Le blog de cepheides

Publié le 7 Février 2015 par cepheides

Publié dans : #médecine

DE LA MÉDECINE : la mémoire

Il y a de cela fort longtemps – mais le souvenir est encore bien présent en moi – un jour, je ne sais pourquoi, nous eûmes avec le professeur d’anglais de notre classe de cinquième une discussion passionnante sur ce qu’était la mémoire. Du moins sur ce que l’on en pensait à l’époque. Notre professeur, madame M., nous expliqua que l’on pouvait comparer la mémoire et le stockage de nos souvenirs à une immense gare de triage comportant des milliers de voies ferrées. Certaines d’entre elles, proches, sont facilement accessibles tandis que pour d’autres, fort éloignées, il faut que la « locomotive » fasse bien des kilomètres avant de les atteindre. D’autres enfin, trop lointaines ou oubliées, ne sont plus abordables et j’imaginais leurs rails rouillés, leurs traverses abimées et l’envahissement par les herbes folles. A défaut de représenter la réalité, cette image présentait l’intérêt de bien fixer l’imagination. En fait, l’explication de notre professeur, fondée sur l’approche à la fois empirique et superficielle de ce temps-là, n’était pas si absurde, du moins d’un point de vue systémique à défaut, bien sûr, d’être biologiquement valide. Nous allons essayer de faire le point sur ce que l’on pense aujourd’hui de l’organisation de nos souvenirs dans le cerveau en n’oubliant jamais que, comme toujours, le support de cette chimie complexe ne relève (comme, d’ailleurs, la pensée) que de la matière et d’elle seulement.

Les différents types de mémoire

Nous avons, bien sûr, tous remarqué que la mémoire n’est pas univoque : nous sentons empiriquement que notre mémoire immédiate semble différente de celle des souvenirs de notre enfance ou que, par exemple, la mémoire des noms propres n’est pas corrélée à celle des chiffres ou des visages. C’est qu’il existe différents types de mémoire, cinq en fait pour les scientifiques.

. Tout d’abord, évoquons la mémoire immédiate dite de travail : c’est celle cerveau zones de tous les instants, celle qui nous permet de comprendre une phrase parce que, arrivé à sa fin, nous nous souvenons encore de son début. Ou bien de suivre un itinéraire qui vient de nous être expliqué. Cette mémoire permet de manier au fur et à mesure de nos besoins les données qui nous sont indispensables pour accomplir nos tâches quotidiennes. Son centre est situé dans le lobe frontal du cerveau.

. Ensuite, existe la mémoire inconsciente dite procédurale : c’est celle qui nous permet d’accomplir un grand nombre de gestes ou une routine sans avoir à y « réfléchir » chaque fois : faire du vélo, passer des vitesses en voiture, se servir d’un stylo ou allumer une cigarette. Elle met en activité une partie du cortex moteur et les ganglions de la base du cervelet.

. La mémoire perceptive, quant à elle, intervient également de façon totalement inconsciente et automatique en fixant en nous le souvenir d’une odeur, d’un son, d’une image et peut-être même d’une sensation vécue : c’est la classique « madeleine de Proust ». Ou, comme me l’expliquait jadis un de mes professeurs de français, « l’odeur de café » pour toujours, chez lui, associée à la maison de son grand-père, le dimanche matin. C’est cette mémoire qui, à partir d’un son ou d’une odeur, ouvre tout un pan de nos souvenirs. On comprend aisément qu’elle ne puisse siéger que dans les aires primaires sensorielles du cerveau, à savoir les zones du cortex auditif, visuel, somatosensoriel, etc.

. La mémoire sémantique est celle qui emmagasine les différentes connaissances que nous avons du monde (la tour Eiffel est à Paris, l’Amazone est un fleuve du Brésil) mais également de nous-mêmes (nous sommes nés dans telle ville, avons exercé tel métier à tel endroit). C’est en quelque sorte la « banque de données » de nos connaissances théoriques. Elle siège dans les lobes frontal et pariétal gauche.

. Enfin la mémoire épisodique (que beaucoup confondent avec la mémoire « tout court ») est celle qui « contextualise » une grande partie de nos souvenirs en en fixant quelques uns de notre vie (un deuil, un anniversaire, la naissance d’un enfant). Il s’agit pour elle de nous faire nous remémorer un événement dans son contexte, en nous rappelant certains détails, l’ambiance d’une situation. Évidemment, comme la majorité de nos souvenirs s’efface presque instantanément (on pense que 90% des informations qui parviennent à notre cerveau sont oubliés au bout de trente secondes), il s’agit de quelques éléments soigneusement choisis et filtrés. D’ailleurs, cette mémoire est bien plus pauvre qu’on ne le croit habituellement : au bout du compte, il existe peu d’événements dont nous nous souvenons réellement et s’ils nous reviennent en mémoire, c’est souvent qu’ils furent importants pour nous, même incomplets, même un peu transformés (qui se souvient, par exemple, de son trajet en voiture le mardi de la semaine précédente… à moins d’avoir eu un accrochage avec un autre véhicule ?). Cette mémoire siège dans le cortex préfrontal et dans une structure sur laquelle nous reviendrons, l’hippocampe.

Le fait de juxtaposer et d’identifier ces différents types de mémoire ne relève pas d’un simple exercice de style : suivant la localisation réelle d’une affection (par exemple une tumeur, un accident vasculaire, un traumatisme), c’est une de ces mémoires qui sera atteinte, les autres restant utilisables par le malade…

Information et cellules nerveuses

Dans le cerveau, le passage d’une information passe toujours par l’intermédiaire des cellules nerveuses cérébrales, les neurones. Ceux-ci possèdent des extensions sous la forme de fins filaments appelés axones qui conduisent « l’information », c'est-à-dire l’influx électrique, vers l’extérieur jusqu’à leur extrémité appelée synapse. Il existe un seul axone par neurone mais des milliers d’autres filaments amenant l’information au neurone (les dendrites) et donc des milliers de synapses « afférentes ». En revanche, c’est par les synapses (efférentes) de l’axone que le neurone « informe » son voisin. C’est en effet à cet endroit que l’extrémité du neurone est proche d’une dendrite d’un autre neurone auquel il doit faire passer l’information mais il y a un hic : l’impulsion électrique ne peut sortir de la synapse et donc du neurone sinon elle se perdrait dans l’espace interstitiel. La solution ? Lorsque l’influx nerveux arrive en bout de course, dans la synapse, il provoque la libération de substances chimiques appelées catécholamines (noradrénaline, sérotonine, GABA, etc.) qui vont aller stimuler la synapse correspondante du neurone voisin provoquant alors la naissance d’un nouvel influx nerveux identique à celui du neurone précédent : la transmission de l’information est donc passée. Bien entendu, un unique passage d’influx nerveux ne peut à lui seul représenter une information exploitable et c’est l’interaction de millions d’informations neuronales interconnectées qui explique l’activité cérébrale.

Car, des neurones, il y en a beaucoup dans le cerveau : quatre-vingt cinq milliards ! Chacun d’entre eux ayant des milliers de connexions possibles, c’est par milliers de milliards que l’on peut chiffrer les interconnexions entre les cellules neuronales. Il s’agit d’un chiffre très élevé qu’il conviendra de se rappeler lorsqu’on essaiera de comprendre ce qu’est véritablement la mémoire. Précisons évidemment que plus un être est haut placé dans l’échelle de la conscience du vivant, plus sa richesse en neurones est importante. À titre de comparaison, par rapport aux 85 milliards de neurones du cerveau humain, citons les chiffres de 160 millions pour le chien, 300 millions pour le chat, 7 milliards pour le chimpanzé mais seulement 600 000 pour l’araignée… En fait, plus peut-être que le nombre, c’est l’agencement entre elles des cellules nerveuses et la richesse de leurs connexions qui a le plus d’importance et, à ce titre, l’Homme est assez loin devant les autres habitants de notre planète.

Formation d’un souvenir

La mémoire est un élément fondamental de l’activité du vivant et nous avons déjà expliqué que, afin d’être parfaitement adaptés à leurs milieux, les animaux, contrairement à ce que l’on a longtemps pensé, ont tous une excellente mémoire, en tout cas dans les domaines qui les concernent. Mais qu’est-ce que la mémoire ? Quel est son support et comment s’organise-t-elle ?

Essayons d’imaginer comment va se constituer un souvenir précis, celui d’un événement qui comptera vraiment. Prenons l’exemple d’une soirée très spéciale, celle du spectacle donné dans la grande salle de music-hall de votre région par votre chanteur préféré. Vous avez réservé votre place il y a des mois et voilà que le moment tant attendu arrive. Vous êtes assis au milieu de la foule et la lumière générale vient de s’éteindre. Quelques secondes encore et les gens se lèvent en criant : « Il » arrive sur scène. Sans que vous le sachiez vraiment, tous vos sens sont aux aguets : la vision et l’ouïe, bien sûr, mais aussi les odeurs, les sensations tactiles. Toutes les zones du cerveau se sont éveillées pour capter le maximum d’informations : dans le cortex visuel, par exemple, des plages de neurones spécialisés sont entrées en activité ; certaines sont chargées de reconnaître les visages, d’autres les couleurs, d’autres encore les formes ou le codage des lettres, etc. Toutes ces cellules spécialisées s’adressent des impulsions électriques qui varient en intensité, en rythme et selon leur localisation, à la façon d’une symphonie résultant d’une avalanche de différentes notes. La même activité se retrouve dans toutes les autres sphères sensorielles : audition, olfaction… Chaque élément (les sons, les odeurs, les couleurs des lumières des projecteurs, le mouvement de la personne qui vous accompagne et qui vous prend soudain le bras, les mots hurlés par votre voisin de droite, etc.) sera retenu par le cerveau et codé selon une configuration neuronale dynamique dans ses différents secteurs. Pour le moment toutefois, il ne s’agit que d’une animation en direct : rien n’est encore stocké pour être conservé ultérieurement. Les éléments informatifs sont épars dans le cortex cérébral à la manière d’un puzzle dont il faudra assembler les éléments pour en conserver une interprétation et c’est là qu’intervient cette structure très spéciale appelée hippocampe, située au cœur même du cerveau, qui va interpréter et associer tous les items afin d’en assurer le stockage et ainsi bâtir le souvenir.

Le rôle de l’hippocampe

On sait depuis les années 50 que cette petite zone centrale du cerveau, située en regard des tempes, est indispensable à la constitution de la mémoire. À cette époque, en effet, on opérait assez facilement le cerveau de certains malades, notamment épileptiques : on enleva à l’un d’entre eux une partie de son hippocampe et, dès lors, il lui fut impossible de mémoriser le moindre souvenir : ceux qu’il avait d’avant, il pouvait se les rappeler mais impossible d’en fabriquer de nouveaux ! Cette petite zone du cerveau est donc l’élément central de la mémorisation, une mémorisation quelque peu spéciale puisqu'elle est surtout spatiale (on a ainsi pu mettre en évidence que, chez les chauffeurs de taxi, l'hippocampe est nettement plus grosse que la moyenne).

Les informations, on l’a vu, sont éparses dans le cerveau et elles sont communiquées à l’hippocampe par les différents axones des neurones impliqués. Toutefois, puisqu’il est inutile (et même mauvais) de garder trop d’informations, juste avant l’hippocampe, une autre petite structure nommée amygdale cérébrale va faire le tri et ne lui envoyer qu’une (petite) partie des informations jugées importantes. Sur quels critères se fait ce tri ? Difficile de conclure définitivement : les émotions ressenties par le sujet influent beaucoup sur ce choix mais on peut également penser que l’hérédité, l’acquis social, le niveau culturel, etc., bref tout ce qui fait la personnalité d’un individu, a son importance. Tout se passe comme si l’hippocampe était un centre d’identification et de classement des différentes informations qui lui parviennent ; elle constitue une sorte de système d’adressage qui prend une « empreinte » des endroits où se situent les informations de façon à ce que, si besoin est, elle puisse réactiver les différents neurones éparpillés dans le cerveau et impliqués dans un souvenir précis.

On sait aussi que tous nos souvenirs ne sont pas à nos yeux d’égale importance et c’est l’amygdale déjà évoquée qui « explique » à l’hippocampe les circuits mémoriels qu’elle doit pérenniser, ceux qui pourront être réveillés à tout moment : il s’agit alors d’un authentique renforcement des circuits ainsi choisis. C’est sans doute grâce à ce mécanisme que l’on peut expliquer « la madeleine de Proust » que nous évoquions au début du sujet. Dans « À la recherche du temps perdu », Marcel Proust explique en effet que, un jour qu’il rentrait fatigué chez lui, sa mère lui proposa du thé qu’il ne buvait que rarement. Boire une cuillerée de thé mélangée à un morceau de madeleine qu’il y avait trempé, lui procura alors un « plaisir délicieux » qu’il n’arriva d’abord pas à identifier ; se concentrant totalement sur son étrange impression, il s’y reprit à 10 fois, chercha plusieurs minutes au fin fond de son esprit et, d’un coup, le souvenir revint, celui de sa tante Léonie qui, le dimanche matin, lui offrait un petit morceau de ce biscuit lorsqu’il venait la visiter dans sa chambre. Le simple goût du petit gâteau imprégné de thé avait fait ressurgir en lui une foule de souvenirs chers à son cœur… On peut imaginer que le goût oublié et soudain retrouvé avait stimulé quelques neurones de l’hippocampe puis tout le circuit neuronal du cortex cérébral : l’information était stockée mais inaccessible jusqu’à ce que le stimulus la révèle.

Oui, mais comment ce renforcement – qui nous fait, parfois sans le vouloir, choisir un souvenir particulier – se constitue-t-il ? Le chemin neuronal constituant un souvenir existe mais il est noyé parmi une quantité d’autres et si rien n’est fait il finira inévitablement par s’estomper avec eux. Pour le conserver, dès que l’ordre est donné par l’hippocampe, les neurones concernés voient leurs synapses se modifier par un mécanisme appelé Potentialisation à Long Terme : des catécholamines interviennent et des protéines se créent en cascade afin de transformer les synapses elles-mêmes pour que les neurones concernés restent activés, associés les uns aux autres. Au bout du compte, à chaque souvenir correspond un petit réseau de neurones qui sera plus ou moins renforcé selon le souvenir en question : c'est à ce niveau qu'interviennent les récepteurs AMPA qui fixent un neurotransmetteur très spécifique, le glutamate qui assure le passage d'information entre les différents neurones concernés. Ce renforcement peut durer des semaines, voire des mois, et pour certains souvenirs, importants pour nous, toute notre vie.

Pour faire ce travail primordial de conservation, l’hippocampe ne dispose en fait que de quelques milliers de neurones spécialisés, l’essentiel du souvenir étant évidemment constitué par les circuits corticaux. Cela explique certainement pourquoi notre mémoire est en définitive relativement limitée, un moyen d’économiser l’énergie de cet organe, le cerveau, qui, chez l’Homme, consomme déjà beaucoup.

Fixation mnésique par le cortex

L’hippocampe fixe donc le souvenir sous la forme d’une empreinte, d’un schéma représentant les différents circuits situés dans le cortex et faisant intervenir nombre de zones différentes (sons, vue, etc.). Il suffit ensuite que quelques neurones de l’hippocampe soient stimulés pour que tout le circuit se « réveille ». Toutefois, plus les souvenirs sont « anciens », moins ils dépendent directement de l’activité propre de l’hippocampe. Notre malheureux malade à qui on avait enlevé l’hippocampe ne pouvait, c’est vrai, engranger de nouveaux souvenirs mais il avait également bien des difficultés à se rappeler des souvenirs datant de quelques années avant son opération alors que les souvenirs de son enfance étaient parfaitement conservés. Tout se passe comme si plus un souvenir est ancien et plus il est « corticalisé », c'est-à-dire qu’il échappe à la tutelle de l’hippocampe. D’ailleurs dans certaines maladies, comme la maladie d’Alzheimer, ce sont bien les souvenirs anciens qui disparaissent en dernier, alors que les souvenirs les plus récents – et l’hippocampe - sont atteints relativement précocement.

Une pathologie lourde et bien des espoirs

On commence à peine à comprendre quels sont les mécanismes entrant en jeu dans la formation de nos souvenirs. Il s’agit néanmoins d’une étape importante qui, au-delà de la connaissance pure toujours gratifiante, doit permettre d’ouvrir d’importantes perspectives pour la compréhension des « maladies de la mémoire » et de leurs traitements.

Nos sociétés, par les avancées successives, notamment des sciences médicales, ont permis un allongement significatif de la durée de vie de l’ensemble de nos contemporains et il faut très certainement s’en féliciter. Le revers de la médaille est la montée, dans les statistiques, de la prévalence des maladies dégénératives du cerveau au premier rang desquelles figure la tristement célèbre « démence sénile » rebaptisée maladie d’Alzheimer. Cette affection qui touche nombre de nos anciens est dramatique non seulement pour le malade qui voit progressivement disparaître sa conscience de soi et son autonomie mais également pour son entourage confronté à la destruction progressive de la vie quotidienne du foyer. On n’en connaît pas vraiment la cause et a fortiori pas non plus le traitement. Les tumeurs cérébrales, les démences d’origine vasculaire ou toxiques (alcool), les différentes neuropathies, etc. viennent s’ajouter au grand nombre de personnes touchées par la maladie d’Alzheimer (900 000 Français touchés, 200 000 nouveaux cas chaque année). Une approche thérapeutique de ces affections passe par une connaissance meilleure de ce qu’est la mémoire et de ce qui menace son intégrité. Il reste beaucoup à connaître ou à préciser mais si l’on songe aux croyances anciennes (l’activité cérébrale, la mémoire, la pensée, les rêves, relevaient, croyait-on, de « processus immatériels » se propageant au sein d’on ne savait quel éther hypothétique), eh bien, ce que l’on sait aujourd’hui est déjà beaucoup et a permis à la physiologie du cerveau de sortir d’une sorte de Moyen-Âge. Ce qui n’est déjà pas si mal.

Brêve : un nombre précis de neurones code chaque souvenir

Ni trop, ni trop peu... Le nombre de neurones mobilisé pour coder un souvenir est déterminé par un mécanisme précis, que des chercheurs de l'université de Genève ont commencé à dévoiler. Ils ont d'abord identifié, chez des souris, les neurones gardant la trace du souvenir d'un petit choc électrique reçu dans une cage. Il s'agit d'un réseau de neurones qui se forme dans l'hippocampe au moment où a lieu l'événement et qui est réactivé chaque fois que le souvenir refait surface. Les neuroscientifiques ont constaté que, lors de la mémorisation, les neurones mobilisés inhibent leurs voisins, limitant ainsi le nombre total de neurones impliqués dans la trace mnésique (l'empreinte du souvenir). Ils ont ensuite eu recours à l'optogénétique, une technique très récente qui permet d'activer des neurones en les illuminant : en activant, grâce à cette méthode, des neurones au moment de la mémorisations, ils ont forcé le cerveau d'une souris à intégrer davantage de neurones dans la trace mnésique. Résultat : elle est restée plus longtemps figée de peur dans la cage dont elle gardait un mauvais souvenir. Pour Pablo Mendez, l'un des chercheurs, "le souvenir est plus stable quand davantage de neurones y participent". Tout est une question de dosage...

revue Science & Vie, 1183, avril 2016, p. 22

Sources

1. fr.wikipedia.org

2. Science & Vie, HS 268, septembre 2014

3. Encyclopaedia Britannica

4. www.cnrs.fr

5. revue pour la science

6. www.naturavox.fr

Images

1. mémoire botanique (sources : www.planetesante.ch/)

2. gare de triage (sources : wallfizz.com)

3. cerveau humain (souces : www.bougepourtaplanete.fr)