L'Américain John O'Keefe et les Norvégiens May-Britt Moser et Edvard Moser ont découvert un système de navigation sophistiqué dans le cerveau humain, nous permettant de localiser précisément notre position, notre origine et notre destination.
John O'Keefe (États-Unis) et le couple norvégien May-Britt et Edvard Moser se voient décerner le Prix Nobel de physiologie ou médecine pour leur découverte d'un système de navigation cérébral avancé. Ce mécanisme repose sur des cellules nerveuses spécialisées : les cellules de lieu et les cellules de grille. Celles-ci génèrent des cartes mentales complètes, enregistrant notre position exacte, notre parcours et nos trajectoires futures.
Dans le film Memento (2001), le protagoniste Lenny souffre d'une lésion cérébrale lui causant une amnésie antérograde. Il ne peut former de nouveaux souvenirs au-delà de quelques minutes. Ce trouble, bien connu des neurologues, permet aux patients de se rappeler les événements antérieurs à la lésion, mais pas ceux qui suivent. Leur vie semble figée au moment du dommage.
Si l'hippocampe dysfonctionne, la formation de nouveaux souvenirs conscients devient impossible.
Chez Lenny, le problème provient vraisemblablement de lésions à l'hippocampe, structure profonde du cerveau essentielle à la mémoire. Cette région, et le cortex environnant, ne se contentent pas de dater les événements : elles suivent aussi nos déplacements spatiaux, fournissant un contexte vital pour ancrer les souvenirs. Ces découvertes, fruit de décennies de recherche, révèlent une élégance historique.
Comment le cerveau crée-t-il et stocke-t-il nos souvenirs autobiographiques ? Passionnant scientifiques, philosophes et écrivains depuis des siècles, ce mystère a été éclairci il y a un demi-siècle avec l'identification de l'hippocampe comme région clé. En 1953, le chirurgien William Scoville ôte une grande partie de cette structure chez le patient H.M. pour traiter ses crises épileptiques. Résultat : H.M. perd la capacité à former de nouveaux souvenirs conscients. Ce cas emblématique, corroboré par des études animales, confirme le rôle d'"encodeur" chronologique de l'hippocampe.
1. Les rats (et probablement les humains) possèdent des milliers de cellules cérébrales spécialisées, dites cellules de grille, qui trackent la position dans l'environnement.
2. Chaque cellule de grille projette un motif virtuel hexagonal et s'active aux sommets de ces triangles.
3. Lors des déplacements, plusieurs grilles signalent la position et le trajet suivi.
4. Localisées près de l'hippocampe (centre de la mémoire), ces cellules fournissent les données spatiales nécessaires à la formation de souvenirs autobiographiques contextualisés.
Dans les années 1970, John O'Keefe et Jonathan Dostrovsky, à l'University College de Londres, découvrent les cellules de lieu dans l'hippocampe : ces neurones s'activent à des emplacements spécifiques chez le rat, libérant des impulsions électriques uniquement là. Des observations similaires existent chez d'autres espèces, y compris l'humain.
Ces résultats inspirent O'Keefe et Lynn Nadel (Université de l'Arizona) à postuler que l'hippocampe abrite une "carte cognitive" environnementale, organisant expériences par lieux et contextes pour un rappel ultérieur.
Ce modèle, débattu pendant des années, gagne en consensus : l'hippocampe fournit un contexte spatial à la mémoire épisodique, distinguant événements par leur cadre spatio-temporel.
Mais comment ?
Malgré des recherches approfondies, les mécanismes précis restaient flous, notamment les inputs vers l'hippocampe. Le cortex entorhinal, adjacent, semblait encoder l'espace avec moins de précision.
Cette vision est bouleversée par la découverte des cellules de grille dans le cortex entorhinal médian, par May-Britt et Edvard Moser (Université norvégienne de sciences et technologies). Contrairement aux cellules de lieu (uniques), les cellules de grille s'activent sur un motif hexagonal régulier, comme des tuiles espacées uniformément couvrant l'espace.
Imaginez tasser des assiettes rondes au sol pour minimiser leur nombre : le motif hexagonal optimal émerge. Chaque cellule de grille s'active aux centres espacés régulièrement. Des cellules voisines chevauchent des grilles similaires mais décalées.
Les Moser concluent : ces cellules forment un système mis à jour en continu, indépendamment des sens, fournissant à l'hippocampe les bases spatiales pour les cellules de lieu contextualisées.
Cette avancée, l'une des plus remarquables en neurosciences, révèle une régularité géométrique parfaite dans l'activité neuronale.
Elle ouvre des modélisations réalistes des calculs hippocampiques, transformant grilles générales en cartes spécifiques aux environnements. Elle confirme aussi la construction cognitive pure de représentations spatiales, calibrées mais indépendantes des stimuli sensoriels.
Perspectives futures
Les cellules de grille pourraient permettre, via le suivi des mouvements, une mise à jour constante de la carte interne, transmise à l'hippocampe pour enrichir les souvenirs d'un contexte riche – capacité perdue par Lenny dans Memento.
Cette découverte suscite un enthousiasme majeur. De futures études sur cellules de grille et cortex entorhinal pourraient élucider les mécanismes de notre mémoire personnelle, fondement de notre identité.
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