Si vous développez la maladie d'Alzheimer, vous perdez non seulement la notion du temps, mais vous perdez également le sens du lieu. Le temps et le lieu pourraient-ils être les deux faces d’une même médaille ?
Environ 55 millions de personnes dans le monde souffrent actuellement de démence, comme la maladie d'Alzheimer, et ce chiffre devrait tripler d'ici 2050. À l'Institut des sciences médicales fondamentales de l'Université d'Oslo, les chercheurs s'efforcent de mieux comprendre ce qui se passe dans le cerveau, afin de pouvoir prévenir ou ralentir le développement de ces maladies.
Toutes les mémoires sont constituées de différents composants. Vous ne vous souvenez pas seulement de ce que vous avez mangé hier, mais aussi de l'heure et du lieu. Nous considérons souvent le temps et l’espace comme des catégories distinctes, une distinction créée par les philosophes et les physiciens et incroyablement pratique pour organiser nos vies. Mais nos cellules cérébrales ne le voient pas de cette façon. »
Koen Vervaeke, professeur, Université d'Oslo
Ces cellules ne font pas la distinction entre un pas en avant dans l’espace ou une seconde qui passe dans le temps. Au lieu de cela, ils enregistrent simplement un flux d’informations en constante évolution provenant de nos sens, suivant les événements au fur et à mesure qu’ils se déroulent. Pour le réseau interne du cerveau, le temps et le lieu sont en réalité les deux faces d’une même médaille, explique-t-il.
« Dans la maladie d'Alzheimer, il n'est donc pas surprenant que les deux soient touchés : lorsque le réseau neuronal est endommagé, notre sens du « où » et du « quand » commence à s'effriter ensemble ».
Le parfum du silence : Observer le relais interne du cerveau
Se souvenir où, quand et comment quelque chose s’est produit s’appelle la mémoire épisodique. Dans votre cerveau, des milliards de cellules nerveuses forment de vastes réseaux, transmettant des signaux comme une course de relais pour traiter les informations provenant de vos sens, les sons, les odeurs et les images de votre vie.
Nous savons déjà que les cellules qui relient la mémoire au temps et à l'espace se trouvent dans l'hippocampe. Mais Vervaeke et son groupe de recherche avaient une théorie selon laquelle une autre zone du cerveau serait également impliquée, à savoir le cortex rétrosplénial. Située à l’arrière du cortex cérébral, près de l’hippocampe, cette zone n’était auparavant connue que pour relier les souvenirs à un lieu.
Pour tester si cette zone suit également le temps, l'équipe a conçu un défi de mémoire pour les souris. La tâche les obligeait à conserver une odeur spécifique dans leur « mémoire de travail » pendant une brève période. L'article a été récemment publié dans Cell Reports.
« Nous avons présenté aux souris une séquence simple : une odeur, une pause de cinq secondes, puis une deuxième odeur. Si les deux odeurs étaient différentes, banane suivie de menthe, les souris léchaient un tube pour recevoir une récompense en eau sucrée. Si les odeurs étaient les mêmes, elles devaient rester immobiles », explique Vervaeke.
Au début, les souris étaient impatientes et léchaient constamment le tube. Mais après une semaine de formation, ils ont maîtrisé la tâche.
« Ils ont appris à utiliser ce silence de cinq secondes pour garder le premier souvenir dans leur esprit, en attendant de voir si le parfum suivant correspondrait ou changerait », explique Vervaeke.
Le scénario universel : une théorie unifiée de l’expérience
Pour voir ce qui se passait à l’intérieur du cerveau, les chercheurs ont utilisé un microscope pour surveiller les cellules nerveuses du cortex rétrosplénial pendant que les souris accomplissaient leur tâche.
« Au microscope, nous avons vu deux groupes distincts de cellules nerveuses prendre vie », explique Vervaeke. « Le premier groupe a agi comme des experts en odeurs, actifs uniquement lorsqu'une odeur spécifique, comme la banane ou la menthe, était présente. Mais le deuxième groupe était encore plus fascinant : ces cellules étaient actives dans une séquence précise pendant les cinq secondes de silence.
Comme dans une course de relais, une cellule transmettait le signal à la suivante, « conservant » la mémoire du premier parfum jusqu'à l'arrivée du second.
« En travaillant ensemble, ces cellules ont effectué deux tâches à la fois : elles ont identifié l'odeur et suivi exactement le temps écoulé. »
La découverte la plus frappante a été que le cortex rétrosplénial utilise le même « script neuronal » pour l’espace et le temps. « Nous avons constaté que la séquence d'activité neuronale dans le cortex rétrosplénial semble presque identique, qu'une souris coure physiquement dans une pièce ou qu'elle garde simplement un souvenir dans son esprit pendant cinq secondes », explique Vervaeke.
Redéfinir la réalité pour guérir la démence
Cette découverte nous ramène à la réalité tragique de la maladie d'Alzheimer, où les personnes atteintes peinent à s'ancrer dans le temps et dans l'espace. En montrant que le cerveau utilise le même « script neuronal » pour les deux, nos recherches expliquent pourquoi ces deux sens échouent souvent ensemble, explique le professeur.
Ce travail remet également en question la façon dont nous percevons le monde qui nous entoure. Même si nous utilisons les concepts de temps et d’espace pour organiser nos vies, cette distinction est en grande partie une construction humaine. En fait, certaines théories modernes en physique s’éloignent de l’utilisation du temps et de l’espace comme éléments fondamentaux de l’univers. Il semble que le câblage interne du cerveau reflète cette réalité plus profonde, dit-il.
« Nous avons encore énormément à apprendre sur le fonctionnement d'un cerveau sain », explique Vervaeke. « Il est presque impossible de réparer une voiture si l'on ne comprend pas d'abord comment fonctionne le moteur lorsqu'il tourne bien. De même, nous devons comprendre les « modèles » d'un cerveau sain, comment il construit et stocke ces souvenirs épisodiques, avant de pouvoir vraiment comprendre ce qui ne va pas dans la démence. Ces découvertes nous rapprochent davantage ».
