Cerveau, plaisir, sexualité

a) Le système de récompense comprend principalement l'aire tegmentale ventrale (ATV), le noyau accumbens et le cortex préfrontal. Les corps cellulaires des neurones à dopamine se trouvent dans l'ATV ; leurs prolongements atteignent le noyau accumbens et le cortex préfrontal, où la dopamine est libérée.

b) Un neurotransmetteur est une molécule libérée par un neurone, qui transmet un message à une autre cellule, le plus souvent un autre neurone. Le neurotransmetteur du système de récompense est la dopamine.

c) Par exemple : manger un plat apprécié quand on a faim (besoin physiologique), écouter une musique qu'on aime (stimulus sensoriel), recevoir un geste affectueux ou réussir un défi (situation sociale ou personnelle). L'activité sexuelle active aussi ce système.

d) Quand un comportement est suivi d'une activation du système de récompense, la libération de dopamine l'associe à une sensation agréable. Le cerveau mémorise cette association, ce qui donne envie de reproduire le comportement. C'est le renforcement : il favorise les comportements utiles à la survie (se nourrir, boire) et à la reproduction.

a) Les chromosomes sexuels (XX) et les gonades (ovaires) sont des critères biologiques : cette affirmation relève du sexe biologique.

b) Il s'agit du sentiment intime d'être un homme, qui ne coïncide pas ici avec le sexe déclaré à la naissance : cette affirmation relève de l'identité de genre (Sam est une personne transgenre).

c) Il s'agit d'un comportement attendu par l'entourage en fonction du sexe : cette affirmation relève d'un rôle social de genre, et même d'un stéréotype.

d) Il s'agit de la personne vers qui se porte l'attirance : cette affirmation relève de l'orientation sexuelle.

e) C'est l'affirmation c). Les attentes envers les garçons ou les filles sont des normes sociales : elles sont transmises par l'éducation et diffèrent d'une société à l'autre et d'une époque à l'autre. Le caryotype de Léa, lui, ne dépend pas de la culture dans laquelle elle vit.

a) Lorsque l'électrode est dans l'ATV, le rat appuie 1 380 fois en une heure, contre seulement 18 fois lorsqu'elle est dans le cortex visuel. Rapport : 1 380 ÷ 18 ≈ 77. Le rat appuie environ 77 fois plus lorsque l'appui stimule l'ATV.

b) C'est une expérience témoin : le rat est opéré de la même façon et stimulé de la même façon, seule la zone stimulée change. Elle montre que ce n'est ni la présence d'une électrode ni le fait d'être stimulé en général qui pousse le rat à appuyer, mais la stimulation d'une zone particulière.

c) Le rat répète volontairement l'action qui stimule son ATV : cette stimulation est recherchée, elle agit comme une récompense. On en conclut que l'ATV fait partie du système de récompense.

d) Le rat affamé préfère parfois la stimulation à la nourriture : la stimulation directe de l'ATV peut être plus attractive qu'une récompense naturelle pourtant vitale. Le système de récompense peut ainsi l'emporter sur un besoin physiologique.

a) Les testicules produisent la testostérone. Après castration, le pourcentage de mâles qui s'accouplent chute de 92 % à 14 % : la suppression de la source de testostérone fait presque disparaître le comportement. Chez des mâles castrés recevant de la testostérone, il remonte à 83 %, valeur proche de celle des témoins non opérés. La testostérone seule suffit donc à rétablir le comportement : le comportement d'accouplement du rat mâle dépend de la testostérone.

b) Baisse relative = (7,4 − 4,6) ÷ 7,4 = 2,8 ÷ 7,4 ≈ 0,38. Le score de désir baisse d'environ 38 %.

c) Chez le rat, la baisse relative du pourcentage de mâles actifs est de (92 − 14) ÷ 92 ≈ 0,85, soit environ 85 %, et le comportement disparaît presque. Chez l'homme, le désir baisse d'environ 38 % mais ne disparaît pas, et beaucoup conservent une activité sexuelle. La testostérone influence le comportement sexuel dans les deux cas, mais beaucoup plus fortement chez le rat.

d) Chez l'être humain, le comportement sexuel dépend largement du cerveau : système de récompense, émotions, imagination, relation affective, apprentissage et culture. Il est moins directement commandé par les hormones que chez le rat, dont le comportement est étroitement calé sur les signaux hormonaux.

a) L'IRMf repère les zones du cerveau dont l'activité augmente pendant une tâche : les neurones plus actifs consomment davantage de dioxygène, ce qui modifie localement l'irrigation sanguine détectée par l'appareil. On compare l'activité pendant la tâche à une situation de référence (ici le repos).

b) Le signal augmente dans les trois cas, mais inégalement. 2,3 ÷ 0,9 ≈ 2,6 : l'activation face à la personne aimée est environ 2,6 fois plus forte que face à un ami. 2,3 ÷ 0,2 ≈ 11,5 : elle est environ 11,5 fois plus forte que face à un inconnu. Le noyau accumbens s'active d'autant plus que le lien affectif est fort.

c) L'IRMf montre une association entre l'activité d'une zone et une situation, pas une relation de cause à effet. Le sentiment amoureux implique aussi d'autres zones (cortex, structures liées aux émotions et à la mémoire) et une histoire personnelle ; enfin, « fabriquer un sentiment » ne se mesure pas avec cet outil.

d) Le visage d'une personne aimée est associé à une activation marquée du noyau accumbens, structure du système de récompense : le lien amoureux fait intervenir ce système. Pour montrer un rôle causal, il faudrait d'autres types de données.

a) Le lot « solution saline » est le témoin : il subit la même manipulation (injection) sans recevoir le bloqueur. Toute différence avec les autres lots pourra donc être attribuée au blocage des récepteurs de la dopamine, et non au stress de l'injection.

b) Dose faible : (312 − 207) ÷ 312 = 105 ÷ 312 ≈ 0,34, soit une baisse d'environ 34 %. Dose forte : (312 − 58) ÷ 312 = 254 ÷ 312 ≈ 0,81, soit une baisse d'environ 81 %. L'effet augmente avec la dose.

c) La distance parcourue ne passe que de 41 m à 37 m avec la dose forte, soit une baisse de (41 − 37) ÷ 41 ≈ 0,10, environ 10 %. Les rats se déplacent donc presque normalement. Une baisse d'environ 10 % de la mobilité ne peut pas expliquer une baisse d'environ 81 % des appuis : ce n'est pas la motricité qui est touchée, mais la recherche de la récompense.

d) Quand la dopamine ne peut plus agir sur ses récepteurs, les rats cherchent beaucoup moins à obtenir l'eau sucrée, d'autant moins que la dose de bloqueur est forte. La dopamine est nécessaire à la motivation à obtenir une récompense, ce qui confirme son rôle central dans le système de récompense.

a) La seule variable qui diffère entre les deux groupes est la présence ou l'absence de contacts sociaux pendant la première année de vie : même espèce, même âge au moment du test, même partenaire réceptif.

b) 87 % des mâles élevés en groupe ont un comportement complet, contre 9 % des mâles isolés : 87 ÷ 9 ≈ 9,7. Les mâles élevés en groupe sont presque 10 fois plus nombreux à avoir un comportement complet.

c) Les taux de testostérone sont comparables dans les deux groupes à l'âge adulte. Si la différence venait des hormones, les taux devraient différer. Le déficit des singes isolés n'est donc pas d'origine hormonale.

d) Même chez un primate, le comportement sexuel adulte ne se met en place correctement que si le jeune a eu des interactions sociales : il comporte une part d'apprentissage. Chez l'être humain, dont le cerveau est plus développé et le comportement encore moins dépendant des hormones, ce rôle de l'expérience et de l'environnement social est vraisemblablement encore plus grand. Mais on ne peut pas transposer directement un résultat obtenu chez le singe : il ne fait que rendre cette hypothèse plausible.

1. Le cortex visuel, avec 21 appuis par heure, sert de référence : sa stimulation n'est pas recherchée. Les trois autres zones le sont nettement : ATV (1 460 appuis, soit 1 460 ÷ 21 ≈ 70 fois plus), noyau accumbens (970, environ 46 fois plus), cortex préfrontal (530, environ 25 fois plus). Classement : ATV > noyau accumbens > cortex préfrontal, trois structures qui constituent le système de récompense.

2. Lot A : (1 460 − 47) ÷ 1 460 = 1 413 ÷ 1 460 ≈ 0,97, soit une baisse d'environ 97 %. Lot B : (1 460 − 63) ÷ 1 460 = 1 397 ÷ 1 460 ≈ 0,96, soit une baisse d'environ 96 %. Dans les deux cas, la stimulation de l'ATV n'est presque plus recherchée.

3. D'après le document 3, stimuler l'ATV active des neurones qui libèrent de la dopamine dans le noyau accumbens. Pour agir, la dopamine doit se fixer sur ses récepteurs, portés par les cellules du noyau accumbens. Si ces récepteurs sont bloqués, la dopamine est bien libérée mais ne transmet plus son message : la stimulation de l'ATV n'a plus d'effet sur le noyau accumbens, et le rat cesse de la rechercher. L'effet de l'ATV passe donc par l'action de la dopamine dans le noyau accumbens.

4. Synthèse. Le document 1 montre que le rat recherche la stimulation de l'ATV, du noyau accumbens et du cortex préfrontal, mais pas celle d'une zone quelconque comme le cortex visuel : ces structures forment un système de récompense. Le document 3 indique qu'elles sont reliées par des neurones à dopamine partant de l'ATV. Le document 2 permet de tester ce lien : si l'on détruit les neurones à dopamine reliant l'ATV au noyau accumbens (lot A), ou si l'on empêche la dopamine d'agir dans le noyau accumbens seulement (lot B), la stimulation de l'ATV perd environ 96 à 97 % de son effet. La connexion ATV → noyau accumbens et l'action de la dopamine y sont donc toutes deux nécessaires. Conclusion : la récompense recherchée par le rat dépend d'un circuit dans lequel des neurones de l'ATV libèrent de la dopamine dans le noyau accumbens.

1. Avant l'injection, la concentration vaut 4,2 nmol/L. Elle augmente fortement pour atteindre un maximum de 21,3 nmol/L à 20 min, puis diminue (12,8 nmol/L à 40 min, 6,9 nmol/L à 60 min) et revient presque à la valeur initiale à 90 min (4,5 nmol/L). Au maximum, la concentration est multipliée par 21,3 ÷ 4,2 ≈ 5,1, alors qu'un repas ne la multiplie que par 6,3 ÷ 4,2 = 1,5. La cocaïne provoque une hausse de dopamine environ 3,4 fois plus forte (5,1 ÷ 1,5 ≈ 3,4) que celle d'une récompense naturelle.

2. Normalement, la dopamine libérée est recaptée rapidement, ce qui limite sa concentration et la durée de son action. La cocaïne bloque les protéines de recapture : la dopamine n'est plus éliminée et s'accumule dans le noyau accumbens, d'où le pic observé. Lorsque la cocaïne est progressivement éliminée par l'organisme, la recapture reprend et la concentration redescend.

3. Baisse relative = (2,74 − 2,11) ÷ 2,74 = 0,63 ÷ 2,74 ≈ 0,23. Les consommateurs réguliers ont environ 23 % de récepteurs disponibles en moins.

4. Chaque prise de cocaïne soumet le noyau accumbens à un excès de dopamine bien supérieur à celui d'une récompense naturelle (question 1). Le cerveau s'adapte à ces excès répétés : il dispose d'environ 23 % de récepteurs en moins (question 3). Avec moins de récepteurs, une même quantité de dopamine produit un effet plus faible : pour retrouver l'effet initial, le consommateur augmente les doses, c'est la tolérance. De même, la modeste hausse de dopamine provoquée par un repas ou une activité agréable agit sur moins de récepteurs : les récompenses naturelles procurent moins de plaisir, ce qui pousse encore à consommer la drogue et entretient la dépendance.

1. Les femelles n'acceptent le mâle que pendant l'œstrus (88 %), presque jamais le reste du cycle (6 %). Après ablation des ovaires, source des hormones œstradiol et progestérone, le comportement disparaît (3 %). Des injections de ces deux hormones le rétablissent (79 %, proche des 88 % de l'œstrus). La présence des hormones ovariennes est donc nécessaire et suffisante : le comportement d'acceptation de la femelle de rat est sous contrôle hormonal, et il est calé sur la période fertile.

2. Écart relatif = (6,2 − 5,5) ÷ 5,5 = 0,7 ÷ 5,5 ≈ 0,13, soit environ 13 %. Chez la femelle de rat, l'acceptation passe de 6 % à 88 %, soit environ 14,7 fois plus (88 ÷ 6 ≈ 14,7) pendant l'œstrus. Le désir féminin varie peu au cours du cycle, alors que le comportement de la femelle de rat est presque tout ou rien.

3. Le désir sexuel des femmes existe à toutes les phases du cycle, avec une légère hausse autour de l'ovulation (document 2) : il n'est pas réservé à la période où la fécondation est possible. De plus, une activité sexuelle est possible pendant la grossesse et après la ménopause, alors qu'aucune fécondation ne peut avoir lieu (document 3). Chez l'être humain, le comportement sexuel est donc largement dissocié de la reproduction, contrairement à celui de la femelle de rat.

4. L'élève confond « biologie » et « hormones ». Le comportement sexuel humain n'est certes pas commandé mécaniquement par les hormones, mais il repose sur d'autres phénomènes biologiques : l'activité du cerveau, le traitement des stimulations sensorielles par le cortex et surtout le système de récompense, qui associe l'activité sexuelle au plaisir grâce à la dopamine. Les hormones elles-mêmes gardent une influence modeste (légère hausse du désir autour de l'ovulation). La biologie joue donc un rôle, en interaction avec les facteurs psychologiques et culturels.