James Papez, un neuroscientifique américain pionnier de l’étude de la neuroanatomie comparée, est né en 1883 et est décédé en 1958. Il a identifié un circuit dans le cerveau des mammifères qui sous-tend l’expérience émotionnelle et l’éponyme, circuit de Papez, est fermement établi dans le vocabulaire médical.

Papez travaillait dans le laboratoire isolé de l’Université Cornell et était pratiquement immergé dans la pratique de l’examen des lames du cerveau au microscope dans un splendide isolement, en accord avec sa personnalité placide, sans interférence et sans retraite, totalement dépourvue de tout gadget, ruse ou vanité. Il a travaillé sur les faits établis sur l’hypothalamus déjà avancés par Walter Canon (1871-1945), Philip Bard et Wilder Penfield (1891-1976), CJ Herrick et d’autres neuroscientifiques éminents avant lui et a identifié le circuit après avoir injecté le virus de la rage dans l’hippocampe d’un chat et suivi son séjour dans le cerveau. Le circuit de Papez part de la formation de l’hippocampe, connue sous le nom de subiculum, et traverse le fornix, corps mammillaires, puis le tractus mammillothalamique, souvent connu sous le nom de tractus de Vicq d’Azir, synapses dans le noyau thalamique antérieur. De là, et il atteint le cingulum, contourne le cortex entorhinal et retourne à la formation de l’hippocampe et mesure environ 350 millimètres de longueur. Il a publié ses observations en 1937 dans un article historique intitulé « A proposed mechanism of emotion » dans la revue Archives of Neurology and Psychiatry. Il a écrit,

• « Le processus émotif central d’origine corticale peut être conçu comme s’accumulant dans la formation de l’hippocampe et comme étant transmis au corps mammillaire puis au tractus de Vicq d’Azir (tractus mammillothalamique) et de là à travers les noyaux thalamiques antérieurs jusqu’au cortex du gyrus cinguli Radiation Rayonnement du processus émotif du gyrus cinguli vers d’autres les régions du cortex cérébral ajouteraient une coloration émotionnelle aux processus psychiques se produisant ailleurs It Il est évident que le mécanisme d’émotion proposé devra résister à l’épreuve de l’expérience et de l’expérience clinique si elle doit être utile en science… L’hypothalamus, le noyau thalamique antérieur, le gyrus cingulaire, l’hippocampe et leurs interconnexions, constituent un mécanisme harmonieux qui peut élaborer les fonctions de l’émotion centrale ainsi que participer à l’expression émotionnelle. »

Il est à noter que le concept de substrat anatomique de l’émotion n’a pas commencé avec les travaux de James Papez. En 1907, le neuropathologiste bavarois Christfried Jakob (1866-1956) a fait allusion au cerveau viscéral et a conçu la présence d’un cerveau interne qui subjugue les mécanismes émotifs des viscères, et il a basé son hypothèse sur les expériences sur le cerveau dégénéré des singes et des chiens, ainsi que sur des matériaux autopsiés du cerveau humain.

L’aspect inféromédial du cerveau lorsqu’il est disséqué ressemble à un limbe et c’est pourquoi Paul D. MacLean (1913-2007), l’influent physiologiste et psychiatre américain, a préféré appeler le circuit le système limbique après quelques modifications et certains chercheurs l’ont nommé circuit de Papez-MacLean. Il est important de noter que McLean a proposé le modèle du Cerveau trinitaire dans l’évolution du cerveau antérieur et du comportement des vertébrés. Il se compose du complexe reptilien ou du complexe R, du complexe paléomammalien ou du système limbique et du complexe néomammalien ou du néocortex. Le complexe reptilien est composé des ganglions de la base et s’intéresse aux schémas comportementaux instinctifs tels que l’agression, la domination, le contrôle territorial et les schémas rituels. Le complexe paléomammalien comprend le septum, l’amygdale, l’hypothalamus, le complexe hippocampique et le cortex cingulaire et, en 1952, MacLean a introduit le terme système limbique pour désigner cette partie du cerveau. C’était un concept d’importance capitale et on pense que le système limbique se développerait tôt au cours de l’évolution du cerveau des mammifères. On pense que cela est responsable de la motivation ou de la conation et des émotions liées à la sexualité et au comportement reproducteur, à l’alimentation et à la pratique parentale. La composante ultime du cerveau des mammifères, le néocortex, fonctionne dans le domaine du langage, de l’abstraction, de la planification et de la perception. Cependant, ces derniers temps, l’idée de MacLean sur le cerveau trinitaire a fait l’objet de critiques sérieuses et de nombreux neuroanatomistes comparatifs contemporains remettent en question la simplification excessive dans l’évolution phylogénétique des schémas comportementaux, garantie dans une structure aussi compliquée que le cerveau humain.

Pour prouver que l’idée de MacLean du cerveau trinitaire est invalide, les physiologistes se réfèrent aux travaux du Français Paul Broca (1824-1880), qui décrivait l’aspect médial du cerveau, il y a plus de cent ans, comme le grand lobe limbique ou le lobe limbique en 1878, signifiant limbe ou bord incurvé. En 1948, Paul Ivan Yakovlev (1894-1983), neuroscientifique russe qui a émigré aux États-Unis d’Amérique, a proposé un circuit d’émotion différent de celui décrit par Papez et MacLean, et qui impliquait les cortex orbitofrontaux, insulaires et du lobe temporal antérieur, l’amygdale et le noyau dorsomédial du thalamus. Cependant, en 1952, McLean a rencontré Papez à l’Université Cornell, a discuté en profondeur de l’anatomie de l’émotion avec lui et a inclus le cerveau antérieur, l’hypothalamus, l’amygdale et le septum dans le cadre du système limbique et au fil du temps, le concept d’expression émotionnelle a été étendu pour inclure également le cortex préfrontal. Heimer et Nauta (1916-1994), travaillant aux États-Unis d’Amérique et plus tard, Heimer et Van Hoesen ont élargi l’horizon de l’anatomie fonctionnelle du système limbique, telle que nous la comprenons aujourd’hui. Des travaux récents suggèrent que le cervelet est également opérationnel dans l’expression de l’émotion et peut-être que le circuit commence, non pas avec l’hippocampe mais avec les nombreuses fibres cérébelleuses de connexion. Ceci est prouvé par le fait que les lésions cérébelleuses semblent avoir un effet inhibiteur sur le circuit et que la stimulation électrique du cervelet antérieur provoque une excitation, une agression et des réponses alimentaires positives.

Figure du circuit de Papez. Source : www.quora.com

James Papez. Source : www.pintrest.com

D’après les expériences de Papez, on pensait initialement que le circuit qu’il décrivait en 1937 était impliqué dans l’émotion. La persistance de sentiments émotionnels agréables ou torturés, longtemps après la fin d’un événement, a été interprétée en termes de physiologie de l’hippocampe après la décharge et de l’activité électrique de l’hippocampe qui en résulte. Le circuit relie l’hypothalamus et le cortex et agit comme le système émotionnel du cerveau. Il a écrit : « Le cortex cingulaire se projette vers l’hippocampe, et l’hippocampe se projette vers l’hypothalamus par l’intermédiaire du faisceau d’axones appelé le fornix. Les effets hypothalamiques atteignent le cortex via un relais dans les noyaux thalamiques antérieurs. »Ses opinions n’ont pas été facilement acceptées et une fois, il a déploré à un ami en 1942 que personne ne semblait avoir pris son point de vue au sérieux puisque très peu ont demandé les réimpressions. Cependant, en 1939, l’intérêt pour le circuit a été suscité par les travaux de Heinrich Klüver (1897-1979) et Paul Bucy (1904-1992), des États-Unis d’Amérique, respectivement psychiatre et neurochirurgien, qui ont rapporté devant l’American Neurological Association que la destruction bilatérale de la plupart des lobes de l’hippocampe et des lobes temporaux chez les singes rhésus entraînait une sorte de cécité psychique, se manifestant par une agnosie visuelle, une exploration orale des objets, une hypermétamorphose ou une attention visuelle excessive , la placidité et la perte de peur ou de rage naturelle, dans la mesure où ils n’avaient pas peur dans le présence de serpents. D’autres caractéristiques notables comprenaient l’hypersexualité et le changement de comportement alimentaire et, par conséquent, le point de vue de Papez était largement justifié. Le premier rapport de cas de syndrome de Klüver-Bucy humain est venu de Terzian et Dalle-Ore en 1955, qui ont décrit un homme adulte avec une lobectomie temporale bilatérale développant presque toutes les caractéristiques du syndrome. Marlowe et coll. décrit le premier cas complet en 1975 chez un sujet masculin de 20 ans atteint d’encéphalite à herpès simplex.

Outre le rôle du circuit de Papez dans le domaine de l’émotion, certains travailleurs ont trouvé la preuve que la mémoire aussi y trouve ses racines. Il existe des preuves expérimentales qu’il existe une forte synchronisation des ondes thêta dans l’hippocampe et le thalamus ventral antérieur. Étant donné que les ondes thêta concernent des questions telles que la mémoire et l’apprentissage, un certain nombre de travailleurs ont suggéré que le circuit de Papez pourrait être impliqué dans des fonctions mnémoniques et certains scientifiques l’ont réduit même au domaine de la mémoire spatiale et épisodique. Les corps mammillaires se projettent massivement vers le thalamus antérieur à travers le Vicq d’Azir et des dommages à ce tractus, au noyau antérieur ventral et au noyau latéral ventral peuvent entraîner des troubles de la mémoire et du langage et l’amnésie en est la complication résultante. Enfin, des modifications de la structure du circuit de Papez ont été documentées dans des conditions telles que la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, la démence sémantique, le syndrome de Korsakoff et l’amnésie globale transitoire, où l’amnésie est une caractéristique reconnue.

Tout ce que gainsaid, malgré des défauts évidents dans les travaux de James Papez sur un circuit jusqu’alors inconnu pour le contrôle de l’émotion, comme l’ont montré des chercheurs ultérieurs, ses idées continuent de mériter une étude sérieuse. Commentant ses travaux, Mark Bear, Barry Connors et Michael ont commenté dans le livre « Neuroscience: Exploring the Brain » publié en 2007,

• « Réfléchissant sur les travaux antérieurs de Cannon, Bard et d’autres, le neurologue américain James Papez a proposé qu’il existe un « système d’émotions », situé sur la paroi médiale du cerveau, qui relie le cortex à l’hypothalamus Pap Papez croyait que l’expérience de l’émotion a été déterminé par l’activité dans le cortex cingulaire et, moins directement, d’autres zones corticales. On pensait que l’expression émotionnelle était régie par l’hypothalamus. Le cortex cingulaire se projette vers l’hippocampe et l’hippocampe se projette vers l’hypothalamus par l’intermédiaire du faisceau d’axones appelé le fornix. Les effets hypothalamiques atteignent le cortex via un relais dans les noyaux thalamiques antérieurs. »