Le système nerveux autonome dans l'autisme : état basal et réactivité au toucher social

Autonomic nervous system in autism: basal state and reactivity to social touch

• Auteur / Autrice : Maria rosa Bufo
• Direction : Claire Wardak
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Imaging, Brain & Neuropsychiatry
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe 1 - Psychiatrie Neuro-fonctionnelle
• Jury : Président / Présidente : Fabrice Ivanes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Wardak, Ingrid TONHAJZEROVá, Rochelle Ackerley, Manuel Bouvard, Nadia Aguillon-hernandez
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ingrid TONHAJZEROVá, Rochelle Ackerley

Mots clés

Mots clés libres

Toucher affectif

Système nerveux autonome

Marqueurs physiologiques

Système pupillaire

Système cardiaque

Système électrodermal

Affective touch

Autonomic nervous system

Physiological markers

Pupillary system

Cardiac system

Electrodermal system

Résumé

Les réactions du corps sont organisées par le système nerveux autonome (SNA). La mobilisation du système nerveux sympathique (SNS) et du système nerveux parasympathique (SNP) peut se traduire par des comportements de combat ou de fuite. Les situations menaçantes provoquent une réponse modérée de la conductance cutanée (sous le contrôle du SNS uniquement), une décélération de la fréquence cardiaque (sous le contrôle du PSN), et une dilatation de la pupille (sous le contrôle du SNS) (Bradley, 2008). Le SNA peut également être mobilisé pendant les processus d'engagement social (Porges, 1995); la décélération de la fréquence cardiaque est corrélée avec l'empathie et l'engagement social. Le toucher doux est l'une des premières expériences humaines qui sous-tendent l'affiliation sociale. Pendant le toucher, le SNA des mammifères baisse les réactions défensives à la stimulation sensorielle. Chez l'homme, les fibres C-tactiles (CT) jouent un rôle fondamental dans la détection des stimuli agréables (les caresses) appliqués sur la peau poilue et transmettent des informations tactiles affectives, alors que la paume de la main est connue comme le site des fibres A pour le toucher discriminatif. Dans le développement typique (DT), la régulation du SNA au toucher et les comportements d'affiliation sociale entraînent la communication sociale. Les difficultés de régulation du SNA, de perception tactile et de communication sociale sont des symptômes des troubles du spectre de l'autisme (TSA). Les études tactiles dans les TSA ont privilégié l'étude du cœur (Croy et al. 2016;Triscoli et al. 2017), et suggéré une hypersensibilité (Cascio et al., 2008), une réduction (Puts et al. 2014), ou aucun changement dans la discrimination tactile (He et al. 2021;Tavassoli et al., 2016). Pour mieux comprendre cette hétérogénéité, nous avons enregistré trois signaux physiologiques (cardiaque, électrodermal et pupillaire) pour explorer la corégulation du SNA au repos et en réponse au toucher chez des participants DT et TSA. Nos hypothèses étaient que la régulation du SNS et SNP serait plus importante chez les enfants DT que chez les adultes DT, et le tonus SNS et SNP serait réduit chez les enfants TSA par rapport aux DT au repos. Nous avons également émis l'hypothèse d'une réponse réduite du SNS et du SNP au toucher chez les TSA et que cette dysautonomie pourrait être prédite par les valeurs du SNA au repos. Nous avons évalué le tonus du SNA à l'aide d'un paradigme de repos chez des enfants et des adultes DT et TSA. Les résultats convergent vers un tonus plus élevé du SNS et SNP chez les enfants DT par rapport aux adultes DT, et une maturation atypique des indices SNA dans les TSA, de l'enfance à l'âge adulte. Nous avons mesuré la réactivité du SNA au toucher chez des enfants DT et TSA. Nous avons mesuré la taille de la pupille, la réponse électrodermale et la fréquence cardiaque en réponse à des stimuli tactiles agréables, en évaluant comment les stimulations des fibres CT et des fibres A affectaient les réponses du SNA lors de la caresse du bras et de la paume de la main. Nous avons retrouvé une co-activation des paramètres SNS et SNP lors du toucher doux chez les DT mais des réponses ANS réduites chez les enfants TSA. Nous n'avons trouvé aucun rôle spécifique des fibres CT dans l'évaluation du toucher doux. Enfin, nous nous sommes demandé si le tonus SNA au repos pouvait influencer la mobilisation individuelle, avant (ligne de base) et en réponse au toucher. Le tonus autonome n'était pas corrélé à la réactivité du SNA au toucher, ni chez les DT ni dans les TSA. La réponse à un toucher doux n'est donc pas expliquée par le tonus SNA au repos. Ces travaux fournissent un premier aperçu de la régulation du SNA et de la réactivité au toucher chez les enfants DT ou présentant un TSA, et ont montré un pattern de fonctionnement autonome complexe, maturant durant l'enfance et dysrégulé dans l'autisme, pouvant potentiellement expliquer des comportements atypiques.

Physical body reactions and human behavior are organized by underlying autonomic nervous system states (ANS). Mobilization of sympathetic nervous system (SNS) and parasympathetic nervous system (PNS) induce patterns of response known as “fight or flight” response. Picture viewing of threatening situations elicit a moderate skin conductance response (under SNS control uniquely), a decelerated heart rate (under PSN control), and a dilation in pupil size (under SNS control) (Bradley, 2008). However, Porges' Polyvagal theory states that the ANS can also be mobilized during social engagement processes, and heart rate deceleration correlates with empathy and social engagement behaviors. Within this framework, gentle touch is one of the first human experiences underpinning social affiliation. During gentle touch, the mammalian nervous system down-regulates defensive reactions to sensory stimulation. In humans, we know that C-Tactile fibers (CT-fibers) play a fundamental role in the detection of pleasant stimuli (such as caresses) applied to hairy skin and convey affective tactile information, while the palm of the hand is known as the site of A-fibers for discriminative touch. In typical development (TD), ANS regulation to touch and social affiliative behaviors result in the acquisition of social communication skills. Difficulties in ANS state regulation, touch perception, and social communication are symptoms in autism spectrum disorders (ASD). The few tactile studies conducted in ASD privileged the study of cardiac system (Croy et al. 2016;Triscoli et al. 2017).They suggested hypersensitivity to touch (Cascio et al., 2008), reduced (Puts et al. 2014), or no change in tactile discrimination (He et al. 2021;Tavassoli et al., 2016). To better apprehend this heterogeneity, the method used in this thesis was to monitor three physiological signals (cardiac, electrodermal and pupillary) to explore ANS co-regulation at rest and in response to gentle touch in TD and ASD. Considering the behavioral maturation from childhood to adulthood first, we hypothesized a larger SNS and PNS regulation in children compared to adults. Second, we hypothesized both reduced SNS and PNS tone in ASD compared to TD children at rest. Third, we hypothesized a reduced SNS and PNS response during gentle touch in ASD, that could be predicted by basal resting values. We assessed the ANS tone with a resting state paradigm in TD and ASD children and adults. Results converged towards higher SNS and PNS tone in TD children compared to TD adults. We also observed preliminary evidence for atypical maturation of ANS indices in ASD, from childhood to adulthood, confirming our hypothesis. Afterwards, we measured the ANS reactivity to sensory stimulation in TD and ASD children. We measured pupil size, skin conductance and heart rate in response to pleasant tactile stimuli, assessing how CT fibers and A fibers stimulations affected ANS responses when stroking the arm and the palm of the hand. We found a co-activation of SNS and PNS parameters during gentle touch in TD but reduced ANS responses in ASD children. We found no specific role of CT fibers in the valuation of affective touch. At last, we wondered if ANS tone at rest may influence the individual mobilization, prior to (baseline) and in response to touch. ANS tone did not correlate with the ANS reactivity to touch, nor was there any difference between ANS tone and baseline values in both TD and ASD children. Response to gentle touch was not explained by the resting state regulation of ANS. These work provides a first insight into ANS regulation and reactivity to gentle touch in TD and ASD, showing a complex pattern of ANS functioning, with maturation processes during childhood, and dysregulation in autism that could explain some atypical behaviors.