Quand le cerveau s’éteint : ce que révèle un enregistrement EEG continu à l’approche de la mort

Que se passe-t-il réellement dans un cerveau qui meurt ?

Si les expériences de mort imminente fascinent par leur intensité spirituelle et leur cohérence à travers les cultures, elles demeurent encore largement mystérieuses. Pour certains, tenter d’expliquer ces vécus par le fonctionnement du cerveau reviendrait à les réduire ou à les nier. Pourtant, les récentes avancées scientifiques montrent qu’il n’en est rien : comprendre les mécanismes cérébraux de l’agonie n’exclut pas la profondeur subjective des EMI, et peut même offrir un éclairage nouveau sur leur émergence.

Un enregistrement EEG exceptionnel, réalisé au moment même où un patient glisse vers la mort, révèle que le cerveau traverse des phases d’activité étonnamment organisées, incluant des signaux souvent associés à la conscience, à la mémoire et à l’expérience intégrée. Loin d’opposer science et expérience vécue, ces données ouvrent un espace de dialogue où la neurophysiologie pourrait aider à comprendre comment un cerveau mourant peut encore produire des vécus intenses – sans pour autant en épuiser le mystère.

Les expériences de mort imminente (EMI ou NDE, pour near-death experiences) fascinent depuis des décennies. Récits de décorporation, revue panoramique de la vie, rencontres avec des proches décédés, sensation d’amour inconditionnel ou de paix absolue… Ces témoignages se ressemblent au point de suggérer qu’ils répondent à une certaine « loi » de fonctionnement du cerveau au moment où la vie bascule. Mais jusqu’à récemment, la neurophysiologie de cette phase ultime restait en grande partie spéculative.

Un article scientifique récent apporte un élément nouveau et important : les auteurs décrivent ce qui est, à leur connaissance, le premier enregistrement continu de l’activité électrique du cerveau humain (EEG complet) au moment même de la transition vers la mort. Ils y analysent finement la dynamique des différentes fréquences cérébrales, leur synchronisation et leurs interactions. Leurs conclusions ne tranchent évidemment pas la question du sens des EMI, mais montrent que le cerveau ne se contente pas de « s’éteindre » passivement. Au contraire, il semble traverser des états d’activité étonnamment organisés, y compris après l’arrêt cardiaque.

Cet article propose de présenter et de mettre en perspective ces résultats.

EMI, mémoire et oscillations cérébrales : le cadre théorique

Les expériences de mort imminente surviennent typiquement dans des contextes de mort apparente ou de menace vitale : arrêt cardiaque, hémorragie massive, accident grave, anesthésie compliquée, etc. Du point de vue subjectif, les témoins décrivent un vécu extrêmement intense, souvent plus « réel que le réel », mêlant souvenirs autobiographiques, impressions de sortie du corps, visions lumineuses, parfois sentiment d’un « au-delà ».

Sur le plan neuroscientifique, plusieurs hypothèses se sont dégagées ces dernières années. L’une d’elles suggère que, dans cette phase proche de la mort, le cerveau pourrait produire une sorte de « replay » ou reviviscence de la mémoire autobiographique, soutenue par des oscillations cérébrales de haute fréquence, notamment dans la bande gamma. Dans le cerveau sain, on sait que ces oscillations jouent un rôle central dans la perception consciente, l’intégration des informations, la mémoire et même certains états méditatifs.

Schématiquement, les différentes bandes de fréquences cérébrales (mesurées par EEG) sont associées à des fonctions particulières :

• Delta (0,5–5 Hz) : très lentes, dominantes dans le sommeil profond, associées à des états de déconnexion.
• Theta (5–10 Hz) : impliquées dans la mémoire, l’orientation spatiale, certains états internes (rêve, méditation).
• Alpha (10–15 Hz) : rythme dominant en état de veille détendue, important pour le filtrage de l’information ; il semble inhiber les réseaux non pertinents.
• Beta (15–25 Hz) : associé à la vigilance active, à certaines tâches cognitives.
• Gamma (30–150 Hz, souvent subdivisée en « narrow » et « broadband ») : fréquences rapides, souvent liées à la liaison de l’information, à la conscience, au traitement intégré de stimuli perceptifs et de souvenirs.

Plusieurs travaux ont montré que la perception consciente s’accompagne d’une augmentation de la puissance gamma et d’une synchronisation à longue distance entre régions corticales. D’autres études ont mis en évidence des couplages entre bandes lentes (par exemple alpha ou theta) et bandes rapides (gamma) : la phase des oscillations lentes module l’amplitude des oscillations rapides. Ce « couplage cross-fréquences » est considéré comme un mécanisme clé pour la communication à grande échelle dans le cerveau et pour la récupération de souvenirs.

Dans ce contexte, l’idée que des EMI puissent être liées à un épisode d’activité gamma structurée, voire à une coordination particulière entre bandes lentes et rapides, est apparue comme une hypothèse plausible. De tels phénomènes avaient déjà été observés chez l’animal, notamment chez le rat, dans les secondes suivant un arrêt cardiaque. Mais l’observation directe, en temps réel, de l’activité cérébrale humaine pendant la mort restait extrêmement rare.

Un cas exceptionnel : un patient suivi en EEG jusqu’à la mort

Le travail présenté repose sur le cas d’un homme de 87 ans, hospitalisé après une chute. À son arrivée aux urgences, son état de conscience est encore normal (score de Glasgow 15), mais il se dégrade rapidement (Glasgow 10), avec anisocorie et signes neurologiques inquiétants. Le scanner cérébral met en évidence des hématomes sous-duraux bilatéraux, plus volumineux à gauche, avec un effet de masse et un déplacement de la ligne médiane.

Au vu de cette situation, une craniotomie décompressive est pratiquée pour évacuer l’hématome gauche. Dans les deux jours suivant l’intervention, le patient est relativement stable en réanimation. Puis son état neurologique se détériore de nouveau : postures anormales en flexion, aggravation de la faiblesse du côté droit, secousses myocloniques intermittentes des membres inférieurs.

Un nouveau scanner montre que l’hématome gauche a bien été évacué et que l’hématome droit est stable. Un EEG est alors réalisé, qui met en évidence un état de mal épileptique non convulsif à gauche : au moins douze crises électriques sont identifiées. Après cet épisode, l’activité de l’hémisphère gauche passe spontanément dans un mode de type « burst-suppression » (alternance de bouffées d’activité et de silence), sans intervention médicamenteuse directe pour l’induire. Peu après, ce schéma de burst-suppression devient bilatéral, touchant les deux hémisphères.

Sur le plan clinique, cette évolution est suivie d’un trouble du rythme grave (tachycardie ventriculaire), d’une respiration apneustique, puis d’un arrêt cardiorespiratoire. Le patient étant en statut « Do-Not-Resuscitate » (DNR), aucune réanimation n’est entreprise. Il décède alors que l’EEG est toujours en cours d’enregistrement.

C’est précisément ce 900 secondes d’EEG entourant cette phase terminale que les auteurs vont analyser en détail, en appliquant des méthodes sophistiquées de traitement du signal pour évaluer :

• la puissance des différentes bandes de fréquences,
• le couplage entre bandes lentes et rapides,
• la cohérence (synchronisation) entre différentes régions du scalp.

Comment l’étude a été menée : fenêtres temporelles et analyse des fréquences

Les chercheurs découpent l’enregistrement en quatre fenêtres clés de 30 secondes chacune :

1. Intervalle interictal (II) : période entre la fin des crises et la suppression de l’activité de l’hémisphère gauche.
2. Suppression hémisphère gauche (LS) : fenêtre placée après l’installation de la suppression à gauche, mais avant la suppression bilatérale.
3. Suppression bilatérale (BS) : période située entre la suppression des deux hémisphères et l’arrêt cardiaque clinique.
4. Post-arrêt cardiaque (post-CA) : période après l’arrêt cardiaque, jusqu’à la fin de l’enregistrement EEG.

Pour chaque fenêtre, ils calculent la puissance absolue et relative des différentes bandes (delta, theta, alpha, beta, gamma « étroite » et gamma « large »). La puissance absolue correspond à la force du signal dans une bande donnée ; la puissance relative indique la proportion de cette bande par rapport à la puissance totale du signal (toutes fréquences confondues).

Ils étudient également le couplage phase–amplitude : la manière dont la phase des oscillations lentes (delta, theta, alpha) module l’amplitude des oscillations plus rapides (alpha, beta, gamma). Ce couplage est quantifié par un indice statistique (modulation index) basé sur la longueur moyenne d’un vecteur complexe construit à partir de la phase et de l’amplitude instantanées, comparée à des données permutées (surrogates).

Enfin, ils évaluent la cohérence entre paires d’électrodes : il s’agit d’une mesure de la synchronisation fréquentielle entre deux signaux EEG. La cohérence permet de voir si des régions éloignées du cerveau restent couplées dans une même bande de fréquence, ce qui est souvent interprété comme un signe d’intégration fonctionnelle.

Ce que montre l’EEG au moment de mourir : chute des basses fréquences, poussée de gamma

Les résultats se déploient sur plusieurs plans.

1. Évolution des bandes de fréquence

Globalement, la puissance des fréquences lentes (< 25 Hz) diminue progressivement au fil de l’enregistrement. La bande delta, en particulier, montre une décroissance marquée entre la phase interictale et la période post-arrêt cardiaque. La bande theta diminue également en puissance absolue après la suppression hémisphérique gauche et la suppression bilatérale, puis reste relativement stable après l’arrêt.

L’élément le plus marquant concerne les bandes gamma (narrow-band et broad-band). Quand l’activité bilatérale est supprimée, on observe un net surge (poussée) de puissance gamma, à la fois en valeur absolue et en proportion de la puissance totale. Autrement dit, juste après que le cerveau cesse d’émettre une activité « classique » bilatérale, il produit un épisode de forte activité gamma relativement dominante.

Après l’arrêt cardiaque, la puissance absolue du gamma diminue fortement (comme celle des autres bandes, ce qui est logique puisque le cerveau n’est plus irrigué). Cependant, si l’on regarde non pas la valeur brute mais la part relative du gamma dans le spectre total, celle-ci reste plus élevée que durant l’intervalle interictal initial. Cela signifie que, dans un signal globalement affaibli, le gamma garde proportionnellement un poids non négligeable.

2. Modulation par les bandes lentes : le rôle de l’alpha

Un autre résultat important concerne le couplage entre bandes lentes et rapides. Les auteurs montrent que, dans l’hémisphère gauche, les bandes gamma (narrow et broad) voient leur amplitude modulée par la phase de l’alpha, et dans une moindre mesure de la theta, et cela déjà durant l’intervalle interictal. Ce couplage devient particulièrement fort pendant la phase de suppression de l’hémisphère gauche.

Ce point est crucial, car on sait que, chez le sujet conscient, le couplage alpha–gamma est étroitement lié à la sélection de l’information et à la mémoire. L’alpha joue un rôle de « chef d’orchestre inhibiteur » : en modulant la gamma, il peut favoriser certains réseaux au détriment d’autres. Ici, les auteurs constatent que ce type de couplage persiste, voire se renforce, dans une phase où l’activité corticale de fond est très altérée et asymétrique.

Même après l’arrêt cardiaque, l’alpha continue à moduler les bandes gamma dans certaines régions (notamment les électrodes médiales de l’hémisphère gauche). Autrement dit, l’interaction entre basses et hautes fréquences, habituellement associée à des traitements cognitifs, ne disparaît pas immédiatement avec l’arrêt de la circulation sanguine.

3. Coherence entre régions : les bandes lentes décrochent, la gamma résiste

Du côté de la cohérence interrégionale, les résultats sont contrastés. Pour les bandes lentes (delta, theta, alpha), la cohérence globale diminue nettement après l’arrêt cardiaque : le cerveau perd sa capacité à synchroniser à grande échelle ces rythmes lents, souvent associés à des états globaux comme le sommeil profond ou l’anesthésie.

En revanche, pour les bandes plus rapides (beta et gamma), la cohérence reste globalement stable au cours des différentes périodes, avec même une légère augmentation de la cohérence en gamma étroite pendant la suppression bilatérale et après l’arrêt. Cela suggère que, malgré l’effondrement progressif des fonctions vitales, un certain niveau d’organisation rapide et synchronisée persiste, en particulier dans le domaine gamma.

Que peut-on en conclure sur la conscience et les EMI ?

Les auteurs restent prudents, mais leurs résultats rejoignent ceux observés chez le rat : dans les secondes ou dizaines de secondes qui suivent l’arrêt cardiaque, le cerveau ne s’éteint pas simplement par défaillance linéaire. Il traverse une phase d’activité organisée, caractérisée par une augmentation relative des oscillations gamma et par un couplage marqué entre ces fréquences rapides et les oscillations plus lentes, surtout dans la bande alpha.

Dans les modèles actuels de la conscience, ces schémas – synchronisation gamma à large échelle, couplage alpha–gamma, cohérence inter-régionale – sont précisément ceux qui soutiennent la perception consciente, l’intégration de l’information et la mémoire. On peut donc raisonnablement formuler l’hypothèse que, dans certains cas, le cerveau mourant pourrait produire un ultime épisode de traitement cohérent de l’information, potentiellement vécu comme une expérience de grande intensité : reviviscence de souvenirs, impressions d’unité, de clarté ou de « vision panoramique » de la vie.

Les auteurs évoquent ainsi la possibilité spéculative qu’une telle dynamique puisse correspondre à un « dernier rappel de vie » dans l’état proche de la mort. Il faut insister sur le caractère conjectural de cette proposition : l’étude ne documente aucun vécu subjectif de ce patient, et un seul cas ne permet pas de généraliser. Mais la convergence entre ces observations et les données animales renforce l’idée que la mort cérébrale s’accompagne de patterns d’activité stéréotypés, non aléatoires.

Un résultat prometteur, mais des limites majeures

Pour interpréter correctement ces données, il est indispensable de garder à l’esprit les nombreuses limites que les auteurs exposent eux-mêmes.

1. Cerveau traumatisé : le patient a subi un traumatisme crânien grave, avec hémorragie, œdème et crises épileptiques. Or, on sait que les traumatismes modifient profondément la dynamique des réseaux neuronaux, notamment en augmentant la tendance à la synchronisation anormale. Le pattern observé pourrait donc être, au moins en partie, spécifique à un cerveau lésé.
2. Traitements médicamenteux : le patient a reçu des antiépileptiques (phénytoïne, lévétiracétam) et a probablement été exposé à des anesthésiques. Certains de ces médicaments modifient les rythmes alpha et gamma, ainsi que la synchronisation. Il est difficile de démêler ce qui relève d’un pattern « naturel » de la mort et ce qui résulte des drogues.
3. Asphyxie et hypercapnie : dans les modèles animaux, l’augmentation de l’activité gamma près de la mort est liée à l’asphyxie et à l’augmentation du CO₂, qui modifient le pH et peuvent renforcer certains types de couplage synchrone (via les jonctions communicantes). Il est possible qu’une partie de la dynamique observée ici soit due à ces mécanismes.
4. Absence de ligne de base : aucun EEG n’a été enregistré avant l’accident ou dans un état de veille normale. On ne dispose donc pas de référence sur l’activité « typique » de ce patient, ce qui limite l’interprétation des changements.
5. Cas unique dans un contexte pathologique : il ne s’agit que d’un seul patient, dans une situation très spécifique (traumatisme, chirurgie, réanimation). On ne peut pas en déduire un « modèle universel » de la mort cérébrale. D’un point de vue éthique et méthodologique, il est d’ailleurs impossible de collecter ce type de données chez des sujets « sains ».
6. Effets de la dissociation et de la psychose : d’autres travaux montrent que certains états dissociatifs, la psychose ou l’usage de drogues psychodysleptiques peuvent s’accompagner d’une augmentation de la synchronie gamma. Il n’est pas exclu que des mécanismes voisins participent aussi à la dynamique du cerveau mourant.

Toutes ces contraintes n’annulent pas l’intérêt de l’étude, mais elles imposent une grande modestie dans les conclusions. Les auteurs eux-mêmes se gardent bien d’affirmer que l’activité gamma observée est la « signature » des EMI. Ils se contentent d’indiquer que la mort du cerveau s’accompagne de modifications oscillatoires remarquablement structurées, comparables à celles impliquées dans la cognition et la conscience, et que ces patterns pourraient constituer le substrat neurophysiologique de certaines expériences subjectives rapportées.

Vers une « neurophysiologie de l’agonie » ?

Malgré ses limites, ce travail ouvre une piste : celle d’une neurophysiologie de l’agonie, qui ne se réduirait pas à la simple notion de « défaillance énergétique » et de silence neuronal. Le fait d’observer, dans les secondes ou minutes qui précèdent et suivent l’arrêt cardiaque, des oscillations gamma renforcées, un couplage alpha–gamma persistant et une cohérence rapide relativement préservée, suggère que le cerveau traverse des états organisés, peut-être stéréotypés, même lorsqu’il est privé d’oxygène.

Cette vision est cohérente avec l’idée plus générale selon laquelle les réseaux neuronaux, lorsqu’ils sont poussés à l’extrême (traumatisme, hypoxie, anesthésie profonde, etc.), tendent à générer des patterns émergents relativement invariants. Ces schémas pourraient correspondre à des dynamiques « par défaut » du cortex déconnecté, comme l’ont proposé certains travaux sur le sommeil profond, l’anesthésie ou les cortex isolés.

Sur le plan philosophique et clinique, l’étude rappelle qu’entre la vie pleinement consciente et la mort cérébrale définitive, il existe un intervalle d’activité complexe, encore largement inexploré. Que se passe-t-il subjectivement dans ce laps de temps ? L’EEG nous dit quelque chose de l’architecture des signaux, mais ne nous donne pas directement accès à l’expérience intérieure. C’est précisément là que les témoignages d’EMI gardent leur intérêt, en tant que contrepoint phénoménologique à des données purement physiologiques.

Conclusion

Cette étude rapporte un cas exceptionnel : un enregistrement EEG complet d’un cerveau humain au moment de la transition vers la mort, analysé avec les outils modernes de la neurophysiologie des oscillations. Les auteurs montrent qu’au lieu de s’éteindre de manière uniforme, le cerveau présente :

• une diminution progressive des fréquences lentes,
• un épisode de poussée gamma (absolue et relative) après la suppression bilatérale,
• un couplage persistant entre alpha et gamma,
• une cohérence réduite pour les bandes lentes, mais relativement préservée voire renforcée pour la gamma.

Ces phénomènes rappellent ceux observés chez l’animal et rejoignent ce que l’on sait des oscillations impliquées dans la perception consciente et la mémoire. Ils fournissent ainsi un cadre neurophysiologique plausible pour certaines composantes des expériences de mort imminente, sans toutefois permettre de les expliquer complètement ni de trancher sur leur nature ultime.

Loin de réduire les EMI à une simple « hallucination » sans intérêt, ces résultats invitent au contraire à poursuivre l’exploration, à la frontière entre clinique, neurosciences et phénoménologie. Le cerveau mourant, loin d’être un simple organe qui s’arrête, semble livrer dans ses derniers instants une forme d’« activité organisée terminale », dont nous commençons à peine à entrevoir les contours.

Voici la référence complète de l’article :

Vicente, R., Rizzuto, M., Sarica, C., Yamamoto, K., Sadr, M., Khajuria, T., Fatehi, M., Moien-Afshari, F., Haw, C. S., Llinás, R. R., Lozano, A. M., Neimat, J. S. & Zemmar, A. (2022). Enhanced Interplay of Neuronal Coherence and Coupling in the Dying Human Brain. Frontiers in Aging Neuroscience, 14:813531. https://doi.org/10.3389/fnagi.2022.813531

Et vous trouverez l’article en anglais ci-dessous :

fnagi-14-813531