Comment le cerveau décide de ce qu’il retient ?

Certains souvenirs s’évanouissent comme des météores; d’autres restent avec nous pendant quelques semaines et d’autres encore pour toute une vie. Comment le cerveau décide quels fixer ou laisser partir? Comment les traces jugées « dignes » parviennent-elles à s’imprimer de manière indélébile dans la mémoire? C’est l’une des questions clés des neurosciences et la réponse est encore lointaine. Cependant, une étude publiée dans Nature propose un modèle avancé et convaincant de ce processus.

Selon les conclusions des chercheurs de l’Université Rockefeller de New York, le processus qui permet à un souvenir de s’ancrer durablement dans le cerveau est progressif, implique plusieurs régions cérébrales et est géré par de multiples signaux moléculaires qui agissent comme des horloges, afin de réguler la durée de cette trace dans la mémoire.

Pour transformer un souvenir d’un flash éphémère en un bagage personnel, il ne s’agirait pas, en somme, d’un seul interrupteur marche/arrêt, comme cela avait été proposé par le passé; mais d’une série d’étapes successives au cours desquelles, à plusieurs reprises, la pertinence de ce souvenir est évaluée. Dans ces étapes, comme par effet de barrières progressives, les souvenirs les moins significatifs sont étiquetés comme à abandonner, tandis que les plus importants progressent vers des formes de mémoire à long terme.

Les auteurs de l’étude ont conçu un modèle expérimental en réalité virtuelle dans lequel, en faisant varier la fréquence à laquelle certaines expériences étaient proposées et répétées chez des souris, ils sont parvenus à décider quels souvenirs devaient s’inscrire de manière plus durable que d’autres dans leur cerveau.

À ce stade, en utilisant une plateforme fondée sur la technique d’édition génétique CRISPR, ils ont démontré que, en manipulant certaines molécules qui régulent l’expression des gènes dans le thalamus et dans le cortex, deux régions cruciales pour la mémoire, on obtenait un impact sur la durée des souvenirs individuels. Chaque molécule étudiée parvenait à influencer la durée d’un souvenir à un moment donné, et pour une durée différente.

Ce que les scientifiques ont découvert, c’est une « cascade de signaux moléculaires » qui se déploie avec le temps et dans différentes régions du cerveau: on peut les imaginer comme de nombreuses horloges, réglées sur des durées variées, qui « font avancer » certains souvenirs et en laissent d’autres de côté. Ceux qui s’activent tout de suite se désactivent tout aussi rapidement, tandis que ceux qui s’enclenchent ultérieurement restent actifs pour une durée plus longue.

Ces minuteries sont, en termes plus scientifiques, des régulateurs transcriptionnels, c’est-à-dire des protéines qui contrôlent l’expression génétique au niveau de la transcription de l’ARN. Les scientifiques en ont étudié trois en particulier: Camta1 s’assure que, après qu’un souvenir s’est formé dans l’hippocampe, il reste initialement fixé dans la mémoire.

Avec le passage du temps, un autre interrupteur, Tc4, s’active et apporte un soutien structurel pour prolonger la permanence de cette trace dans le cerveau. Encore plus loin, la protéine Ash1l peut rendre ce souvenir encore plus persistant.

Si l’une de ces étapes ne se produit pas, ce souvenir est destiné à se perdre. Comme on le voit, s’ancrer dans la mémoire à long terme est une question d’évaluations successives et d’ajustements continus. Cette découverte pourrait contribuer à la recherche sur les maladies qui impliquent une perte de mémoire, même s’il reste encore beaucoup à éclaircir: par exemple, qu’est-ce qui indique au cerveau quels souvenirs méritent d’être conservés et lesquels oublier?