Pourquoi certains souvenirs s’ancrent-ils et d’autres s’évanouissent ?
Certaines expériences nous marquent à vie, tandis que d’autres disparaissent avant même le lever du soleil. Comment expliquer ce tri opéré par notre cerveau ? Une nouvelle étude suggère que la réponse pourrait se trouver non pas dans l’émotion ou la répétition, mais dans une simple poussée d’énergie au moment crucial.
Des chercheurs ont en effet découvert un mécanisme fascinant : en prolongeant légèrement l’activation des mitochondries, les structures qui produisent de l’énergie à l’intérieur de nos neurones, il est possible de transformer un souvenir fugace en une mémoire durable. Cette découverte place l’énergie cérébrale au cœur du processus de mémorisation, bien au-delà de son simple rôle de carburant de fond.
En parvenant à étirer un signal naturel de calcium dans les cellules nerveuses, l’équipe de scientifiques a réussi à stimuler la production d’énergie cellulaire à un instant critique. Le résultat est saisissant : les animaux testés ont pu former des souvenirs à long terme après un unique événement d’apprentissage. Le timing de la production d’énergie pourrait donc être l’un des facteurs décisifs qui déterminent quels souvenirs nous conserverons.
Prolonger le sursaut énergétique : une intervention ciblée
Au sein des neurones impliqués dans la mémoire, le processus est normalement bref. Les mitochondries absorbent du calcium lorsque la cellule est active, puis le relâchent rapidement, ramenant la production d’énergie à son niveau de base. L’équipe de Jaime de Juan-Sanz, de l’Institut du Cerveau de Paris (ICM), a démontré que ralentir cette phase de libération permettait au calcium de s’attarder, maintenant ainsi une production d’énergie élevée bien au-delà de l’explosion d’activité initiale.
L’astuce ne consistait pas à inonder les cellules avec plus de calcium, mais simplement à prolonger un signal naturel qui, d’ordinaire, s’estompe en quelques secondes. Pour y parvenir, les chercheurs ont ciblé une voie de sortie du calcium qui met fin à la production de carburant mitochondrial. Cette voie dépend d’une protéine nommée LETM1, dont le rôle est précisément d’évacuer le calcium des mitochondries pour les ramener à leur état de repos.
En supprimant l’action de la protéine LETM1, ils ont donc freiné la sortie du calcium. Les mitochondries sont restées stimulées plus longtemps, même après que les neurones ont cessé de s’activer. Grâce à ce calcium persistant, des enzymes clés sont demeurées actives, continuant de convertir le carburant en ATP, la molécule que les cellules utilisent pour accomplir leur travail. Cet ATP supplémentaire n’a pas rendu toutes les pensées plus rapides, mais il a fourni l’énergie soutenue nécessaire pour que certaines étapes de la consolidation de la mémoire puissent s’achever.
Une découverte validée chez l’insecte et le mammifère
L’effet de cette manipulation a d’abord été observé chez les mouches du vinaigre. Normalement, lorsqu’on associe une odeur à une légère punition, le souvenir de cette leçon s’estompe en quelques heures et disparaît en moins d’une journée. Mais lorsque l’équipe a ciblé les neurones du corps pédonculé – les cellules qui stockent les souvenirs olfactifs chez la mouche –, une seule leçon a suffi pour créer un souvenir qui a duré plus de 24 heures.
Habituellement, seules des sessions d’entraînement espacées forcent les mouches à investir dans un stockage à long terme. Ici, la simple stimulation de la production d’énergie a permis d’obtenir une mémoire durable après une unique session. Forts de ce succès, les chercheurs ont testé le même mécanisme chez des souris. Des animaux assoiffés ont été entraînés à éviter une odeur associée à une injection provoquant la nausée.
Dix jours plus tard, les souris dont la protéine LETM1 avait été supprimée évitaient toujours l’odeur sanctionnée. En revanche, les animaux du groupe témoin buvaient indifféremment aux deux bouteilles. Fait important, la locomotion et la consommation d’eau des souris modifiées sont restées normales, ce qui a permis d’écarter un simple changement de motivation. L’observation d’une extension de la mémoire identique chez les insectes et les mammifères suggère l’existence d’un système de contrôle énergétique partagé et conservé au cours de l’évolution.
Le coût énergétique d’un souvenir à long terme
Tous les types de mémoire n’ont cependant pas été affectés par cette manipulation. Les souvenirs de courte durée, qui s’effacent normalement en quelques heures, ont continué de suivre leur cours habituel, même lorsque les mitochondries retenaient le calcium plus longtemps pendant l’apprentissage. La raison est simple : le stockage à long terme est un processus coûteux.
Il nécessite des heures de travail cellulaire supplémentaire, incluant la production de nouvelles protéines et la réorganisation des connexions synaptiques. Cet effort prolongé exige une énergie soutenue que le sursaut initial ne suffit pas toujours à fournir. Comme l’explique Jaime de Juan-Sanz : « Il semble que notre manipulation n’améliore pas toutes les formes de mémoire de manière indiscriminée, mais spécifiquement celles qui nécessitent un investissement énergétique soutenu ».
Pour mettre cela en perspective, il faut savoir que le cerveau humain, bien qu’il ne représente qu’environ 2% du poids corporel au repos, consomme près de 20% de l’énergie totale du corps. Les neurones pompent constamment des ions, recyclent des molécules de signalisation et réinitialisent leurs connexions. Cette étude suggère que l’énergie n’est pas qu’un simple carburant de fond, mais qu’elle pourrait agir comme un véritable gardien, décidant quelles expériences méritent l’investissement nécessaire pour devenir un souvenir durable.
Un espoir prometteur, mais un chemin encore long et complexe
Malgré ces résultats encourageants, la voie vers une application humaine est encore semée d’embûches. Une accumulation excessive de calcium à l’intérieur des mitochondries peut endommager les neurones, ce qui signifie que toute tentative de prolonger ce signal doit rester dans des limites de sécurité strictes. De plus, la protéine LETM1 est également impliquée dans le syndrome de Wolf-Hirschhorn, une maladie génétique rare, ce qui lie directement cette cible moléculaire à des risques pour la santé humaine.
Il est crucial de noter que cette étude a eu recours à la suppression génétique, et non à un médicament, ce qui ne trace pas de voie claire vers des pilules pour améliorer la mémoire. Des tests minutieux devront être menés à l’ICM pour déterminer précisément quand un surplus d’énergie est bénéfique, quand il devient nocif, et quels circuits cérébraux peuvent tolérer un tel changement. L’idéal serait de pouvoir activer ce sursaut énergétique uniquement lors de moments clés, puis de laisser les mitochondries revenir à leur état normal.
Une piste explorée est l’optogénétique, une technique permettant de contrôler des cellules avec des protéines sensibles à la lumière, afin d’activer ou de pauser les signaux de calcium mitochondriaux dans des neurones sélectionnés. Publiés dans la revue Nature Metabolism, ces travaux remettent en question nos anciennes hypothèses sur les limites de l’apprentissage et offrent un nouvel outil pour tester comment l’énergie cellulaire définit les frontières de notre mémoire.
Selon la source : earth.com
Le secret des souvenirs tenaces ? Une simple question d’énergie cérébrale
