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Il y a cent ans, Charles Scott Sherrington (1857-1952), professeur de physiologie à Holt à l’université de Liverpool, choisissait comme sujet pour les conférences Silliman de 1904 à l’université de Yale « L’action intégrative du système nerveux » ; deux ans s’écoulèrent avant qu’elles ne soient publiées1. Cette série annuelle rendait hommage à un chimiste professionnel, Benjamin Silliman (1779-1864), qui donnait des conférences en minéralogie et en géologie et qui, pour son grand intérêt pour l’histoire naturelle, avait reçu un doctorat honorifique. Ces conférences ont introduit le terme d’intégration dans la neurologie scientifique. Sherrington a souligné que les réflexes devaient être dirigés vers un but, et que « le but d’un réflexe est un objet aussi légitime et urgent pour une enquête naturelle que le but de la coloration d’un insecte ou d’une fleur ». Son travail et l’accent qu’il mettait sur les réflexes spinaux car il reconnaissait que la moelle épinière fournit la partie la plus simple du système nerveux des mammifères et présente pourtant des exemples de toutes ses fonctions synaptiques.

L’information, réalisait-il, est transmise entre les cellules nerveuses par contact, pour lequel il avait introduit le terme synapse en 1897 lorsque Michael Foster l’avait invité à réviser les chapitres sur le système nerveux pour la septième édition de son Textbook of Physiology. Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) a « résolu d’un seul coup la grande question de la direction des courants nerveux dans leur parcours à travers le cerveau et la moelle épinière », en montrant qu’elle était unidirectionnelle. Dans l’arc réflexe, le « schéma de câblage » des réflexes spinaux, les éléments afférents (sensoriels) et efférents (moteurs) étaient reliés à des centres dans la matière grise par des contacts synaptiques entre les neurones.

Sherrington s’est concentré sur les mécanismes par lesquels les processus excitateurs et inhibiteurs, initiés par des entrées différentes, interagissent pour nuancer la sortie d’un pool de motoneurones à des fins différentes. La question centrale des expériences classiques qu’il avait réalisées avec des préparations de muscles isométriques chez des animaux spinaux concernait l’interaction entre excitation et inhibition. Il était particulièrement impressionné par le fait que la contraction réflexe du muscle extenseur du genou dans la préparation décérébrée pouvait être immédiatement et radicalement interrompue par une stimulation sensorielle. Il a montré que l’excitation et l’inhibition étaient des états gradués de caractère opposé, capables de ce qui ressemblait à une somme algébrique d’opposés (signes plus et moins) lorsqu’ils s’affrontaient sur la même membrane neuronale, une prophétie qui s’est avérée vraie lorsque la microélectrode intracellulaire inventée par Ling et Gerrard a été insérée dans les motoneurones spinaux. Il a été démontré que l’excitation et l’inhibition synaptiques, telles qu’elles sont produites par les réflexes appropriés, provoquent des changements opposés du potentiel de la membrane de la cellule, l’excitation la dépolarisant, l’inhibition la repolarisant ou l’hyperpolarisant. On sait maintenant que les modifications des perméabilités ioniques expliquent ces changements électriques provoqués par l’action synaptique, dont Sherrington était assuré qu’ils étaient de nature électrique plutôt que chimique – comme l’ont prouvé Otto Loewi (1873-1961) et Henry Dale (1875-1968), qui ont partagé le prix Nobel en 1936.

Le réflexe spinal, selon les mots de Sherrington, est un « élément de comportement » très élémentaire, mais il devait être élémentaire pour permettre un examen détaillé et inspirer l’analyse ultérieure qui a conduit à sa compréhension de l’action synaptique. Le réflexe d’étirement pourrait être une « fiction commode », mais lui et ses collègues réflexes spinaux ont fourni la plate-forme à partir de laquelle examiner comment les mécanismes moteurs sont progressivement organisés, comment les différents centres corticaux, sous-corticaux, cérébelleux et spinaux interagissent dans l’initiation et le contrôle du mouvement, comment les récepteurs sensoriels font fonctionner les réflexes, et comment les programmes neuronaux – anciens et nouveaux – sont utilisés par les centres supérieurs.

En examinant les « signes physiologiques et psychiques de l’activité nerveuse », Sherrington a soutenu que « la physiologie et la psychologie, au lieu de poursuivre leurs études, comme certains le recommandent maintenant, plus strictement séparées l’une de l’autre qu’à l’heure actuelle, trouveront utile que chacune accorde aux résultats obtenus par l’autre une attention encore plus étroite que celle qui a été habituelle jusqu’à présent ». Dans un avant-propos lors de la réimpression de l’ouvrage en 1947, « sans aucun changement dans le texte », l’auteur revient sur la constatation que « la fonction biologique de la liaison physico-psychique accroît le pouvoir de l’organisme de disposer de ses actes », en remarquant que « chacun des deux n’atteint son but qu’en raison d’un contact utile entre eux. Et cette liaison peut être considérée comme l’intégration finale et suprême qui complète l’individu. Mais le problème de savoir comment s’effectue cette liaison n’est pas résolu ; il reste là où Aristote l’a laissé il y a plus de 2000 ans dans le De Anima ». Le duel continue. Le nécrologue de Sherrington dans le British Medical Journal en mars 1952 a remarqué avec perspicacité que The Integrative Action of the Nervous System fournissait avant tout un ensemble de concepts permettant de comprendre le système nerveux.2 E D Adrian (1889-1977) a élaboré:

‘… il est le philosophe du scientifique parce qu’il avait lui-même fait progresser la connaissance naturelle par une observation et une expérience habiles, par 50 ans de travail ininterrompu dans le laboratoire, et parce que sa propre interprétation de ses découvertes avait donné une nouvelle extension à la perspective du biologiste. Les physiologistes le savent bien. Pour ceux qui ont dû se débattre avec la masse de documents détaillés sur le cerveau et la moelle épinière, l’ouvrage de Sherrington intitulé Integrative Action of the Nervous System (Action intégrative du système nerveux) apporte de l’ordre dans le chaos ; la lecture est difficile au début, car chaque phrase est chargée d’un sens, parfois direct, mais aussi d’autres signifiant des images à demi formées d’un paysage plus vaste. Bien qu’il ait été publié en 1906, il est toujours aussi rafraîchissant qu’à l’époque. Il n’a pas eu besoin d’être révisé, mais le travail expérimental de Sherrington s’est poursuivi à haute pression pendant 30 autres années, comblant les lacunes et renforçant le cadre….’2

Il est réconfortant de découvrir qu’Adrian, professeur de physiologie à l’université de Cambridge, qui a partagé avec Sherrington le prix Nobel en 1932, a trouvé la lecture difficile au début, car la plupart d’entre nous ont dû ajouter des lectures ultérieures afin de lutter contre le style de prose élaboré de l’auteur avec son évocation des poètes métaphysiques. Sherrington n’a jamais perdu ce style élaboré, bien qu’il ait été favorablement dilué par la coécriture avec R S Creed, D Denny-Brown, J C Eccles et E G T Liddell dans  » le petit livre rouge  » en 1932 (encadré 1).

Le neurologue de Queen Square F M R Walshe (1885-1973) croyait déceler l’influence inspiratrice de la neurologie clinique:

‘…. Il y a là quelque chose de singulièrement approprié, car c’est d’un neurologue clinicien, Hughlings Jackson, que Sherrington lui-même ne s’est pas peu inspiré. La phrase même, « L’intégration suit le rythme de la différenciation », que nous associons à Sherrington, et que nous trouvons implicite dans le titre de son ouvrage classique, The Integrative Action of the Nervous System, il l’a prise à Jackson, et il a rendu à la médecine neurologique, dans une mesure débordante, le don qu’il a reçu de son plus éminent représentant.’2

Mais selon Sherrington lui-même dans sa conférence Nobel,3 c’est le phénomène de « l’inhibition en tant que facteur de coordination » qui l’a fasciné et suffisamment attiré pour tenter d’en percer les mystères:

« Le fait qu’un muscle se contracte sous l’effet de l’irritation de son nerf était déjà connu depuis longtemps en physiologie lorsque le XIXe siècle a découvert un nerf qui, lorsqu’il était irrité, empêchait son muscle de se contracter. Cette observation a semblé pendant un temps trop étrange pour être crue…

Le rôle de l’inhibition dans le fonctionnement du système nerveux central s’est révélé de plus en plus étendu et de plus en plus fondamental à mesure que l’expérience a progressé dans son examen…. Son rôle en tant que facteur de coordination comprend et va bien au-delà. Dans le fonctionnement de la machinerie nerveuse centrale, l’inhibition semble aussi omniprésente et aussi fréquente que l’excitation elle-même. Toute la gradation quantitative du fonctionnement de la moelle épinière et du cerveau semble reposer sur des interactions mutuelles entre les deux processus centraux « excitation » et « inhibition », l’un n’étant pas moins important que l’autre… L’excitation et l’inhibition sont toutes deux présentes dès l’apparition du stimulus et s’opposent l’une à l’autre. Les circonstances centrales peuvent favoriser l’une à un moment donné, l’autre à un autre.’3

Et il conclut sa conférence par une référence à la signification clinique (comme si, en mode très moderne, il sollicitait une bourse de recherche):

‘L’admixtion de l’inhibition et de l’excitation comme mécanisme de coordination fournit ainsi un moyen de comprendre les remarquables « compensations » qui rétablissent au fil du temps, et même rapidement, la compétence musculaire à l’effort d’un acte qui a été endommagé par des lésions nerveuses centrales. La constitution naturelle du système nerveux offre plus d’une façon de faire la même chose. Ce luxe de moyens pour accomplir une combinaison donnée semble offrir les moyens de restitution d’un acte après sa déficience ou sa perte sous l’une de ses différentes formes.’3

A propos de l’action intégrative, il a été dit qu’elle « montrait comment, par une analyse minutieuse de ses observations », Sherrington avait construit des hypothèses constructives et les avait progressivement converties en ce qui est maintenant reconnu comme des principes physiologiques.4 Mais, comme l’un de mes professeurs, Donald Henry Barron (1905-1993), me l’a fait remarquer il y a de nombreuses années, bien qu’aucune expérience nouvelle ne soit décrite dans l’Action intégrative, chaque page montre à quel point son auteur connaissait la richesse des expériences réalisées au cours des siècles précédents par des observateurs avisés. En écrivant les chapitres sur la moelle épinière, les parties du cerveau situées sous le cortex cérébral, la sensation cutanée et le sens musculaire pour le Textbook of Physiology de E.A. Schäfer (1900), il était pleinement conscient de tout ce qui avait été fait auparavant. Cette odyssée lui a permis d’acquérir une connaissance encyclopédique de la neurophysiologie expérimentale, soigneusement référencée, qui a préparé le terrain pour ses propres pouvoirs d’intégration idiosyncrasiques.5 The Integrative Action of the Nervous System a fourni avant tout un ensemble de concepts permettant de comprendre le système nerveux.2

Sherrington s’est concentré sur l’arrangement nerveux « simple » de la moelle épinière pour illustrer les réseaux élaborés du cortex cérébral. Comme le fantôme d’Homère a chuchoté à Patrick Kavanagh, écrivant « Epic » sur la rivalité paroissiale en 1949,

J’ai fait l’Iliade à partir d’une telle

La dispute locale. Les dieux font leur propre importance.