Cours : adaptabilité de l’organisme et débordement

Introduction :  

Imaginez, vous êtes au détour d’un chemin de forêt et vous vous promenez tranquillement… En prenant ce virage vous vous retrouvez nez à nez avec un… T-Rex ! Et oui, Jurassic Park est devenu une réalité, et ce dernier a laissé échapper quelques uns de ces animaux. Ce n’est pas votre jour, vous êtes face à l’un d’entre eux (et pas le moindre). Vous le sentez immédiatement, vous transpirez, votre fréquence cardiaque explose, votre respiration s’intensifie. Vous ne réfléchissez plus et vous bondissez, puis vous prenez vos jambes à votre cou pour réaliser la meilleure performance sportive de toute votre vie ! Votre état de stress vous a justement permis de réaliser cette prouesse…

Autre temps, autre réalité : 

Imaginez, vous êtes face à un jury du grand oral, …

Photo de couverture : ask the scientists

Problèmes : Qu’est ce que le stress ? Comment notre corps s’adapte à une situation de stress ? Et si le stress devient permanent, que se passe-t-il ?

I- Comprendre le stress 

A- Bon ou mauvais stress

Les perturbations de l’environnement peuvent générer des situations stressantes qui nécessitent à notre organisme d’être préparé à une réponse immédiate et adaptée.  Ce sont des situations importantes pour l’individu et la réponse mobilise plusieurs niveaux d’intégration et d’adaptation pour avoir la réponse la plus appropriée immédiatement, comme par exemple l’attaque , la fuite ou l’immobilité (3F : Fight or Flight or Freeze). C’est ce qu’on appelle le stess aigu ou bon stress s’il n’est pas paralysant. La réponse de l’organisme est courte dans le temps et un retour à la normale, ou résilience, se fait rapidement, en principe pas plus d’une heure après. Si jamais l’état de stress continue dans le temps, l’organisme ne pourra plus être en résilience, ce qui entraînera des dommages, c’est ce qu’on appelle le stress chronique ou mauvais stress.

Doc 1 : Fight or Flight ?

Inspiré et modifié d’après researchgate.net 

Si le stress aigu est un état salvateur et s’il n’impose pas une paralysie, le stress chronique entraîne en revanche des dommages sur notre organisme. Connaître ces différents stress, permet de mieux gérer et modérer des situations répétitives et stressantes de notre quotidien. Stress aigü et stress chronique, provoquent donc des adaptations différentes.

Ainsi, les agents stresseurs sont différents éléments de notre environnement qui déclenchent une situation de stress et une réponse multiple de notre organisme qui va nous permettre de nous adapter à une situation jugée critique.

Définitions : 

Stess : ensemble des réactions d’adaptation d’un organisme soumis à des pressions ou contraintes brutales de l’environnement (appelées agents stresseurs).  

Stress aigu : Stress déclenchant une adaptation immédiate de notre organisme, en réponse à une situation courte dans le temps.

Stress chronique : Situation de stress répétitive dans le temps, engendrant des perturbations dommageables pour notre organismes

Agent stresseur : Ensemble de paramètres conduisant à un état de stress

Résilience : Retour à une situation normale, non stressante et donc un retour à la normale des effecteurs.

B- Caractéristique du stress aigü

Les effets du stress sur la daphnie

Un événement isolé, ressenti comme une menace ou une épreuve, une situation d’incertitude ou d’imprévisibilité, conduisent à un stress aigu et à la recherche d’un nouvel équilibre. La mise en place des réponses psychobiologiques est généralement inconsciente. Les effets de ce stress sont multiples, dont les premiers sont une augmentation de la fréquence cardiaque, du rythme respiratoire, de la glycémie et de la sudation. Ces effets visent tous à mobiliser une réponse extraordinaire de notre corps.

On a donc un système de régulation complexe mobilisant un ou plusieurs récepteurs entraînant une réponse multiple de l’organisme activant à la fois le système nerveux et le système hormonal afin d’optimiser différents effecteurs => il en va de la survie de l’individu ou d’une performance hors du commun.

Doc 2 : Le schéma général du stress aigu

D’après J. Boscq

C- Les acteurs physiologiques du stress

Si les effecteurs sont facilement identifiables, en revanche le reste des systèmes mobilisés nécessitent d’être étudiés plus finement. 

Le stress mobilise à la fois le système nerveux et le système hormonal.

Le système nerveux est le premier mobilisé, directement en relation avec nos 5 sens mis en alerte. Le cortex préfrontal analyse le niveau de l’alerte et est connecté au système limbique qui est le centre nerveux de nos émotions, qui intervient également dans nos apprentissages et qui joue aussi un rôle dans le contrôle de sécrétion endocrine d’hormones spécifiques.

Doc 3 : les zones du cerveau mobilisées lors d’un stress

Puis intervient le système hormonal, stimulé par le système nerveux lui même. 

Dans le système hormonal, on distingue d’abord les surrénales, qui sont des glandes localisées sur les reins. Elles contiennent une zone au centre appelée médullaire, et qui pour cette raison est appelée médullosurrénale et sécrète une hormone, l’adrénaline. Mais il existe aussi une zone périphérique, dîte corticale et appelée corticosurrénale qui sécrète une autre hormone, le cortisol.

Doc 4 : Les surrénales.

D’après le journal des femmes santé

Enfin intervient aussi le complexe hypothalamo-hypophysaire qui sécrète une neurohormone hypothalamique, la CRH (Corticotropin Releasing Hormone, ou corticolibérine) et une hormone hypophysaire l’ACTH (ou Adéno Cortico Tropin Hormon).

Doc 5 : Complexe hypothalamo-hypophysaire.

Modifié d’après svtdijon

II- L’adaptation de notre organisme à un stress aigü

A- Une phase courte d’adaptation permettant une réponse immédiate

Dans la perception de l’agent stresseur, ce sont tous nos sens qui sont mobilisés. Les aires des récepteurs transmettent au cortex préfrontal qui perçoit l’alerte. Le cortex préfrontal stimule alors le système limbique, et plus particulièrement l’amygdale et l’hippocampe. Si l’hippocampe est responsable de la mémorisation, l’amygdale intervient plus dans les émotions mais également la stimulation de glandes hormonales. L’activation de l’amygdale à cause d’un agent stresseur permet la naissance de potentiels d’action dans le nerf splanchnique (nerf sympathique ou orthosympathique). Ce dernier stimule la medullosurrénale qui sécrète à son tour une hormone : l’Adrénaline.

Complément : les nerfs ortho et parasympathiques du système nerveux autonome

Le système nerveux autonome est divisé en deux parties principales :

  • Sympathique (appelé aussi orthosympathique par opposition au parasympathique)
  • Parasympathique 

Après que le système nerveux autonome ait reçu des informations au sujet du corps et de l’environnement externe, il répond en stimulant des processus physiologiques, en général par le système sympathique, ou en les inhibant, en général par le système parasympathique.

Le système nerveux autonome contrôle les processus physiologiques internes, comme :

  • La tension artérielle  
  • Le rythme cardiaque et la fréquence respiratoire 
  • La température corporelle 
  • La digestion 
  • Le métabolisme (qui a un effet sur le poids corporel) 
  • L’équilibre hydrique et des électrolytes (comme le sodium et le calcium) 
  • La production de fluides corporels (salive, sueur et larmes) 
  • La miction 
  • La défécation 
  • La réponse sexuelle 
D’après J.Boscq

De nombreux organes sont principalement contrôlés par le système sympathique ou le système parasympathique. Parfois, les deux systèmes ont des effets opposés sur le même organe. Par exemple, le système sympathique augmente la tension artérielle, tandis que le système parasympathique la réduit. Dans l’ensemble, ces deux systèmes collaborent pour veiller à ce que le corps réagisse de façon appropriée aux différentes situations.

Cas particulier de la digestion : si de façon générale le système sympathique stimule et parasympathique inhibe, c’est l’inverse pour la digestion.

Deux messagers antagonistes (neurotransmetteurs) sont utilisés pour communiquer au sein du système nerveux autonome :

  • L’acétylcholine 
  • La noradrénaline

La noradrénaline et l’adrénaline sont très proche structurellement.

D’après msdmanuals 

Une fois l’adrénaline libérée, cette dernière va agir sur les récepteurs du cœur, des muscles respiratoires, des glandes sudoripares, et du foie et des muscles (agit directement sur la glycogenolyse). L’adrénaline stimule une plus grande activité de tous ses organes mais diminue l’activité de la digestion (ce n’est pas l’urgence !).

La réponse immédiate de ces organes favorise une plus grande oxygénation de nos muscles (la fréquence cardiaque augmente et le rythme respiratoire aussi), mais aussi une plus grande alimentation en sucre (la glycogénolyse libère immédiatement le glucose dans les muscles et la glycémie augmente grâce au foie). Le cerveau et les muscles sont préparés à l’urgence ! On peut fuir ou se battre !

Doc. 6 : phase courte d’adaptation au stress permettant une réponse immédiate

D’après Jboscq, modifié de dessins svtdijon

B- Une phase plus longue d’adaptation

Cette phase plus longue d’adaptation permet d’augmenter l’efficacité de la phase courte et donc renforce la préparation de l’organisme à l’urgence (effet amplificateur). Mais elle permet aussi in fine la résilience.

Parallèlement au système limbique, le cortex préfrontal stimule aussi l’hypothalamus (et exactement les neurones parvocellulaires)qui est d’ailleurs aussi stimulé par le système limbique lui même (= renforcement). Les neurones de l’hypothalamus produisent la corticotropin releasing hormon (ou CRH = hormone de libération de corticotropine encore appelée corticolibérine). La CRH une fois sécrétée est transportée par la veine porte hypothalamo-hypohysaire vers l’hypohyse antérieure (ou adénohypohyse). Les cellules hypophysaires sécrètent à leur tour une hormone, l’ACTH (Adeno Corticotropin Tropic Hormon). Cette hormone est libérée dans le sang et agit sur les glandes surrénales et plus exactement sur les corticosurrénales. Ces dernières sécrètent alors du cortisol qui a pour effet : 

  • Il renforce la sécrétion d’adrénaline et agit sur la glycogénolyse pour préparer le corps à réagir (augmentation de la glycémie).
  • Il inhibe la prise alimentaire, la digestion, la croissance et le système immunitaire
  • Il exerce un rétrocontrôle négatif sur la sécrétion d’ACTH au niveau hypophysaire ainsi que de la CRH au niveau hypothalamique et permet un retour à la normale ou résilience

Doc. 7 : Schéma bilan du stress aigu et des régulations physiologiques en cascades en découlant


III- Lorsque le stress devient répétitif (à l’oral uniquement)

Le stress aigu varie d’un individu a un autre, car il dépend de facteurs psychologiques sociaux émotionnels et génétiques. C’est d’ailleurs pour cela que le combat ou la fuite n’intervient pas à un même degré entre nous. On vient de voir que les régulations se font en cascade, et qu’elles se terminent par un feed-back négatif, ce qui permet un retour à la normale ou résilience.

Mais que se passe-t-il si le stress se répète ? Les stimulations s’enchainent et finissent par déborder l’organisme. Voyons donc le mécanisme du stress chronique et ses effets : 

A- Caractéristiques et symptômes du stress chronique

Soit par la répétition de stress, soit par un stress trop intense, l’individu n’arrive plus à réguler, on dit qu’il est débordé. Pour parler de stress post traumatique, dans le cas d’un stress très intense, ou de stress chronique dans le cas de stress répétées trop régulièrement. Quoi qu’il en soit, les effets sont les mêmes…

On distingue trois phases progressives dans une exposition à un stress chronique : 

  • Une phase d’alarme, où l’organisme se prépare au combat ou à la fuite. Il s’agit d’une première exposition au stress et cette phase correspond au stress aigu.
  • Une phase de résistance, où l’organisme continue à être exposé à un stress répété, les sécrétions d’hormones sont répétées et le système ne rentre plus en résilience.
  • Une phase d’épuisement, où l’organisme développe des symptômes de grande fatigue et de pathologies.

 Doc. 8 : Les phase progressives d’un stress chronique

D’après la charge mentale, anabac2020

Ainsi ce genre de stress se traduit par des symptômes très variables en intensité, d’un individu à l’autre  : 

  • physiques : tels que des douleurs des désordres intestinaux des maux de tête, de l’hypertension pouvant aller jusqu’au malaise vagal, un système immunitaire affaibli…
  • cognitifs : tels que des troubles de l’attention, un manque de concentration, des difficultés à mémoriser, à trouver ses mots…
  • émotionnels : telles que de l’anxiété, de l’apathie, de la tristesse, de la déprime et une grande fatigue pouvant aboutir à de la dépression…
  • Comportementaux : telles que de l’agressivité, des troubles du sommeil (sommeil entrecoupé de réveils, ou insomnies), pouvant aller jusqu’à une négligence d’hygiène corporelle…

B- Les modifications structurales cellulaires liées au stress chronique

Avec la répétition du stress, l’organisme n’arrive plus à réguler, les hormones sont synthétisées et sécrétées sans pour autant permettre une résilience du système. Une sur-exposition au stress engendre en fait une sécrétion continue de cortisol. Le fort taux de cortisol durable dans le temps ne permet plus un rétrocontrôle efficace, et provoque alors des modifications profondes, surtout au niveau du cerveau.

De nombreux travaux ont montré l’existence de modifications structurales qui illustrent une plasticité cérébrale  dîte maladaptative dans différentes situations expérimentales de stress, donc dans un contexte négatif. L’expression des récepteurs au cortisol est diminuée sous l’effet de la surexposition des récepteurs eux-mêmes  à l’excès de cortisol ce qui génère des conséquences structurales sur les neurones.

Une mise en situation de stress forcé, répété,  à partir de conditionnements relativement simples (nage forcée par exemple de souris) permet en fonction de l’intensité d’aller jusqu’à un stress de résignation acquise. L’organisme abandonne ! Les études neurologiques, comme par exemple celles portées sur l’hippocampe, révèlent une régressions des dendrites, avec une perte de connexions synaptiques et un déficit de la neurogenèse, entre autre. Or l’hippocampe est la région du cerveau spécialisée dans la mémorisation. L’individu ne peut plus mémoriser correctement. Il en va de même pour d’autres régions du cerveau, expliquant ainsi, les troubles de l’attention, l’incapacité à se concentrer, l’état dépressif, état d’anxiété accru. 

 Doc. 8 : Les effets du stress sur l’Hippocampe

Les changements structuraux du cerveau touchent en particulier l’hippocampe, le système limbique, dont l’amygdale et le cortex préfrontal.

Un retour à la normale, ou une ablation des surrénales permet aux neurones de retrouver leur structure d’origine (plasticité cérébrale de nouveau).

Complément : Comment le stress provoque la dépression

Le stress chronique et/ou un haut taux de cortisol chez le rat altère certains de ses récepteurs à la sérotonine qui est neurotransmetteur (augmentation des récepteurs corticaux et diminution des récepteurs dans l’hippocampe). Ces mêmes changements sont observés chez des humains victimes de suicides ou de maladies provoquant une hypersécrétion de glucocorticoïdes (cortisol). Or, l’administration chronique d’antidépresseurs provoque les changements opposés sur les récepteurs de la sérotonine à ceux produits par un stress chronique. Elle renverse aussi l’hypersécrétion des hormones du stress.

Par ailleurs, plusieurs récepteurs aux glucocorticoïdes (RG) ainsi qu’aux minéralocorticoïdes (RM) sont situés dans l’hypothalamus et l’hippocampe, deux structures impliquées dans le contrôle de notre humeur et notre capacité à ressentir du plaisir. Ces récepteurs étant sensibles à la fois au niveau et à la durée d’activation des différents corticostéroïdes dans l’organisme, leur dynamique d’activation aura des répercussions directes sur la réponse comportementale adoptée.

D’après le cerveau mcgill.ca 

C- Autres modifications liée au stress chronique

Un mauvais fonctionnement de l’axe microbiote-intestin-cerveau a été relié à un certain nombre de troubles psychiatriques, y compris le stress, l’anxiété, la dépression, l’autisme, la schizophrénie, la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer. Cela est dû à la sécrétion de molécules par certaines bactéries du microbiote qui provoque l’activation de sécrétion d’ACTH, ce qui emballe la sécrétion de cortisol. C’est pour cette raison que le microbiote intestinal a été qualifié de 2e cerveau. 

D- Les traitements pour lutter contre les effets du stress

1) Comment moduler les effets du stress ?

Les symptômes du stress ne deviennent pathologiques que lorsqu’ils finissent par avoir un caractère invalidant pour la personne et que cette dernière soit en souffrance (phase d’épuisement). Il est possible alors de prendre des anxiolytiques de la famille des benzodiazépines. Ces derniers sont myorelaxants

L’effet est rapide et peu toxique si la durée de prise des anxiolytiques est courte. Comme toute substance active, il existe des effets indésirables, dont une somnolence, une certaine sédation et des troubles de l’attention. Les effets sont délétères sur le long terme. C’est pourquoi la prise de tels médicaments doit être suivi par un protocole médical rigoureux et un suivi.

2) Comment agissent les benzodiazépines ?

Ces anxiolytiques agissent sur certains récepteurs à GABA de neurones inhibiteurs, les récepteurs GABAA. Ces neurones permettent d’éviter un épuisement système nerveux et modulent l’intégration des messages nerveux. En se fixant sur son récepteur, le GABA relargué dans la fente synaptique provoque une hyperpolarisation post synaptique créant un PPSI. Dans le cas du récepteur GABAA il s’agit d’une hyperpolarisation liée à une entrée d’ions chlorure dans le bouton post-synaptique tandis que pour le récepteur GABAB, il s’agit d’une sortie d’ions potassium.

Les benzodiazépines peuvent se fixer sur les récepteurs GABAA en renforçant l’effet du GABA. Ce sont des agonistes. Mais en plus il existe un effet amplificateur permettant une plus grande ouverture du canal à chlorure. Il en résulte une hyperpolarisation appuyée.

La conséquence de cette hyperpolarisation, est une relaxation des muscles et une diminution du stress.

 Doc. 9 : Effet des benzodiapézines sur les canaux à chlorure de la membrane postsynaptique

D’après J. Boscq

3) Est il possible de faire baisser son niveau de stress naturellement, sans médicament ?

Certaines pratiques non médicamenteuses permettent de limiter les dérèglements liés au stress et de favoriser une résilience.

La pratique d’une activité sportive régulière permet d’entretenir cette résilience. En effet, lors d’un effort physique régulier, indépendamment du largage du glucose dans le sang par le foie, ce dernier libère aussi du tryptophane. C’est un acide aminé précurseur de la sérotonine. Or la sérotonine est un neurotransmetteur agissant sur le sentiment de bien être et est un régulateur de nos humeurs. Ce neurotransmetteur à une action jouant sur la résilience. Par ailleurs, la sérotonine est une neurohormone qui peut, si elle est présente en trop grande quantité, être convertie en une autre hormone, la mélatonine. Cette dernière assure un bon endormissement et un sommeil réparateur, c’est pourquoi on l’appelle aussi l’Hormone du sommeil.

La pratique du yoga ou de la méditation semble aussi augmenter la résilience au stress. Dans des études menées récemment (notamment en France sur le moine bouddhiste Mathieu Ricard), il semble que certains marqueurs de l’immunité soient en hausse, tandis que le taux d’ACTH soit en baisse. Néanmoins, les données, bien que prometteuses, doivent être consolidées par d’autres études.

Une autre pratique pour faire diminuer le stress, avant une prise de parole face à un auditoire, consiste à pratiquer une ventilation forcée controlée. Cela permet de se concentrer sur quelque chose de basique (occuper l’esprit à une tâche simple physiologique et ne pas penser aux agents stresseurs : le monde, les connaissances à faire passer, la prestation orale). Mais en plus de cela, le tonus musculaire est abaissé, l’activité de l’amygdale est diminuée ainsi que le taux de cortisol. Cela permet d’éviter d’être paralysé face à cette performance orale que vous avez à coeur de réussir.

Conclusion :

Le stress aigu est une réaction absolument nécessaire pour la survie de l’individu. Les agents stresseurs permettent de mettre en place une cascade de réactions biologiques. Ces agents sont perçus par le cerveau qui   

activent à la fois les médullosurrénales directement par voie nerveuse et provoquent la sécrétion d’adrénaline, et d’autre part, les corticosurrénales, par le biais de l’axe hypothalamo-hypohyso-corticosurrénalien générant la sécrétion de cortisol. Le tout provoque une augmentation de la fréquence cardiaque, du rythme respiratoire, du tonus musculaire et de la glycémie, et diminue le système digestif et immunitaire. Tout l’individu est prêt à l’urgence : fuire ou se battre ! Les sécrétions hormonales permettent un rétrocontrôle négatif, assurant la résilience.

Néanmoins, si cette situation dure dans le temps ou se répète, le stress chronique s’installe et devient handicapant. L’organisme est débordé et n’arrive plus à réguler, il a perdu toute résilience. S’enclenchent alors des mécanismes délétères, pouvant aboutir à l’épuisement. Pour éviter cette dernière phase, l’individu peut faire appel à des méthodes médicamenteuses (benzodiazépines) qui doivent être étroitement suivies par un médecin, ou alors par des pratiques personnelles (sport, méditation, respiration), permettant de diminuer le stress, en n’oubliant pas aussi une bonne alimentation afin de ne pas dérégler aussi notre microbiote.

 Doc. 10 : Effet du stress chronique sur le cerveau

D’après inserm