Vivre sa sexualité - Les bases neurologiques du comportement sexuel

Vivre sa sexualité - Les bases neurologiques du comportement sexuel

Première S

Activité : « Le système de récompense »

Fiche professeur

Cette activité est l’occasion de conclure la partie Féminin/Masculin du thème de première S « Corps humain et santé ». Après avoir montré les composantes biologiques principales de l’état masculin et féminin, le lien entre la sexualité et la procréation, il s’agit de montrer les relations entre sexualité et plaisir. L’activité sexuelle est associée au plaisir qui repose sur des phénomènes biologiques, en particulier l’activation dans le cerveau du système de récompense.

Type d’activité

Collecte de données historiques [1] et mise en œuvre d’une démarche expérimentale afin de mettre en évidence que l’activité sexuelle repose en partie sur les bases biologiques du circuit de la récompense/plaisir.

Objectifs de la séquence

  • Présenter l’importance du système de récompense qui influence de nombreux comportements.
  • Mettre en évidence l’existence du système de récompense par l’analyse de données expérimentales [2].
  • Montrer que ce système intervient dans le comportement sexuel [3].

Niveau

Lycée, première S.

Niveau de difficulté

Moyen.

Type d’organisation du travail

En classe entière ou en ½ groupe.

Durée

1 heure.

Matériels et documents nécessaires

Les fiches élèves (téléchargeables au format PDF) sont à donner à chaque élève pour qu’ils puissent analyser l’ensemble des documents.

Les vidéos complémentaires au cours, optionnelles, sont à télécharger aux adresses suivantes :

 

Déroulement

Faire une séance de travail dirigé.

Après avoir lu l’introduction et discuté rapidement de l’importance du système de récompense, suivre l’ordre des séquences proposées. Des vidéos complémentaires peuvent être projetées aux élèves pour l’expérience dans la boîte de Skinner, ainsi que pour l’imagerie cérébrale de l’orgasme.

Des conseils d’analyse des documents et des pistes de réponse pour les élèves sont proposés ci-dessous afin de pouvoir moduler le cours en fonction du niveau des classes et des élèves.

Une activité complémentaire peut être réalisée sur la dopamine.

Compétences visées

  • Effectuer une collecte de données.
  • Utiliser un document.
  • Analyser et organiser sa réflexion.
  • Présenter les réponses aux questions à l’écrit ou à l’oral.

Conseils pratiques

Se servir des pistes d’exploitations fournies pour aider les élèves si les questions présentent des difficultés.

Attention, les bases biologiques du plaisir n’expliquent pas à elles seules les sentiments amoureux, le plaisir et le désir. Les facteurs culturels, cognitifs et liés à l’expérience de l’individu interviennent dans la réalisation du comportement sexuel

Analyse des documents/Pistes de réponses (voir les documents élèves)

1) Expliquez en quoi les expériences d’autostimulation intracrânienne mettent en évidence l’existence de régions cérébrales procurant des « récompenses » qui modifient le comportement (doc 1 et 2).

Suivant le niveau de la classe, il sera peut-être nécessaire de guider les élèves dans l’analyse des documents. Le septum et le thalamus sont les deux structures dont l’analyse des résultats permet, par comparaison, de mettre en évidence une modification du comportement. Les rats ne se stimulent pas dans le thalamus, alors qu’au contraire ils passent l’essentiel du temps à se stimuler dans le septum. Ce résultat indique clairement que la stimulation du septum provoque un effet renforçant : le rat répète fréquemment l’action de presser le levier pour ressentir cet effet (vidéo 1). Pour simplifier et donner aux élèves une image facile à comprendre, on peut dire que la stimulation produit une récompense et que le rat répète la pression du levier pour obtenir cette récompense.

La principale difficulté de cette analyse est l’interprétation des stimulations du corps calleux et de l’hippocampe : 6 % et 11 % du temps indiquent une faible fréquence d’appui du levier, ce qui correspond vraisemblablement à un comportement exploratoire. Le rat explore son environnement et appuie quelquefois sur le levier, et comme l’effet est sans doute neutre, cela ne modifie pas son exploration du dispositif expérimental.

Avec les meilleurs élèves, il est possible d’analyser les différences de réponses entre le thalamus opposé aux corps calleux et à l’hippocampe : 0 % de temps indique certainement qu’après une première stimulation exploratoire l’effet a dû être très négatif ; ce renforcement aversif (ou punition) a provoqué un comportement d’évitement.

2) Trouvez les structures du cerveau appartenant au circuit de la récompense. Expliquez comment les chercheurs ont identifié toutes ces structures (doc 3, 1 et 2).

La seule difficulté (minime) est de ré-exploiter les données des documents 1 et 2 pour concevoir que les chercheurs ont systématiquement implanté des électrodes dans toutes les principales régions du cerveau.

L’intérêt de cette question simple est de pouvoir aborder des questions d’éthique, puisqu’on ne réalise évidemment pas sur l’être humain des études qui peuvent altérer sa santé. Cette question permet également d’aborder rapidement la notion d’extrapolation : les résultats des expérimentations animales d’autostimulation cérébrale ont été extrapolés à l’être humain.

Avec une classe d’un bon niveau, il est possible d’aborder la question des limites de l’extrapolation. Bien que l’expérimentation animale permette de nombreuses expériences, et ainsi de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau, il est difficile de savoir si les résultats sont entièrement extrapolables à l’être humain.

3) Expliquez à partir de quelles données on peut déduire que le plaisir est lié à l’activation du circuit de récompense (doc 4 et 2).

La principale difficulté est qu’il faut analyser les données humaines et animales. Il est important de faire comprendre aux élèves que les données humaines sont rares et pas toujours fiables, car elles proviennent souvent du bilan clinique de patients atteints de troubles. Il faut donc les combiner avec les données de l’expérimentation animale.

Le document 4 suggère que le patient stimule fréquemment son système de récompense pour obtenir du plaisir. Mais, pour des raisons éthiques, les chercheurs n’ont pas réalisé des études humaines approfondies et complètes. C’est grâce aux nombreuses expériences animales qu’on a pu identifier le circuit de récompense et montrer que l’action qui provoque son activation est répétée. Ainsi, les données animales corroborent l’hypothèse que le patient, en stimulant son septum, active son système de récompense, ce qui provoque la répétition de son action d’autostimulation. Et comme le patient indique ressentir du plaisir lorsque son système de récompense est activé, on peut conclure à une relation entre le plaisir et l’activité du système de récompense.

En résumé, pour donner aux élèves une image facile à comprendre, on peut dire que la sensation de plaisir est une « récompense » qui influence les comportements.

4) Justifiez que le plaisir sexuel s’accompagne d’une activation du circuit de la récompense (doc 5).

Les activations de plusieurs régions cérébrales (vidéo 2) s’expliquent par le fait que les activités sexuelles impliquent, entre autres, des actions motrices, des images visuelles et des émotions. L’analyse des images cérébrales centrées sur les structures du système de récompense (ici VTA) montre que ce système est également actif.

Il est important de faire comprendre aux élèves que c’est le système de récompense qui modifie les comportements. Même si, chez l’être humain, son activation est associée aux sensations conscientes de plaisir, on ne peut pas actuellement affirmer que c’est le plaisir (sensation subjective) qui modifie le comportement.

Fiche élève

L’activité sexuelle, qui permet la procréation, est influencée par un système cérébral particulier : le système de récompense.

Les données expérimentales montrent que ce système de récompense favorise la réalisation des besoins vitaux d’une espèce ou d’un individu. Quand ce système est activité, il induit des sensations de plaisir.

Le système de récompense permet d’influencer les comportements : par exemple, durant la prise de nourriture ou les activités sexuelles, la réalisation d’une de ces actions est « récompensée » par une sensation de plaisir gustatif ou sexuel. Ces sensations de plaisir incitent la personne à refaire ces actions favorables à la survie de l’individu et de l’espèce.

Quelles structures cérébrales sont impliquées dans les récompenses ?

Découverte et mise en évidence du système de récompense

En 1953, deux scientifiques canadiens, James Olds et Peter Milner, découvrent que les rats s’exposent volontairement à la stimulation électrique du cerveau. Ils procèdent à une implantation chronique d’électrodes dans différentes régions du cerveau de l’animal : l’hypothalamus latéral, le septum, l’aire tegmentale ventrale (ATV) et l’hippocampe.

Un levier dans la cage est connecté à un stimulateur. Chaque appui déclenche une stimulation intracrânienne. Les rats s’autostimulent sans interruption (jusqu’à 7 000 fois par heure, ignorant la soif et la faim).

Principe de l’expérimentation

Doc 1: Autostimulation intracrânienne  

Un stimulus peut avoir une capacité de renforcement quand il augmente, diminue, ou laisse la fréquence de réponses inchangée.

Il est appelé récompense quand le rat s’autostimule de nouveau, une punition quand il arrête de se stimuler, ou un stimulus neutre quand le rat ne change pas ses réponses.

a) Rat dans une boîte de Skinner, chambre d’autostimulation.

Rat dans une boîte de Skinner, chambre d’autostimulation.

© Wunsh

b) Cerveau de rat.

Cerveau de rat

© Synapse web, Kristen M.Harris, PI, http://synapses.clm.utexas.edu

c) Coupe de cerveau de rat. La flèche indique la marque laissée par une des électrodes.

Coupe de cerveau de rat. La flèche indique la marque laissée par une des électrodes.

© Carina Knudsen, Université d’Oslo

Identification des structures clés du système de récompense

Les expériences d’autostimulation intracrâniennes précédentes ont été menées en suivant le protocole simplifié suivant. Quelques résultats sont présentés :

Pendant l’acquisition du comportement, le stimulateur a été allumé ; un appui sur le levier entraîne une stimulation.

À chaque rat est attribué un pourcentage caractérisant la proportion du temps à répondre pendant la phase d’acquisition ou d’extinction.

Il est donc possible de savoir si le stimulus est renforçant, punitif ou neutre.

Doc 2 : Tableau de quelques résultats de l’autostimulation   

 

Numéro d’animal

 
 

Position de l’électrode

 
Stimulation (Voltage)Pourcentage de temps à répondre en acquisition

 40

 corps calleux 0,7 – 1,1 6
 32 septum

 2,2 – 2,8

 75

 34 septum 1,4 92

 6

 thalamus

 0,5

 0

 11 thalamus 0,5 0

 36

 hippocampe 0,8 – 2,8 11

Doc 3 : Cartographie du système de la récompense  

a) Chez le rat.

Chez le rat

© Wunsch

b) Chez l’homme.

Chez l’homme

Après de nombreuses expériences similaires, les chercheurs ont identifié les principales structures du circuit de la récompense : l’aire tegmentale ventrale (ATV), l’hypothalamus latéral, l’amygdale, le noyau accumbens, le septum et le cortex préfrontal.

Sexualité et bases biologiques du plaisir humain

Dans les années 1950-1970, les psychiatres soignaient certains patients grâce à des électrodes implantées dans le cerveau. La stimulation du septum semble provoquer des réactions similaires à celle des rongeurs.

Doc 4 : Les effets des stimulations cérébrales chez l’humain  

Les effets des stimulations cérébrales chez l’humain

Crédit : © Body Parts 3D by DBCLS (Database Center For Life Science), Japan

« À une occasion [le patient] a stimulé sa région septale 1 200 fois, à une autre occasion 1 500 fois, et à une troisième occasion 900 fois. Il protestait chaque fois que le stimulateur lui était enlevé. » Le patient disait ressentir des sensations de plaisir, de chaleur et d’excitation sexuelle.

Lors des activités sexuelles, les partenaires ressentent du plaisir et peuvent atteindre un plaisir sexuel intense, l’orgasme.

Doc 5 : Zones cérébrales activées lors d’un orgasme  

a) L’orgasme chez la femme. La vidéo a été créée en utilisant des clichés IRM (imagerie à résonance magnétique) qui ont été pris toutes les deux secondes. Les différentes couleurs correspondent à l’afflux de sang oxygéné dans le cerveau ; plus les couleurs sont claires et plus le sang est oxygéné. On peut ainsi identifier les parties du cerveau les plus actives. Un ensemble d’aires cérébrales s’active, dont le système de récompense, les aires visuelles et les régions motrices.

Zones cérébrales activées lors d’un orgasme

Source : Barry Komisaruk, Rutgers University-Newark Campus, Visualization is the courtesy of The VisualMD.com

b) L’orgasme chez l’homme. Comme chez la femme, plusieurs régions cérébrales sont activées durant l’orgasme. En particulier, on observe l’activation d’une région importante du système de récompense, l’aire tegmentale ventrale (VTA).

Ces études d’imagerie cérébrale montrent que le système de récompense est activé durant les activités sexuelles.

L’orgasme chez l’homme

L’orgasme chez l’homme

Source : Holstege G., Georgiadis J. R., Paans A.M.J., Meiners L.C., Van der Graaf F.H.C.E., Reinders A.A.T.S., “Brain Activation during Human Male Ejaculation”, The Journal of Neuroscience, 23: 9185-9193, octobre 2003.

Exploitation

1) Expliquez en quoi les expériences d’autostimulation intracrânienne mettent en évidence l’existence de régions cérébrales procurant des récompenses qui modifient le comportement (doc 1 et 2).

2) Trouvez les structures du cerveau appartenant au circuit de la récompense. Expliquez comment les chercheurs ont identifié toutes ces structures (doc 31 et 2).

3) Expliquez à partir de quelles données on peut déduire que le plaisir est lié à l’activation du circuit de récompense (doc 4 et 2).

4) Justifiez que le plaisir sexuel s’accompagne d’une activation du circuit de la récompense (doc 5).

Consultez et/ou téléchargez le PDF de la section 1ère S

 

[1] Voir les travaux pionniers d'Olds & Milner, 1954 et de Heath, 1972.

[2] Id.

[3] Une partie des données provient des travaux d'Holstege et al.. 2003.