortex n’est pas au sommet d’une pyramide. Pour s’en convaincre, il suffit de se rappeler que le cerveau, et le cortex en particulier, fonctionnent en permanence, même lorsque nous dormons. En fait, il semble qu’un grand nombre de neurones, si ce n’est la majorité, sont spontanément actifs et que le cerveau consomme autant d’oxygène lorsque nous dormons que lorsque nous sommes éveillés. Simplement, l’état de veille ou de sommeil est soumis à l’influence d’une ou de plusieurs horloges internes qui sont localisées dans le tronc cérébral et l’hypothalamus, et déterminent aussi les différentes phases du sommeil (profond, paradoxal). Ainsi, ces structures profondes exercent un contrôle constant de l’activité du cerveau et du cortex cérébral, notamment en modifiant la synchronisation de l’activité des différents neurones.
Il semble donc plus juste de voir les neurones des diverses régions du cerveau comme formant un réseau complexe d’éléments en interaction, plutôt que d’imaginer un cerveau constitué de régions organisées selon une hiérarchie de type pyramidale. Pour que l’organisme fonctionne correctement, il faut non seulement que les neurones soient convenablement connectés les uns aux autres, mais également qu’ils s’activent de façon synchrone, suivant divers rythmes selon qu’ils sont ou non impliqués dans telle ou telle réponse comportementale adaptée.
Il apparaît aujourd’hui que la théorie des trois cerveaux de MacLean, même si elle s’accorde avec certains principes freudiens, repose sur des notions fausses de l’anatomie du cerveau, de son fonctionnement et de la façon dont il a évolué d’une espèce à l’autre au fil des millions d’années. Pour progresser vers une représentation plus juste et plus féconde du fonctionnement cérébral, il faudra faire son deuil de cette théorie et commencer par admettre, bon gré mal gré, qu’il n’y a pas de cerveau reptilien… La prochaine fois que vous vous mettrez en colère, vous aurez moins d’excuses et devrez vous lancer dans un long discours sur la synchronisation neuronale, ce qui vous fera réfléchir avant que vous ne perdiez vos moyens.
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