Votre cerveau change au cours du cycle menstruel

Elma Jashim, récemment diplômée de l’université, a hâte de commencer son école de médecine à l’automne. Seul bémol : elle redoute les montagnes russes émotionnelles qu’elle subit chaque mois en raison de ses règles et les dégâts qu’ils pourraient poser pour son calendrier académique bien rempli. 

« Environ deux ou trois jours avant le début de mes règles, je ne ressens pas beaucoup d’émotions. Je ne suis pas particulièrement triste, mais pas particulièrement heureuse non plus », raconte Jashim. Cette humeur plate la rend encore plus sensible aux stimuli émotionnels, même minimes, quand ses menstruations commencent. « Il suffit que je fasse une erreur minuscule au travail pour que les larmes me montent aux yeux. » 

Les mécanismes du cerveau qui déclenchent ces émotions sont encore incompris. Cependant, des progrès ont été réalisés dans la visualisation de la manière dont les hormones sexuelles peuvent modifier certaines zones du cerveau. Des études antérieures menées sur des rats ainsi que sur d'autres mammifères avaient déjà montré que le volume de certaines régions du cerveau pouvait changer, influencé par l'œstrogène, une hormone nécessaire au bon développement de la sexualité et de la reproduction chez les femmes. En revanche, on ne savait pas si cette puissante hormone pouvait modifier la structure du cerveau de la femme humaine.

Aujourd'hui, des scanners IRM récents de cerveau de femmes montrent que la montée et la descente des hormones sexuelles au cours du cycle menstruel, la période de vingt-neuf jours de flux et de reflux hormonaux qui prépare les organes reproducteurs à une éventuelle grossesse, remodèle de façon spectaculaire les régions du cerveau qui régissent les émotions, la mémoire, le comportement et l'efficacité du transfert d'informations.

« C’est fou de constater la vitesse à laquelle le cerveau adulte peut changer », dit Julia Sacher, psychiatre et neuroscientifique à l’Institut Max-Planck de neurologie et des sciences cognitives à Leipzig, en Allemagne, qui a mené l’une de ces études. 

Le fait que le cerveau se modifie pendant le cycle menstruel est particulièrement notable car sur trente à quarante ans, la plupart des femmes vivent environ 450 cycles menstruels, explique Catherine Woolley, neurobiologiste à l’université Northwestern d’Evantson, dans l’Illinois. 

Les imageries cérébrales et analyses d’hormones sur lesquelles s’appuient ces études ont été réalisées sur les mêmes individus, pendant des phases spécifiques de leurs cycles menstruels, ce qui rend les résultats d’autant plus fiables, explique Woolley. 

« Ces études nous ont permis de nous rendre mieux compte d’à quel point ces hormones influençaient non seulement la morphologie du cerveau mais également son architecture fonctionnelle », dit Emily Jacobs, neuroscientifique à l’université de Californie, à Santa Barbara. 

LES HORMONES, MOTEUR DU CYCLE MENSTRUEL 

Un cycle menstruel se répète tous les vingt-cinq à trente jours et commence par les « règles », pendant lesquelles la couche superficielle de l’endomètre, paroi interne de l’utérus, se détache. À ce moment-là, les niveaux d'hormones sexuelles féminines dans le sang sont les plus bas, mais ils augmentent fortement au cours des semaines suivantes. Tout d'abord, les niveaux d'œstrogènes montent, signalant la croissance de l’endomètre. Ensuite, ils chutent pour libérer un ovule de l'ovaire, ce qui marque le milieu du cycle. Puis, les taux de progestérone et d'œstrogènes augmentent à nouveau pendant environ sept jours afin de préparer la muqueuse utérine à la fécondation éventuelle de l'ovule. Si la grossesse ne se produit pas, ces niveaux diminuent, ce qui déclenche les saignements menstruels.

Si le cycle menstruel est le résultat des taux d’hormones qui font le yo-yo, certaines autres hormones comme la testostérone et le cortisol suivent également un cycle : elles augmentent avant le crépuscule et retombent dans la soirée. Ce phénomène se produit chez les deux sexes. 

L’ŒSTROGÈNE STIMULE LES RÉGIONS DU CERVEAU LIÉES À LA COGNITION 

Le cerveau est une masse dense de cellules semblables à des arbres miniatures, appelées neurones. Ces neurones, ainsi que leurs prolongements, appelés dendrites, sont contenus dans la matière grise, couche extérieure du tissu cérébral. Sur les dendrites se trouvent des protubérances en forme de feuilles, appelées épines dendritiques. Les racines, ou axones, des neurones se regroupent dans la substance blanche du cerveau.  

La matière grise est en charge des émotions, de l’apprentissage et de la mémoire tandis que la substance blanche, plus ancrée dans le tissu cérébral, s’occupe d’échanger les informations et de connecter les différentes régions de la matière grise. 

Les parties du cerveau qui répondent aux hormones sexuelles féminines ont été découvertes il y a presque trente ans. En 1990, Woolley s’est rendu compte par hasard que l’œstrogène régulait la densité des épines dendritiques dans l'hippocampe des cerveaux de rats. 

« Ce résultat était particulièrement étonnant et a suscité un grand scepticisme dans le milieu », se souvient Woolley. « À l'époque, on considérait que les œstrogènes étaient des hormones uniquement dédiées à la reproduction et qu'ils n'affectaient pas les régions cognitives du cerveau telles que l'hippocampe. »

L'hippocampe, centre cognitif du cerveau qui contient à la fois de la matière grise et de la substance blanche, est une petite structure incurvée enfouie dans le cerveau, derrière les oreilles, dans une région remplie de récepteurs d'hormones sexuelles. Il s’agit également de la région du cerveau humain adulte la plus influencée par les changements de volume. L'acquisition de nouvelles compétences, comme apprendre à jongler à un âge avancé ou étudier des cartes pour passer l'examen du permis de conduire taxi, fait grossir l'hippocampe. À l'inverse, un hippocampe qui rétrécit est parfois un signe précoce de démence, en particulier dans la maladie d'Alzheimer. 

Depuis la découverte révolutionnaire de Woolley, les scientifiques ont compris que la ménopause faisait réduire le volume de la matière grise dans certaines parties du cerveau. La recherche s'est cependant limitée à obtenir des images instantanées de cerveaux de personnes volontaires à un moment donné. Les scientifiques voulaient savoir si le cerveau humain adulte changeait au cours de la montée et de la descente mensuelles des hormones sexuelles.

« Comment être vraiment précis ? Pouvons-nous mesurer le cerveau d’une personne 30, 50 ou 100 fois ? » s'est demandé Jacobs. C'est ce qui a incité une scientifique de son groupe à se faire scanner le cerveau toutes les vingt-quatre heures pendant un mois entier en 2020.

« Elle était, en quelque sorte, la Marie Curie des neurosciences », explique Jacobs. Au bout de trente scans du cerveau de cette femme, l'équipe de Jacobs a découvert que les hormones sexuelles remodelaient l'hippocampe et réorganisaient les connexions cérébrales. Cependant, la vitesse à laquelle se produisait cet effet des vagues d'hormones pendant le cycle menstruel restait floue. 

Pour répondre à la question, des scientifiques de Leipzig et de Santa Barbara ont, chacun de leur côté et pour deux études distinctes, réalisé des scans des cerveaux de cinquante femmes à différentes phases de leur cycle menstruel. 

L’ÉPAISSEUR DES DIFFÉRENTES RÉGIONS DU CERVEAU FLUCTUENT AU COURS DU CYCLE MENSTRUEL 

Lors d’une étude publiée dans la revue Nature Mental Health, Sacher et son équipe ont réalisé des échographies pour identifier le moment précis de l'ovulation chez vingt-sept femmes volontaires. Cela leur a permis de prélever des échantillons de sang sur les volontaires à six moments précis de leur cycle menstruel, choisis en fonction de l'ovulation et des niveaux d'hormones dans le sang. Ils ont ensuite scanné le cerveau de ces vingt-sept femmes à six moments précis à l'aide d'une IRM à ultra-haut champ.

En se servant de cette IRM plus puissante que celle couramment utilisée dans les cliniques, l'équipe de Sacher a pu obtenir des images du cerveau vivant avec une résolution si élevée qu'elle n'était auparavant possible qu'en découpant directement le cerveau lors d'une autopsie.

Malgré la petite taille de la structure analysée, l’équipe de Sacher est parvenue à observer une série chorégraphiée de changements dans différentes régions de l’hippocampe alors qu’il se remodelait tout au long du cycle menstruel. La couche extérieure de l’hippocampe s’est épaissie et la matière grise s’est étendue avec l'augmentation des niveaux d'œstrogènes et la baisse de la progestérone. Toutefois, lorsque les niveaux de progestérone ont augmenté, la couche liée à la mémoire s’est étendue.

Une autre étude, qui n'a pas encore fait l'objet d'une évaluation par des pairs, a consisté à scanner le cerveau de trente volontaires pendant l'ovulation, la menstruation et la période entre les deux. Cette étude a révélé que non seulement l'épaisseur de la matière grise, mais aussi les propriétés structurelles de la substance blanche, fluctuaient, influencés par les hormones.

« Nous nous sommes servis d’une sorte de règle [pour mesurer la matière grise] et nous l’avons observée changer parallèlement aux fluctuations des hormones », explique Elizabeth Rizor, qui a co-dirigé cette étude avec Viktoriya Babenko. Elles sont toutes deux neuroscientifiques à l’université de Californie de Santa Barbara. 

L'étude suggère que les modifications de la matière blanche liées aux fluctuations hormonales précédant l'ovulation pourraient rendre plus efficace le transfert d’informations entre les différentes parties du cerveau.

« Ces changements sont très répandus, non seulement dans la matière grise, mais aussi dans les zones du cerveau qui sont responsables de la coordination entre les régions et entre les voies de la substance blanche », explique Babenko.

Toutefois, les changements observés sur le volume ou l'épaisseur des régions du cerveau dans ces études n'ont pas encore été associés à des fonctions cérébrales spécifiques. Si ces études montrent que certaines zones du cerveau peuvent se remodeler en fonction des oscillations des hormones pendant le cycle menstruel, les scientifiques précisent que cela ne signifie pas que la mémoire ou la cognition sont affectées.

« Pour des fonctions ou des processus cérébraux particuliers, nous ne pouvons pas dire plus c'est gros, mieux c'est », déclare Woolley.

Les études ne révèlent pas non plus si les changements de volume sont liés à la myriade de symptômes émotionnels et cognitifs que subissent les femmes pendant leurs règles. En réalité, ces études n’ont pris en compte que des femmes en bonne santé qui n’ont pas fait état de tels symptômes. 

En revanche, elles mettent en avant l’urgence de la recherche sur les besoins neuroscientifiques spécifiques aux femmes, dit Jacobs. 

« De véritables changements structuraux se produisent dans notre cerveau et pourraient être liés à ces ascenseurs émotionnels, changements d’humeur, etc », déclare Jashim. 

Alors qu’elles représentent 70 % des cas de maladie d'Alzheimer et 65 % des cas de dépression, seulement 0,5 % de la recherche en imagerie cérébrale concerne les femmes. Cette disparité concerne également l'approbation de médicaments, tels que le Leqembi, que la Food and Drug Administration américaine a récemment approuvé pour le traitement de la maladie d'Alzheimer à un stade précoce, mais qui pourrait ne pas être efficace chez les femmes.

« Il est grand temps de faire du cerveau un axe de recherche majeur de la santé des femmes », déclare Sacher.