Neurosciences/Le plaisir et la motivation

Notre vie est gouvernée par des émotions, positives ou négatives suivant les circonstances. Si la peur ou la tristesse sont malheureusement une part de notre vie, le fait que nous puissions ressentir du plaisir ou des affects positifs est primordiale pour un on fonctionnement mental. Quand cela n'est plus possible, c'est en raison de maladies mentales relativement graves : dépression ou schizophrénie. L'évolution a conservé divers circuits qui guident notre motivation ou notre plaisir. Ces circuits se contentaient au départ de réagir à la faim et la soif et de guider la quête d'un partenaire sexuel : ces stimulus primaires sont en effet essentiels pour la survie. Mais sur les espèces plus évoluées, ces circuits ont évolué et nous permettent de ressentir du plaisir suite à des stimulus plus complexes, des stimulus secondaires : argent, reconnaissance, etc.

La capacité à ressentir du plaisir, est une "fonction" relativement complexe, loin de se limiter à une seule facette. Les psychiatres font notamment la différence entre la capacité à ressentir du plaisir sur l'instant, suite à un évènement plaisant ou amusant, et la capacité à anticiper une récompense future. La première, le fait de ressentir du plaisir, sera appelée hédonie dans ce qui suit. Elle est à contraster avec la seconde possibilité : celle d'anticiper une récompense future et d'agir pour la trouver. C'est cette possibilité qui nous permet de faire des efforts dans l'espoir de recevoir une récompense future. Elle sera donc appelée la motivation, bien que les termes de désir pourraient aussi être utilisés (avec cependant une connotation quelque peu différentes, moins large). Enfin, il faut aussi ajouter une troisième composante : les mécanismes d’apprentissage. Ceux-ci permettent d'associer un comportement avec une récompense possible : ils permettent d'apprendre quels sont les stimulus ou les comportements qui peuvent mener à une récompense. Ces mécanismes font intervenir des processus de conditionnement, qu'il s'agisse de conditionnement classique (Pavloviens) ou opérants (Skinerriens).

Pour résumer, on distingue trois facettes pour la gestion des récompenses :

• une facette volitionnelle, correspondant à la motivation ;
• une facette affective, liée à la sensation de plaisir ressentie, l'hédonie ;
• et une facette cognitive, liée à l'apprentissage opérant/classique, à la capacité à anticiper et mémoriser les relations entre stimulus/comportements et récompense.

Ces trois composants sont prises en charge par tout un système relativement élaboré d'aires cérébrales, qui porte le nom de circuit de la récompense. Dans ce qui va suivre, nous allons étudier en détail ce circuit, ainsi que les structures impliquées dans l'apprentissage opérant et le conditionnement classique.

Le système de récompense

Le circuit de la récompense contient une grande partie des ganglions de la base. Pour rappel, les ganglions de la base forment plusieurs boucles thalamico-corticales, chaque boucle faisant le trajet cortex -> striatum -> thalamus -> cortex. La boucle principale, abordée il y a quelques chapitres, est essentiellement une boucle motrice. Mais il existe aussi deux autres boucles : une boucle supposée cognitive et une boucle émotionnelle. La boucle cognitive serait impliquée dans le fonctionnement de certains automatismes cognitifs, comme l'usage de la grammaire, certains calculs arithmétiques, et bien d'autres. Seule la boucle dite émotionnelle serait impliquée dans le circuit de la récompense.

Les aires cérébrales du circuit de la récompense

L'hédonie et la motivation sont apparemment prises en charge par des aires cérébrales séparées. L'hédonie est visiblement le rôle de l'hypothalamus, alors que la motivation est prise en charge par le système limbique. On sait que l'amygdale et l'hippocampe sont deux structures primordiales dans l'apprentissage volitionnel, ce qui est cohérent avec ce qu'on a vu dans le chapitre précédent pour l'amygdale et ce qu'on abordera dans le chapitre suivant sur la mémoire et l'hippocampe. Mais d'autres structures sont impliquées dans l'hédonie et la motivation (surtout dans cette dernière). Parmi les structures spécifiques au circuit de la récompense, les plus importantes étant le noyau accumbens et l'aire tegmentale ventrale (VTA), secondées par le cortex préfrontal, l'hypothalamus, le septum et l'amygdale. Le noyau accumbens et l'aire tegmentale ventrale ont été les premières à avoir été identifiées comme étant impliquées dans le traitement des récompenses, le plaisir et la motivation. Les scientifiques ont d'ailleurs longtemps appelé ces deux aires les "centres du plaisir". Le circuit de la récompense contient, en plus des deux aires précédentes, le cortex préfrontal, les noyaux septaux, l’amygdale, l'hippocampe et quelques autres aires cérébrales, dont certains noyaux hypothalamiques. Ces aires sont sensibles à la dopamine, ce qui explique que certains journaux de vulgarisation aient parfois abusivement appelé la dopamine de "neurotransmetteur du bonheur et du plaisir".

Nucleus accumbens

L'aire tegmentale ventrale

Ce circuit commence au niveau de l'are tegmentale ventrale, une aire qui gère le plaisir suite à une récompense. Cette aire est impliquée dans les addictions, la dépression, et potentiellement dans les troubles bipolaires et la schizophrénie. . Elle contient de nombreux neurones dopaminergiques qui envoient des axones dans tout le cerveau. Plus précisément, elle émet plusieurs faisceaux (équivalents des nerfs dans le cerveau) en direction d'aires cérébrales distinctes. Le premier faisceau innerve le cortex préfrontal, d'où son nom de voie mésocorticale. Le second innerve le noyau accumbens, un noyau du télencéphale qui prend en charge la gestion de la motivation et du plaisir, et porte le nom de voie mésolimbique. D'autres faisceaux innervent l'hippocampe ou l'amygdale, deux structures diencéphaliques, via des voies alternatives qui ne portent pas encore de nom.

Mesolimbic mesocortical pathway

Le noyau accumbens

Coupe sagittale des ganglions de la base.

Coupe des ganglions de la base.

Le noyau accumbens est une portion du striatum ventral, qui est très importante dans le système de la récompense. Il contient beaucoup de neurones GABAergiques, qui expriment de nombreux récepteurs à la dopamine de type D1 et D2. Le noyau accumbens est donc fortement sensible à la dopamine. Il a une fonction inhibitrice sur d'autres aires cérébrales des ganglions de la base et du cortex. Près de 95 des neurones du noyau accumbens sont sensibles à la dopamine et émettent du GABA. Le reste des neurones est soit des neurones cholinergiques mal connus.

Il est subdivisé en deux aires, dont les fonctions sont différentes : le cœur et l'enveloppe. Comme leur nom l'indique, l’enveloppe est la portion externe du noyau accumbens, alors que le cœur est sa portion interne. L'enveloppe se charge des aspects émotionnels et cognitifs de la récompense, à savoir la motivation, le plaisir, et l'apprentissage opérant. Par contre, le cœur a une fonction principalement motrice,

Les axones efférents du noyau accumbens sont essentiellement GABAergiques, ce qui en fait des efférences inhibitrices. Les principales sont en direction de l'aire tegmentale ventrales, mais elles ne sont pas les seules. Il émet aussi des éfférences en direction du cortex et du reste des ganglions de la base. Le noyau accumbens reçoit des afférences assez nombreuses, principalement excitatrices. Les afférences principales proviennent de l'aire tegmentale ventrale et sont dopaminergiques. Les autres afférences sont glutaminergiques et proviennent de l'amygdale, de l'hippocampe et du cortex préfrontal.

Afférences et éfférences du noyau accumbens.

L'hypothalamus

Les autres aires vont innerver l'hypothalamus, qui sert de "voie terminale" au circuit de la récompense. Plus précisément, les noyaux de l'hypothalamus impliqués dans le circuit de la récompense sont principalement le noyau latéral et le noyau ventromédian. L'hypothalamus agit sur l'hypophyse, mais peut aussi agir sur l'aire tegmentale ventrale, en guise de rétroaction. Sa place dans le circuit de la récompense, en toute fin de celui-ci, se voit aussi dans son rôle. L'hypothalamus est vraisemblablement l'aire de l'hédonie, de la sensation de plaisir, mais n'a pas de rôle franc dans la composante volitionnelle ou cognitive. Ce fait est bien illustré par les études de lésions hypothalamiques. Des lésions hypothalamiques empêchent l'animal d'exprimer le moindre sentiment de plaisir, alors qu'il est toujours capable d'avoir des comportements motivés. Un exemple assez clair est celui du comportement sexuels de singes lésés dans l'aire préoptique : ils restent capables d'avoir des comportements d'approche de femelles, mais sont incapables de consommer une relation sexuelle.

Les connexions entre aires du circuit de la récompense

Le circuit de la récompense relie ces divers aires cérébrales en suivant un motif assez facile à deviner. L'aire tegmentale ventrale est la source, là où le circuit commence. L'aire tegmentale ventrale émet alors des axones en direction de toutes les autres aires du circuit de la récompense, à l'exception de l'hypothalamus. Le cortex préfrontal, bien que lui-même innervé par l'aire tegmentale ventrale, fait de même et innerve toutes les autres aires du circuit de la récompense à l'exception de l'hypothalamus. Enfin, l'hypothalamus reçoit des efférences provenant de ces aires : noyau accumbens, amygdale, noyaux septaux. Les sorties motrices de ce circuit sont localisées dans l'hypothalamus et dans le noyau accumbens. Les sorties motrices du noyau accumbens vont autoriser ou inhiber les comportements d'approche et de recherche.

On peut voir le noyau accumbens comme une sorte d'interrupteur qui autorise ou interdit certains comportements motivés, ce qui est cohérent avec le fait qu'il fait partie des ganglions de la base. L'hypothalamus prend en charge la composant hédonique et engendre des réactions motrices viscérales, réflexes, automatiques, qui font partie de l'expression des émotions. L'hippocampe et l'amygdale vont mémoriser l'association entre un stimulus et une récompense ou une punition. Il prend donc en charge l'aspect mnésique, cognitif, de la récompense, en tandem avec le cortex préfrontal. Pour résumer, l'aire tegmentale ventrale serait liée à la composante volitionnelle, la motivation, la capacité à anticiper les récompenses. Par contre, la capacité à ressentir du plaisir serait dépendante d’autres structures, comme l'hypothalamus. La composante cognitive dépendrait essentiellement du cortex préfrontal (impliqué dans l’intellect de manière générale) et du système limbique (hippocampe et amygdale).

Circuit de la récompense

La dopamine : une hormone du plaisir ?

Les aires du circuit de la récompense utilisent des neurotransmetteurs très variés, mais certains sont beaucoup plus importants que d'autres. La dopamine est d'une grande importance dans le circuit de la récompense, secondée par le GABA, le glutamate, la sérotonine, l'acétylcholine et quelques autres neurotransmetteurs.

Dans la vulgarisation scientifique, la dopamine est souvent appelée l'hormone du plaisir. Mais en réalité, les choses sont beaucoup plus compliquées. La dopamine a une influence sur la partie "motivation" du système de la récompense, mais semble avoir peu d'effets sur la facette affective. Pour ce qui est de l'apprentissage opérant, la dopamine aurait là encore un rôle à jouer, qui est cependant mal connu. Il faut cependant distinguer l'émission phasique de l'émission tonique de dopamine. Les neurones du circuit de la récompense peuvent émettre de manière tonique, continue sur une longue période de temps, ou phasique, c'est à dire durant les 100 à 200 millisecondes qui suivent la présentation d'un stimulus plaisant/aversif. Les deux réponses, tonique et phasique, n'ont pas les mêmes rôles. Pour simplifier, la première a lieu quand le cerveau prédit une récompense future, la seconde quand le cerveau détecte une erreur de prédiction.

L'émission tonique : un signal de prédiction d'une récompense

Pour ce qui est de l'émission tonique de dopamine, l'expérience réalisée par Tobler et ses collègues, datée de 2005 et publié dans Science, illustre bien son rôle. Des singes macaques reçoivent du jus de fruit au cours de l'expérience, ce jus de fruit étant considéré par le singe comme une récompense (les singes aussi aiment le jus de fruit). Les singes sont conditionnés de manière à associer un signal visuel au volume de jus de fruit qu'ils vont recevoir un peu plus tard. Des électrodes sont placées dans leur mésencéphale, au niveau de l'aire tegmentale ventrale, afin de mesurer l'activité électrique locale. Les mesures sont assez claire : les neurones à dopamine deviennent plus actifs lorsque le signal visuel est présenté, avant de se taire une fois la récompense reçue. On voit que la dopamine n'est pas produite lors de la consommation du jus de fruit et n'a donc rien à voir avec le plaisir associé. Elle est produite lors de l'attente, lorsque le singe prévoit une récompense future.

Pour résumer, la dopamine est émise de façon tonique lorsque le cerveau prévoit une récompense future, qui est signalée par des stimulus sensoriels associées à la récompense (par conditionnement). Les neurones émettent plus de dopamine pour un stimulus qui prédit l'arrivée d'une récompense, moins quand le stimulus est associé à une absence de récompense ou un stimulus aversif. Elle est de plus limitée à certaines aires cérébrales, surtout dans l'aire tegmentale ventrale et quelques autres.

L'émission phasique de dopamine : un signal d'erreur de prédiction d'une récompense

Pour ce qui est de la réponse phasique, elle est observée dans des circonstances différentes. Dans une expérience similaire à la précédente, le signal visuel est associé à la récompense, mais avec une certaine probabilité, la récompense n'arrivant pas tout le temps. L'activité électrique des neurones dopaminergique augmente d'autant plus que le signal visuel était trompeur. Si le signal visuel signalait une probabilité élevée, mais que le volume de jus de fruit était faible, la réponse des neurones dopaminergique était particulièrement forte, et inversement. De nombreuses expériences de ce type donnent les mêmes résultats.

La production phasique de dopamine a lieu quand une récompense prévue n'a pas lieu ou encore quand une récompense imprévue survient. Plus globalement, une émission phasique de dopamine a lieu quand l'intensité prévue de la récompense était erronée. Le cerveau prédit une certaine récompense, mais la récompense observée n'est pas prévue. L'émission de dopamine est d'autant plus grande que la différence entre les deux est grande. À l'inverse, la dopamine n'est pas émise de manière phasique quand la récompense prévue s'est bien produite. La dopamine phasique est donc un signal d'erreur de prédiction. Ce signal jouerait un grand rôle l'apprentissage par conditionnement opérant/pavlovien, ainsi que dans ce qui s'appelle l'apprentissage par renforcement. Les théories sur le sujet, assez nombreuses, se basent toutes sur un signal d'erreur de prédiction, qui guide l'apprentissage.

Les troubles de la motivation et de l'hédonie

Divers troubles psychiatriques ou neurologiques entraînent l'apparition de troubles de la motivation ou de la capacité à ressentir du plaisir. Selon les cas, la motivation et le plaisir peuvent être réduits ou augmentés. Une réduction de la motivation pose de lourds problèmes aux personnes atteintes, qu'il s'agisse de patients neurologiquement atteints, de dépressifs ou de schizophrènes. Mais une augmentation de la motivation ou de l'hédonie peut être pire, les cas les plus graves étant observés dans les états dits maniaques ou hypomaniaques des bipolaires, ou dans les cas d'addictions.

L'anhédonie et de l'apathie : une réduction de la motivation et du plaisir

Le cas le plus intuitif est clairement le cas de la dépression, où la motivation diminue et où l'hédonie s'affaisse, mais il faut aussi mentionner le cas de la schizophrénie, de la maladie de Parkinson, d'Alzheimer, et de bien d'autres maladies. Dans la schizophrénie, les troubles de la motivation et du plaisir forment un ensemble de symptômes divers, regroupés sous le terme de symptômes négatifs. De tels symptômes négatifs sont supposé provenir de la schizophrénie elle-même, et non de troubles associés comme une éventuelle dépression ou une conséquence des troubles psychotiques. Dans la littérature neurologique, ces troubles sont regroupés sous le terme de "troubles de motivation diminuée". On les observe à la suite d'un traumatisme cérébral : hémorragie cérébrale, traumatisme crânien, AVC, maladie de Parkinson, les diverses démences, etc.

Ces troubles de la motivation ont divers noms : apathie, aboulie ou avolition sont des termes souvent utilisés dans la littérature médicale, et il est difficile de savoir s'ils sont des niveaux de sévérité différents de la même entité clinique, ou si des différences cliniques notables existent entre ces syndromes. Ils se traduisent tous par une perte d'activité générale, une perte de l'initiative, une réduction des centres d'intérêts ainsi qu'une réduction de la motricité. Ces syndromes touchent les sphères émotionnelles, cognitives et comportementales. Sur le plan émotionnel, les patients apathiques ressentent moins d'émotions que la normale : ils expriment moins d'émotions et semblent moins réagir émotionnellement aux évènements positifs ou négatifs. Sur le plan cognitif, ces patients semblent désintéressés par tout : outre une perte de centres d'intérêts, le patient commence à se négliger, et à porter moins d'importance aux évènements et tâches qui en demandent. Sur le plan comportemental, le patient semble moins motivé, fait moins d'efforts, persévère nettement moins qu'avant, n'a plus beaucoup d’initiative.

Outre les troubles de la motivation, les troubles de la capacité à ressentir du plaisir sont aussi monnaie courante en psychiatrie. On les observe dans les syndromes dépressifs, bipolaires ou dans la schizophrénie, plus rarement dans les syndromes anxieux. Une capacité réduite à ressentir du plaisir porte le nom d'anhédonie. Les patients sévèrement atteints ne peuvent plus prendre de plaisir quel que soit l'activité, alors les patients moins durement touchés peulven ressentir du plaisir dans un nombre limité d'activité ou ressentent moins de plaisir qu'avant pour des stimulus égaux. Typiquement, ces patients ne sont plus amusé par des activités autrement amusantes ou plaisantes. Ils éprouvent peu d'intérêt, y compris pour des tâches ou activités autrefois intéressantes. L'anhédonie peut toucher la sphère sexuelle, le patient perdant l'envie d'avoir des relations sexuelles ou de chercher un partenaire, voit son désir diminuer, etc. Cette réduction du désir, lorsqu'elle est totale, porte le nom d'asexualité. Il arrive aussi fréquemment que cette anhédonie perturbe les relations sociales : le patient ne prend plus plaisir à fréquenter ses amis ou sa famille, s'isole, délaisse totalement son entourage, refuse de faire de nouvelles connaissances. On parle alors d'anhédonie sociale, ou encore d'asocialité.

Les abus de drogues et la dépendance

L'addiction et la dépendance aux drogues sont des troubles de la motivation. Vous connaissez peut-être quelques addictions, les plus connues impliquant une drogue : alcool, cocaïne, héroïne, tabac, etc. Mais outre les drogues, certains médicaments peuvent aussi entraîner une addiction, sous certaines doses ou chez certains patients. Le cas le plus classique est celui des somnifères et autres anxiolytiques GABAergiques. Dans les médias grands public, il est parfois fait mention d'addiction non à des substances, mais aux jeux-vidéos, aux jeux d'argent, aux écrans, etc. Mais seul le jeu addictif est réellement reconnu comme une addiction au sens médical du terme. La raison à cela est que les critères pour définir une addiction sont assez stricts. Pour vous donner un exemple, le DSM (le livre de référence en terme de diagnostic psychiatrique avec la classification des maladies de l'OMS) définit 11 critères pour définir une addiction, là où la classification des maladies de l'OMS en reconnaît 6. Quoiqu'il en soit, la plupart des recherches sur l'addiction ont porté sur les addictions liées à des substances/drogues, avec cependant pas mal d'études sur les autres formes possibles ou avérées d'addictions.

Régulation du récepteur de recapture de la dopamine par la cocaïne et les amphétamines.

De ces recherches, il ressort que les substances addictives agissent sur le système de récompense mentionné plus haut. La plupart ont un effet dopaminergique assez marqué, quoique certaines influencent les récepteurs GABA/glutamate uniquement ou les récepteurs opioïdes. La plupart des drogues augmente la quantité de dopamine ou de noradrénaline dans les synapses cérébrales. C'est le cas de la cocaïne et des amphétamines, qui inhibent la recapture des catécholamines. Les amphétamines peuvent aussi inhiber la monoamine oxydase, augmentant encore plus la quantité de dopamine dans le cerveau. Cette augmentation de dopamine cérébrale agit naturellement sur le système de la récompense, activant l'aire tegmentale ventrale et le noyau accumbens. C'est de là que provient la sensation de plaisir causée par les différentes drogues. L'addiction aux opiacés ou aux sédatifs a un mécanisme différent, mais toutes vont augmenter la quantité de dopamine dans le système de la récompense, de manière indirecte.

L'activation excessive du système de la récompense le sensibilise de plus en plus aux effets de la drogue, ce qui peut mener à l'addiction. Au niveau comportemental, cela se traduit par l'apparition d'une tolérance : le patient a besoin de doses plus fortes pour obtenir la même sensation. De plus, pour les substances euphorisantes, le sujet prend de moins en moins de plaisir à chaque prise, même en escaladant les doses pour obtenir le même effet. La raison à cela est une sous-régulation des récepteurs dopaminergiques : leur nombre diminue, comme si les neurones s'habituaient aux fortes quantités de dopamine synaptique. De nombreuses études ont montré que le nombre de récepteurs dopaminergiques était nettement plus faible chez les drogués que chez les patients sains, ce qui traduit le développement de la tolérance. Par contre, ce nombre augmente avec l'abstinence, au fur et à mesure que le patient commence à guérir de son addiction. Le nombre de récepteurs dopaminergiques se stabilise à un niveau proche des sujets sains après guérison complète.

Récepteurs D2 à la dopamine chez des sujets sains et drogués.