Comment l'anesthésie éteint-elle votre esprit ?

Où va l'esprit ?

Comptez à rebours depuis cent, et la plupart des gens ne vont pas loin. Sur le moniteur cérébral, le rythme rapide de l'éveil laisse place à de lentes vagues. Le patient ne dort pas, ne sentira pas l'opération, et ne s'en souviendra pas. Chaque année, des centaines de millions d'opérations reposent sur ce genre de produit.

La première démonstration publique fête ses cent quatre-vingts ans ce mois d'octobre. Pourtant, personne n'explique entièrement comment ces produits éteignent l'esprit, ni comment il se rallume. Que savent les scientifiques, et où s'arrêtent leurs connaissances ?

Pas une supercherie

Le seize octobre mille huit cent quarante-six, un jeune imprimeur, Gilbert Abbott, entre dans un bloc opératoire de Boston. Un dentiste, William Morton, lui fait respirer des vapeurs d'éther par un inhalateur en verre. Puis le chirurgien John Collins Warren lui retire une partie d'une tumeur au cou. Warren aurait dit aux médecins présents : messieurs, ceci n'est pas une imposture.

La nouvelle se répand vite en Amérique et en Europe. Mais personne dans la salle ne sait comment ça marche.

L'indice de l'huile d'olive

Le premier indice vient vers mille neuf cent, de Hans Meyer et Charles Overton, chacun de son côté. Overton mesure la dose de chaque produit qui empêche des têtards de nager. Puis il compare ces doses à leur solubilité dans l'huile d'olive. Les deux listes concordent.

Plus un produit se dissout dans l'huile, moins il en faut, sur un facteur de plus de dix mille. Et ces produits n'ont presque rien d'autre en commun. Même le xénon marche, un gaz noble qui ne réagit presque avec rien. Pendant près d'un siècle, on a cru que les anesthésiques imbibaient les membranes grasses des neurones et les perturbaient, on ne savait comment.

Dans les années quatre-vingt, à Londres, Nicholas Franks et William Lieb font une découverte inattendue. Les anesthésiques éteignent aussi l'enzyme lumineuse des lucioles, une protéine flottant dans l'eau, sans aucune membrane. Et ils suivent la même règle de l'huile d'olive. Cette règle pourrait donc aussi décrire une poche graisseuse dans une protéine.

On se met alors à chercher ces protéines.

Les freins du cerveau

Les neurones échangent des messages chimiques, et certains disent stop. Le signal d'arrêt le plus courant du cerveau est une petite molécule, le Gaba. Quand le Gaba se fixe sur son récepteur, un canal s'ouvre, rendant le neurone plus difficile à activer. Le propofol, l'un des anesthésiques les plus utilisés, renforce la réponse de ces récepteurs : le frein reste actif plus longtemps.

La meilleure preuve que ça compte vient de souris. En deux mille trois, on a créé des souris avec un seul changement dans une partie de ce récepteur. Ces souris étaient bien plus difficiles à anesthésier au propofol ou à l'étomidate, un autre anesthésique courant. Mais des gaz comme l'halothane agissaient presque aussi bien sur elles.

Kétamine, protoxyde d'azote et xénon bloquent surtout un autre récepteur, appelé N M D A. Ces produits agissent différemment sur différentes molécules, mais tous peuvent nous faire perdre conscience. Première lacune : connaître la cible d'un produit n'explique pas comment l'esprit s'éteint.

Pas du sommeil

Les médecins disent souvent aux patients qu'ils vont dormir. En deux mille dix, un article de synthèse du New England Journal of Medicine a contesté cette image. L'anesthésie générale, écrivaient les auteurs, est un coma réversible, causé par des médicaments. Elle associe perte de conscience, absence de souvenirs, de douleur et de mouvement.

Pendant ce temps, l'anesthésiste garde stables le cœur, la respiration et la température. Le sommeil a plusieurs stades, mais aucun ne présente ce profil d'ondes cérébrales. On réveille un dormeur en l'appelant par son nom, mais pas un patient sous anesthésie générale.

Des îlots dans le temps

Alors, qu'est-ce qui change dans le cerveau quand on sombre ? En deux mille treize, une équipe de Boston a enregistré les ondes cérébrales de volontaires en augmentant progressivement leur dose de propofol. Ils appuyaient sur un bouton à chaque son, jusqu'à ce qu'ils arrêtent. Vers ce moment, une onde très lente est apparue, à moins d'un cycle par seconde.

Une étude connexe, chez des patients ayant des électrodes cérébrales contre l'épilepsie, a montré que les neurones restaient actifs. Ils émettaient de brèves salves à un moment de chaque onde lente, puis se taisaient. Et les zones du cerveau se désynchronisaient. Chaque réseau local fonctionnait encore, mais restait isolé des autres dans le temps et l'espace.

En même temps, un fort rythme alpha, d'environ dix cycles par seconde, passait de l'arrière du crâne à l'avant. Certains anesthésistes lisent ces tracés sur un moniteur pour évaluer la profondeur. En deux mille vingt-quatre, une étude du M I T a apporté un élément inattendu. Le propofol renforce les freins du cerveau ; on s'attendrait donc à un simple apaisement.

Au contraire, chez des singes sous propofol, l'activité devenait moins stable, plus lente à se calmer après chaque perturbation. Selon les chercheurs, ce frein supplémentaire inhiberait aussi les cellules qui freinent normalement les autres. Perdre conscience ressemblerait donc moins à actionner un interrupteur qu'à perdre l'équilibre.

Un interrupteur tout au fond

Au milieu du cerveau se trouve le thalamus, un carrefour relié à presque toute la couche externe. En deux mille vingt, des chercheurs du Wisconsin ont placé des électrodes dans une petite région du thalamus, chez deux singes anesthésiés. Puis on l'a stimulée cinquante fois par seconde. Toujours sous anesthésique, les singes ont ouvert les yeux, tendu les bras, et leur rythme cardiaque et leur respiration ont changé.

À l'arrêt de la stimulation, ils sont retombés dans l'anesthésie. Un résultat frappant, mais sur deux singes, et il montre un carrefour, pas tout le mécanisme.

Le chemin du retour

Autre énigme : le retour n'est pas simplement l'aller à l'envers. Si tout dépendait de la quantité de produit dans le cerveau, on reprendrait conscience au même seuil qu'à l'endormissement. En deux mille dix, l'Université de Pennsylvanie a montré que non, chez la souris et la mouche du vinaigre. La dose nécessaire pour endormir les animaux dépassait celle à laquelle ils se réveillaient.

L'équipe a parlé d'inertie neurale : le cerveau résiste au changement d'état, dans les deux sens. Et changer un seul gène lié au sommeil pouvait élargir ou réduire cet écart. C'est aussi lors de ces transitions que surviennent le plus souvent les problèmes. Un vaste audit britannique de deux mille quatorze a relevé environ un signalement de conscience peropératoire pour vingt mille anesthésies générales.

Deux tiers de ces cas survenaient à l'endormissement ou au réveil. Avec des paralysants musculaires, ces signalements étaient bien plus fréquents : environ un sur huit mille.

Des indices plus étranges

Sans explication complète, certaines découvertes surprenantes gardent la question ouverte. En deux mille dix-huit, on a exposé des dionées, plantes carnivores, à des vapeurs d'éther. Leurs pièges restaient ouverts même quand on touchait leurs poils déclencheurs, et le signal électrique qui les referme disparaissait. L'éther dissipé, les pièges fonctionnaient à nouveau.

Les plantes n'ont pas de cerveau, l'éther doit donc agir sur quelque chose de plus fondamental. D'autres résultats sont bien plus contestés. En deux mille vingt, selon une équipe de Scripps Research, les anesthésiques dispersent de minuscules amas graisseux des membranes, ouvrant un canal à potassium. Des mouches privées d'une enzyme de cette chaîne étaient plus difficiles à anesthésier.

Certains titres ont crié au mystère résolu, mais d'autres scientifiques contestent les essais sur les mouches ; le débat continue. Dans une étude sur le rat en deux mille vingt-quatre, un produit rigidifiant les microtubules, l'armature interne des neurones, a retardé d'environ une minute la perte de conscience sous isoflurane. C'est une seule petite étude sur le rat, dont la signification reste incertaine.

Le fossé plus profond

La plus grande inconnue dépasse les anesthésiques. Pour expliquer comment la conscience s'éteint, il faudrait d'abord savoir ce qu'elle est. Et aucune théorie ne fait consensus. En deux mille vingt-cinq, deux grandes théories ont été comparées expérimentalement, selon un protocole approuvé d'avance par les deux camps.

Les résultats ont remis en cause des prédictions clés des deux théories. Cela explique en partie l'usage scientifique de l'anesthésie : réduire le niveau de conscience de façon fiable et observer les changements.

La dernière étape

L'anesthésie n'est pas pour autant un pari. Les anesthésistes connaissent les doses et les cibles, et surveillent en continu respiration, tension et taux d'oxygène. Il manque la dernière étape, des molécules au moment où l'on n'est plus là. En mille huit cent quarante-six, au réveil, Gilbert Abbott dit avoir senti comme une griffure au cou.

Cent quatre-vingts ans après, on ne sait toujours pas vraiment où il est allé.