Pourquoi certains souvenirs durent toute une vie tandis que d’autres s’estompent rapidement
Chaque jour, le cerveau transforme les impressions passagères, les étincelles créatives et les expériences émotionnelles en souvenirs durables qui façonnent notre identité et guident nos décisions. Une question centrale en neurosciences est de savoir comment le cerveau détermine quelles informations méritent d’être stockées et combien de temps ces souvenirs doivent rester.
Des découvertes récentes montrent que les souvenirs à long terme se forment grâce à une séquence de mécanismes moléculaires de synchronisation qui s’activent dans différentes parties du cerveau. En utilisant un système comportemental de réalité virtuelle chez la souris, les scientifiques ont identifié des facteurs de régulation qui aident à déplacer les souvenirs vers des états de plus en plus stables ou leur permettent de s’estomper complètement.
Une étude publiée dans Nature met en évidence comment plusieurs régions du cerveau travaillent ensemble pour réorganiser les souvenirs au fil du temps, avec des points de contrôle qui aident à évaluer l’importance de chaque souvenir et sa durabilité.
“Il s’agit d’une révélation clé car elle explique comment nous ajustons la durabilité des souvenirs”, déclare Priya Rajasethupathy, directrice du laboratoire familial Skoler Horbach de dynamique neuronale et de cognition. “Ce que nous choisissons de retenir, c’est un processus en constante évolution plutôt qu’un simple appui sur un interrupteur.”
Aller au-delà du modèle de mémoire classique
Pendant de nombreuses années, les chercheurs se sont concentrés sur deux centres principaux de la mémoire : l’hippocampe, qui soutient la mémoire à court terme, et le cortex, censé stocker les souvenirs à long terme. On pensait que ces souvenirs à long terme se trouvaient derrière des interrupteurs biologiques.
“Les modèles existants de mémoire dans le cerveau impliquaient des molécules de mémoire de type transistor qui agissent comme des interrupteurs marche/arrêt”, explique Rajasethupathy.
Cette vision plus ancienne suggérait qu’une fois qu’un souvenir était marqué pour un stockage à long terme, il persisterait indéfiniment. Bien que ce cadre ait fourni des informations utiles, il n’explique pas pourquoi certains souvenirs à long terme durent des semaines alors que d’autres restent vifs pendant des décennies.
Une voie clé reliant la mémoire à court et à long terme
En 2023, Rajasethupathy et ses collègues ont décrit un circuit cérébral qui relie les systèmes de mémoire à court et à long terme. Un élément central de cette voie est le thalamus, qui aide à déterminer quels souvenirs doivent être conservés et les dirige vers le cortex pour une stabilisation à long terme.
Ces découvertes ont ouvert la porte à des questions plus profondes : qu’arrive-t-il aux souvenirs une fois qu’ils quittent l’hippocampe, et quels processus moléculaires décident si un souvenir devient durable ou disparaît ?
Des expériences de réalité virtuelle révèlent la persistance de la mémoire
Pour étudier ces mécanismes, l’équipe a construit une configuration de réalité virtuelle permettant aux souris de former des souvenirs spécifiques. “Andrea Terceros, postdoctorante dans mon laboratoire, a créé un modèle comportemental élégant qui nous a permis d’ouvrir ce problème d’une nouvelle manière”, explique Rajasethupathy. “En faisant varier la fréquence à laquelle certaines expériences étaient répétées, nous avons pu amener les souris à mieux se souvenir de certaines choses que d’autres, puis à examiner le cerveau pour voir quels mécanismes étaient corrélés à la persistance de la mémoire.”
La corrélation à elle seule ne pouvait pas répondre aux questions clés, c’est pourquoi Céline Chen, co-responsable de l’étude, a créé une plateforme de criblage basée sur CRISPR pour modifier l’activité des gènes dans le thalamus et le cortex. Cette approche a montré que la suppression de certaines molécules modifiait la durée des souvenirs et que chaque molécule fonctionnait selon sa propre échelle de temps.
Guide des programmes chronométrés Stabilité de la mémoire
Les résultats indiquent que la mémoire à long terme ne repose pas sur un seul interrupteur marche/arrêt, mais sur une séquence de programmes de régulation génétique qui se déploient comme des minuteries moléculaires dans le cerveau.
Les minuteries anticipées s’activent rapidement mais s’estompent rapidement, permettant aux souvenirs de disparaître. Les minuteries ultérieures s’activent plus progressivement, donnant aux expériences importantes le soutien structurel nécessaire pour persister. Dans cette étude, la répétition a servi de substitut à l’importance, permettant aux chercheurs de comparer des contextes fréquemment répétés avec ceux observés seulement occasionnellement.
L’équipe a identifié trois régulateurs transcriptionnels essentiels au maintien de la mémoire : Camta1 et Tcf4 dans le thalamus, et Ash1l dans le cortex cingulaire antérieur. Ces molécules ne sont pas nécessaires à la formation de la mémoire initiale mais sont cruciales pour sa préservation. La perturbation de Camta1 et Tcf4 a affaibli les connexions entre le thalamus et le cortex et provoqué une perte de mémoire.
Selon le modèle, la formation de la mémoire commence dans l’hippocampe. Camta1 et ses cibles en aval aident à conserver cette mémoire précoce intacte. Au fil du temps, Tcf4 et ses cibles s’activent pour renforcer l’adhésion cellulaire et le soutien structurel. Enfin, Ash1l promeut des programmes de remodelage de la chromatine qui renforcent la stabilité de la mémoire.
“À moins que vous ne promouviez vos souvenirs sur ces minuteries, nous pensons que vous êtes prêt à les oublier rapidement”, explique Rajasethupathy.
Mécanismes de mémoire partagée en biologie
Ash1l fait partie d’une famille de protéines appelées histones méthyltransférases, qui aident à maintenir des fonctions de type mémoire dans d’autres systèmes. “Dans le système immunitaire, ces molécules aident l’organisme à se souvenir des infections passées ; au cours du développement, ces mêmes molécules aident les cellules à se rappeler qu’elles sont devenues un neurone ou un muscle et à maintenir cette identité à long terme”, explique Rajasethupathy. “Le cerveau pourrait réutiliser ces formes omniprésentes de mémoire cellulaire pour soutenir les mémoires cognitives.”
Ces découvertes pourraient éventuellement aider les chercheurs à lutter contre les maladies liées à la mémoire. Rajasethupathy suggère qu’en comprenant les programmes génétiques qui préservent la mémoire, les scientifiques pourraient être en mesure de rediriger les voies de la mémoire autour des régions cérébrales endommagées dans des conditions telles que la maladie d’Alzheimer. “Si nous connaissons les deuxième et troisième zones importantes pour la consolidation de la mémoire et que les neurones meurent dans la première zone, nous pourrons peut-être contourner la région endommagée et laisser les parties saines du cerveau prendre le relais”, dit-elle.
Étapes suivantes : décodage du système de minuterie de mémoire
L’équipe de Rajasethupathy vise maintenant à découvrir comment ces minuteries moléculaires sont activées et ce qui détermine leur durée. Cela inclut d’étudier comment le cerveau évalue l’importance d’un souvenir et décide combien de temps il doit durer. Leurs travaux continuent de pointer vers le thalamus comme plaque tournante de ce processus décisionnel.
“Nous souhaitons comprendre la vie d’une mémoire au-delà de sa formation initiale dans l’hippocampe”, explique Rajasethupathy. “Nous pensons que le thalamus et ses flux parallèles de communication avec le cortex jouent un rôle central dans ce processus.”
