Amygdale (cerveau)

L'amygdale ou complexe amygdalien est un noyau pair situé dans la région antéro-interne du lobe temporal au sein de l'uncus, en avant de l'hippocampe et sous le cortex péri-amygdalien.

Pour les articles homonymes, voir Amygdale.
Vue 3D de l'amygdale (en rouge).

Elle fait partie du système limbique et est impliquée dans la reconnaissance et l'évaluation de la valence émotionnelle des stimuli sensoriels, dans l'apprentissage associatif et dans les réponses comportementales et végétatives associées en particulier dans la peur et l'anxiété. L'amygdale fonctionnerait comme un système d'alerte et serait également impliquée dans la détection du plaisir.

Le terme d'amygdale est emprunté au latin amygdala « amande », lui-même emprunté au grec ἀμυγδάλη « amande ». Le physiologiste allemand Burdach (1776-1847) est considéré comme le premier à avoir employé le terme d'amygdala pour décrire une formation de matière grise en forme d'amande dans la position antérieure du lobe temporal[1].

Position de l'amygdale dans le cerveau vu de dessous.
Coupe coronale au niveau de l'amygdale.

Les noyaux amygdaliens

Coupe transversale des noyaux amygdaliens, situés par rapport à l'hippocampe.

L'amygdale des primates est un complexe de noyaux en forme d'amande composé d'au moins 13 noyaux situés dans la région antéro-médiale du lobe temporal[2]. Du point de vue de la connectivité, ce complexe de noyaux peut être classé en trois groupes[3] :

Connexions de l'amygdale

La majorité des fibres arrivant et partant du complexe cortico-médian passent par la strie terminale, une voie qui court à la limite interne du noyau caudé.

Principales afférences vers l'amygdale

Afférences de l'amygdale (sur une coupe sagittale).

Les voies pénétrant dans l'amygdale peuvent être classées en 6 catégories[4] suivant leur origine :

  1. le bulbe olfactif : les fibres partant du bulbe olfactif aboutissent dans le noyau cortical ;
  2. l'hypothalamus (noyau ventro-médian, aire latérale) ainsi que le noyau du lit de la strie terminale se projettent sur la partie médiane et le noyau central ;
  3. le thalamus (noyaux intralaminaires, corps genouillé médian) ;
  4. le tronc cérébral (substance noire, aire tegmentale ventrale, raphe, locus coeruleus, noyau solitaire...) se projette sur le noyau central ;
  5. l'hippocampe envoie des fibres des champs CA1 vers les noyaux centraux et baso-latéraux ;
  6. le cortex cérébral (cortex orbitofrontal, cingulaire, insulaire, temporal) se projette sur les parties baso-latérales ou profondes de l'amygdale.

Principales efférences issues de l'amygdale

Efférences de l'amygdale.

Les voies sortant de l'amygdale sont classées en 5 catégories suivant qu'elles se projettent sur :

  1. l'hypothalamus : les fibres provenant des noyaux cortico-médians passent principalement par la strie terminale et aboutissent sur l'aire septo-preoptico-hypothalamique. Les fibres se projetant sur les noyaux du lit de la strie terminale (BST) sont très développées ;
  2. le thalamus dorsal reçoit des projections des noyaux baso-latéraux ;
  3. le tronc cérébral : les fibres provenant des noyaux centraux descendent surtout vers la substance noire, le raphe et la formation réticulée : une partie importante de ces fibres sont GABAergiques ;
  4. le striatum : les fibres provenant des noyaux basaux passent par la strie terminale et se projettent sur le striatum ventral (noyau accumbens) et dorsal (noyau caudé, putamen) ;
  5. le cortex cérébral (tout le cortex à l'exception du lobe pariétal et du cuneus) : les fibres provenant des noyaux baso-latéraux se projettent sur le cortex entorhinal qui représente la voie d'entrée principale de l'hippocampe.

L'amygdale et la peur

La fonction essentielle de l'amygdale est de décoder les stimuli qui pourraient être menaçants pour l'organisme.

La partie baso-latérale de l'amygdale est directement connectée avec les structures corticales qui lui envoient des informations visuelles, auditives, somatosensorielles et gustatives provenant de l'environnement. Les noyaux centraux reçoivent les informations olfactives. Ces diverses informations sensorielles sont ensuite transmises, via les connexions internes du complexe amygdalien, à l'amygdale centromediale[4].

Lorsque ces informations sont analysées comme dangereuses pour l'organisme (ou peut-être plus généralement comme pertinentes), elles vont donner lieu à l'activation de voies de sortie en direction de l'hypothalamus et du tronc cérébral. Ces voies sont idéalement appropriées pour générer des réponses du système endocrinien, du système nerveux autonome et des voies somatomotrices associées aux émotions. L'amygdale donne la dimension émotionnelle des expériences sensorielles pertinentes pour l'organisme.

Les circuits de la peur

Amygdale et hippocampe, sur une coupe anatomique axiale (d'après Digital Anatomist, Univ. Washington).

Le complexe amygdalien fait partie du circuit de la peur que Joseph Ledoux[5],[6] a divisé en deux :

  • une voie courte : traitement sensoriel → thalamus → amygdale → réponse
  • une voie longue : traitement sensoriel → thalamus → cortex cérébral → hippocampe / amygdale → réponse.

L'analyse du stimulus par le cortex va maintenir ou freiner l'action de l'amygdale sur les structures cérébrales responsables de l'expression physiologiques de la peur.

Le « serpent de Joseph LeDoux »[7] (1994) illustre l'action de ce circuit. Un promeneur marche dans la nature et voit ce qu'il prend pour un serpent. La voie courte active une réponse instantanée de sursaut et de recul de frayeur. Par la voie longue, après une courte latence, l'information arrive au cortex visuel (lobes occipitaux) puis au cortex sémantique (lobes temporaux). S'il s'agit bel et bien d'un serpent, le cortex visuel renforce l'action amygdalienne et maintient les réponses corporelles. S'il s'agit d'un bâton, l'action amygdalienne est freinée et les réponses corporelles s'estompent.

L'action amygdalienne a un rôle de survie : il vaut mieux prendre le bâton pour un serpent et agir en toute sécurité plutôt que de risquer de prendre un serpent pour un bâton.

Le point central du modèle d'activation par la peur de LeDoux (1996) est que l'amygdale peut être activée rapidement et inconsciemment par une « voie basse » passant par le thalamus sans monter jusqu'au cortex. Cette voie a été précisée par Morris et al.[8] (1999) qui ont montré que l'activation de l'amygdale droite par un stimulus masqué (non vu consciemment) s'effectuait via les colliculus supérieurs et le pulvinar (du thalamus) sans passer par le cortex :

traitement visuel → colliculus sup.→ pulvinar → amygdale droite → réponse

La « voie haute » qui passe par le thalamus et le cortex visuel primaire va ensuite dans le lobe temporal sur le sillon temporal supérieur et le gyrus fusiforme puis sur l'amygdale. Elle peut fournir une analyse très raffinée mais plus lente que la « voie basse », qui elle, est très rapide mais assez grossière. La voie basse sous-corticale ne demande pas d'attention, elle est automatique. Au contraire, la voie haute corticale est indirecte et intègre des informations cognitives plus élaborées.

Effets de la stimulation de l'amygdale

Chez le chat, la stimulation électrique de l'amygdale conduit[9] à :
- un arrêt immédiat du comportement en cours suivi par des mouvements de recherche
- une érection des poils, une miction ;
- des grognements, sifflements ;
- une posture d'attaque ;
- une élévation de la tension et une tachycardie ;
- une augmentation du niveau de corticostérone du plasma sanguin.

Chez l'humain, la stimulation de l'amygdale est effectuée sur des patients éveillés lors d'une exploration pré-opératoire pour délimiter la zone épileptogène des patients souffrant d'épilepsie sévère. La stimulation électrique de l'amygdale provoque des sentiments de peur et d'anxiété et des réactions autonomes de peur.

Effets des lésions de l'amygdale

Chez le singe, une lésion bilatérale de l'amygdale se traduit par des changements de comportements assez spectaculaires, rassemblés sous le nom de syndrome de Klüver-Bucy. Les animaux restent indifférents aux stimuli qui habituellement provoquent une grande frayeur chez leurs congénères. Ils restent toujours placides, dociles[10], ne reconnaissent pas les objets (agnosie visuelle), pratiquent une exploration manuelle et orale excessive des objets, ne distinguent pas les aliments des objets non comestibles, ni ne discriminent leurs partenaires sexuels (ils cherchent à s'accoupler avec des mâles ou des femelles, avec d'autres animaux ou des objets).

Ces observations anciennes ont été reprises récemment par Amaral et al[11] (2003) sur les singes rhésus adultes et sur les bébés singes. Les lésions de l'amygdale chez l'adulte provoquent bien une baisse de la peur des serpents (sous forme de jouet) mais ne produisent pas d'altérations significatives dans le comportement social et affiliatif. Au contraire, les lésions chez le bébé de deux semaines et élevés par leur mère altèrent leur comportement. Comme les adultes, ils manifestent une absence de peur des serpents mais à leur différence ils manifestent plus de peur lorsqu'ils sont placés dans un environnement social nouveau. L'amygdale est un composant critique d'un système d'évaluation des dangers potentiels de l'environnement.

Chez l'humain, des lésions bilatérales de l'amygdale ou plus largement des lobes temporaux sont aussi associées au syndrome de Klüver-Bucy. Une lésion de l'amygdale survenue au début de la vie, entraîne un déficit de la reconnaissance des expressions faciales de peur mais aussi de colère, de surprise et de dégoût. Les sujets ne développent pas de méfiance à l'égard de visages non familiers, jugés non fréquentables et indignes de confiance[12]. Une lésion au niveau des amygdales entraîne une incapacité d'exprimer ses émotions. S'il y a un serpent devant lui, le patient lésé dira : « je suis censé avoir peur mais je n'ai pas vraiment peur » et il n'aura aucune manifestation somatique de peur.

Ces études ont suggéré l'implication de l'amygdale dans l'attribution d'une valeur positive ou négative à des événements vécus, de manière à pouvoir y répondre par une réaction émotionnelle et un comportement appropriés.

L'apprentissage de la peur

Les expériences chez le rat, concernant le conditionnement classique à la peur (LeDoux[5], 1998) montrent que ce circuit est déjà présent chez de nombreux mammifères.

Le conditionnement classique aversif
Phase de répétitionStimulus neutre SC　↔
son		Stimulus inconditionnel SI
　choc électrique　—→		 Réponse inconditionnelle RI
figement
2e phaseStimulus conditionnel SC————————→Réponse conditionnée émotionnelle RCE

Selon le modèle d'étude de LeDoux, on associe un stimulus désagréable « non-équivoque » (décharge électrique par exemple), le stimulus de peur non-conditionné (ou inconditionnel) SI, à un stimulus en soi neutre (un son par exemple), le stimulus de peur conditionné SC. Le stimulus neutre, seul, entraîne uniquement une action exploratoire chez le rat. Après répétition de l'association SC-SI, le rat va réagir de la même manière au stimulus conditionné qu'au stimulus non-conditionné, même en absence de ce dernier : il s'immobilise totalement, il se fige (freezing).

Contionnement aversif, d'après Phelps et LeDoux[13] 2005
L : noyau latéral, C noyau central.

Avant le conditionnement, le stimulus inconditionnel SI (choc électrique) provoquait une réponse inconditionnelle RI (figement). Après le conditionnement, le stimulus neutre (son) acquiert des propriétés aversives et devient un stimulus conditionnel SC capable d'évoquer une réponse conditionnée émotionnelle RCE (peur, figement).

Cette méthodologie valide l'hypothèse du circuit de la peur puisque si on lèse le cortex auditif ou l'hippocampe du rat après le conditionnement, la réponse à la peur est maintenue. En revanche, elle est éliminée si on lèse l'amygdale. Cet apprentissage correspond donc bien à des phénomènes de plasticité dans plusieurs structures amygdaliennes. Le noyau latéral basal serait le lieu de convergence entre les informations non-conditionnées et les informations conditionnées.

Dans l'amygdale, le noyau latéral L est la porte d'entrée des informations sensorielles provenant du thalamus ou du cortex et le noyau central C se comporte comme la porte de sortie vers l'hypothalamus et le tronc cérébral[13]. Le noyau latéral L se projette directement et indirectement sur le noyau central. Des études électrophysiologiques[14] ont identifié deux groupes de cellules dans le noyau latéral, le premier impliqué dans l'apprentissage initial et le second dans le stockage mnésique. Ces régions comporteraient environ 12 000 neurones et seraient situées dans la partie dorsale du noyau latéral.

Événements activateurs de l'amygdale

La reconnaissance des émotions implique de multiples structures cérébrales faisant partie des structures limbiques ou paralimbiques. L'amygdale a un rôle prédominant dans la reconnaissance des expressions faciales de peur (Morris et al., 1996, 1998). Toutefois ces dernières années, les études de neuro-imagerie ont montré que l'activation de l'amygdale se fait pour un spectre d'émotions beaucoup plus large que la frayeur. La neuro-imagerie a montré aussi que des stimuli odorants très désagréables provoquaient une activation bilatérale de l'amygdale et des régions orbitofrontales gauche[15].

La vue d'un événement effrayant active l'amygdale mais la vue d'un visage effrayé active aussi l'amygdale. Comme c'est souvent le cas en sémantique, on comprend une émotion ou une action effectuée par une autre personne en se mettant à sa place, en évoquant neuronalement ce que l'on a vécu soi-même antérieurement.

Un résultat paradoxal pour l'hypothèse qui voudrait que l'amygdale soit le module spécialisé dans le traitement des informations menaçantes pour l'organisme a été obtenu en comparant l'effet d'un visage en colère ayant un regard direct et menaçant avec un visage effrayé. Ce n'est pas le premier type de visage qui active le plus l'amygdale mais c'est le second[16].

En ce qui concerne le traitement des mots, il a été observé une activation de l'amygdale pour les mots aversifs ou menaçants (comme « viol », « meurtre ») par rapport à des mots neutres. Mais une étude par IRMf a montré que les mots émotionnellement positifs ou négatifs activaient plus l'amygdale gauche que les mots neutres[17]. Les mots émotionnellement positifs activent en outre les régions du striatum impliquées dans le système de récompense.

Les développements récents de la neuro-imagerie ont produit une multitude de mesures de l'activation de l'amygdale qui ont conduit à des interprétations variables, voire des controverses sur la véritable fonction de celle-ci. Une méta-analyse de 385 études de neuro-imagerie du traitement émotionnel de l'amygdale, comportant 1324 expériences portant sur 5307 individus, a dégagé les facteurs expérimentaux caractéristiques de la probabilité d'activation de l'amygdale (Costafreda et al.[18] 2008). Tous les stimuli émotionnels sont associés avec une plus grande probabilité d'activation de l'amygdale que les stimuli neutres. Mais parmi les émotions, la peur et le dégoût ont une probabilité plus élevée d'activation de l'amygdale que le bonheur et les émotions positives non spécifiques. L'ordre des probabilités est :

peur > dégoût > humour > émotion sexuelle > tristesse > colère

L'amygdale joue principalement le rôle de détecteur de danger mais n'est pas limitée aux émotions négatives.

Elle semble aussi jouer le rôle de mise en éveil rapide du système cognitif. Ce système d'alerte peut aussi fonctionner de manière automatique, inconsciente. Si on présente très brièvement un visage effrayé, de façon subliminale, sans que le sujet ait le temps d'en prendre conscience, on observe pourtant une activation de son amygdale. Le niveau d'attention entrave le traitement informationnel de l'amygdale : la méta-analyse de Costafreda[18] a montré qu'un traitement passif était associé avec une plus grande probabilité d'activation de l'amygdale qu'une instruction d'action sollicitant l'attention.

L'amygdale et la modulation émotionnelle de la mémoire

Classification des systèmes de mémoire à long terme d'après Squire 2004.
  • Hippocampe et amygdale sous-tendent deux systèmes de mémoire

Il est maintenant bien établi qu'il existe plusieurs systèmes de mémoire contrôlés par des substrats neuronaux distincts et en interaction. On distingue dans la mémoire à long terme[19] :
- la mémoire déclarative : elle concerne des faits et événements qui peuvent être récupérés par un effort conscient et être décrits verbalement. Elle dépend essentiellement de l'intégrité de la formation hippocampique. Elle concerne soit des événements autobiographiques ancrés dans le temps et l'espace (mémoire épisodique) soit des concepts généraux (mémoire sémantique)
- la mémoire non déclarative recouvre différents types de mémorisation qui sont encore possibles chez les amnésiques. Il peut s'agir d'habiletés comme faire du vélo (mémoire procédurale), de conditionnements classiques pavloviens, de l'apprentissage non associatif (sensibilisation, habituation comme l'habituation au tic-tac d'une horloge) ou d'amorçage.

L'amygdale intervient dans les systèmes de mémorisation là où l'émotion intervient. On la retrouve dans deux systèmes[20] :
Le premier système est non déclaratif et est spécialisé dans le traitement des émotions principalement négatives. L'amygdale joue un rôle essentiel dans le conditionnement classique aversif dans lequel un stimulus neutre est associé avec un événement désagréable (voir section précédente). Le second système est déclaratif et concerne la mémoire épisodique. Il est contrôlé par le complexe hippocampique. Mais lorsque les souvenirs sont marqués par l'émotion, l'amygdale entre en jeu pour renforcer la rétention mnésique.

L'indépendance de la mémoire épisodique et du conditionnement classique peut être mis en évidence en neuropsychologie avec des patients ayant une lésion de l'hippocampe ou de l'amygdale. Prenons le cas d'un conditionnement aversif classique dans lequel un carré bleu est associé avec un choc électrique désagréable au poignet : un patient ayant une lésion de l'amygdale n'a aucune manifestation physiologique de peur à la vue d'un carré bleu même s'il est capable de se souvenir qu'un carré bleu est associé à un électrochoc. Et un patient présentant une lésion bilatérale de l'hippocampe exprime l'inverse : à la vue d'un carré bleu il manifeste une réponse conditionnée émotionnelle de peur mais est incapable de rapporter explicitement l'expérience de conditionnement passée. L'indépendance de ces deux systèmes mnésiques mis en évidence par cette double dissociation n'exclut pas leur coopération dans le traitement des souvenirs chargés d'émotions.

  • Modulation de la mémoire émotionnelle épisodique

Certains événements ayant une dimension affective importante s'inscrivent plus ou moins durablement dans la mémoire. Cinquante ans plus tard, on peut encore se souvenir des premiers amours, d'une dispute avec un copain ou de la lecture d'un livre remarquable. Ces souvenirs portant une forte imprégnation émotive constituent ce qu'on appelle la mémoire émotionnelle. Le souvenir d'un événement chargé d'émotion est généralement accru et plus durable que celui d'un événement neutre[21]. L'augmentation de la rétention mnésique d'événements émotionnellement connotés s'explique par l'influence de l'agmygdale sur la phase d'encodage puis de consolidation du souvenir.
- L'amygdale renforce l'encodage des souvenirs. Plusieurs études ont montré que l'émotion peut accroître l'éveil et faciliter la mémoire épisodique[20].
- L'amygdale module la consolidation des souvenirs épisodiques. Les souvenirs dépendant de l'hippocampe ne sont pas stockés d'une manière tout ou rien comme sur un ordinateur. Après avoir été encodée, il existe une période de grande fragilité de la trace mnésique qui pour ne pas disparaître doit être consolidée. La phase d'apprentissage lorsqu'elle s'accompagne d'une charge émotionnelle induit une libération d'adrénaline et de glucocorticoïdes par les glandes surrénales. L'adrénaline active le nerf vague qui par diverses voies entraîne une libération de noradrénaline allant activer des récepteurs noradrénergiques du complexe basolatéral de l'amygdale. Les glucocorticoïdes participent aussi à la potentialisation de ce signal noradrénergique amygdalien[22]. Il en résulte une activation des projections de l'amygdale sur les structures clé de la mémoire permettant d'expliquer le rôle modulateur de l'amygdale sur les souvenirs émotionnels.

Plusieurs travaux de neuro-imagerie TEP et IRMf ont montré que le niveau d'activation de l'amygdale baso-latérale lors de la vision de scènes provoquant des émotions négatives ou neutres, prédisait la force du rappel du souvenir plus tard. Ainsi, les sujets qui montraient une plus grande activation de leur amygdale et qui disaient avoir été les plus émus étaient aussi ceux qui se souvenaient ultérieurement le mieux des scènes émotionnelles visionnées[23].

Inversement, des patients porteurs de lésions de l'amygdale ne présentent pas d'amélioration typique de la mémoire épisodique pour des événements émotionnellement chargés versus des événements neutres[24].

Amygdale et neuropsychologie

Pour LeDoux (1998), les troubles anxieux seraient dus à l'activation pathologique du circuit court. Des traumatismes psychologiques très précoces marqueraient l'amygdale et le circuit de la peur pendant la maturation du cerveau. Ces perturbations seraient permanentes. L'activation de l'amygdale serait exagérée chez les sujets anxieux (Thomas et al., 2001) ou en état de dépression, de phobie sociale, de stress post-traumatique.

En revanche, une lésion des amygdales provoque une absence de la reconnaissance de la peur, ce qui a des conséquences psycho-sociales dramatiques. Les jugements sociaux sont alors impossibles (Damasio) et une lésion bilatérale peut provoquer un syndrome de Klüver & Bucy.

  • Phobie sociale

Devoir s'exprimer en public, devant des inconnus, crée un trac, un malaise qui est en général surmonté. Mais pour les personnes souffrant de phobie sociale, cette situation peut provoquer une attaque panique paralysante, incontrôlable, très handicapante dans la vie sociale.

Une étude par imagerie TEP (tomographie par émission de positons) a montré que chez les sujets phobiques sociaux, l’accroissement d'anxiété au moment de s'exprimer en public était accompagnée par une suractivation du complexe amygdalien par rapport aux sujets témoins (Tillfors et als[25] 2001). L'hyperactivité de l'amygdale des anxieux sociaux a ensuite été vérifiée dans de nombreuses situations. Par exemple, l'activation de leur amygdale à la vue de visages en colère ou effrayés est plus grande que chez les sujets témoins et l'ampleur de l'activation est positivement corrélée à la sévérité de leurs symptômes[26].

En alertant contre des dangers potentiels, l'amygdale joue normalement un rôle protecteur. Mais pour les anxieux sociaux, l'hyper-réactivité de l'amygdale provoque une hyperémotivité pouvant aller jusqu'à la peur panique, conduisant le sujet à fuir ces situations d'interactions sociales.

L'amélioration des symptômes de phobie sociale peut s'obtenir par un traitement avec un antagoniste des récepteurs NK1 et le citalopram. Des mesures par tomographie avant et après le traitement ont montré que l'amélioration des symptômes était parallèle à une réduction significative de l'activation de l'amygdale dans le test d'expression publique[27], confirmant ainsi le rôle crucial de l'amygdale dans cette phobie.

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