Nous suivre Industrie Pharma

Profiter du sommeil pour créer des souvenirs

Aurélie Dureuil

Sujets relatifs :

, ,

Des chercheurs d'une unité mixte CNRS-ESPCI ont réussi à créer des souvenirs pendant le sommeil de souris. Une avancée dans la compréhension du fonctionnement du cerveau.

Qui n'a jamais entendu ce conseil : apprends tes leçons avant de te coucher pour mieux les retenir ? Ce conseil de grand-mère se trouve aujourd'hui confirmé par les recherches de l'équipe de Karim Benchenane, du laboratoire Plasticité du Cerveau, unité mixte CNRS-ESPCI. L'équipe Mémoire, oscillations et états de vigilance s'est intéressée à la mémoire pendant la phase de sommeil. « Quand on enregistre une activité électrique dans le cerveau, on s'aperçoit que le cerveau oscille. Or, la période où les oscillations sont les plus importantes, c'est dans les phases de sommeil », indique Karim Benchenane. Il rappelle les phases identifiées dans la mémorisation d'une information : l'encodage (pendant l'éveil), le stockage, la consolidation puis le rappel des informations. « Énormément de travaux suggèrent que la phase de consolidation se fait en partie pendant le sommeil », précise-t-il. D'où le fameux conseil de grand-mère.

Pour leur étude, les chercheurs se sont par ailleurs trouvé confrontés à la grande complexité du cerveau et aux différentes sortes de mémoire. « Il y a notamment la mémoire déclarative qui se base sur le rappel conscient, qui peut être transmise par la parole et qui dépend d'une structure cérébrale appelée hippocampe », précise Karim Benchenane. Cela concerne par exemple le récit de la journée écoulée. Puis il y a les mémoires non déclaratives. « Elles dépendent d'autres structures cérébrales : motrice, automatique... », indique le directeur de l'équipe Mémoire, oscillations et états de vigilance. Les chercheurs se sont alors concentrés sur les cellules intervenant dans la mémoire des lieux. « En enregistrant l'activité des neurones hippocampiques, nous sommes capables de savoir où l'individu se trouve dans l'environnement. Pour cette raison, ces neurones sont appelés cellules de lieu. Nous avons montré que si on fait apprendre à la souris une trajectoire dans un labyrinthe pendant la journée, pendant son sommeil, les cellules de lieu sont réactivées. La souris rejoue ces informations pendant certaines oscillations que nous enregistrons dans l'hippocampe. Ces oscillations ont la particularité d'être très rapides et très courtes, de l'ordre de 100 ms. Ce qui rappelle la compression temporelle observée pendant les rêves », souligne Karim Benchenane. Jusqu'à présent cependant, ces réactivations avaient été identifiées mais seules des corrélations permettaient de suggérer leur importance dans la consolidation de la mémoire et la localisation des cellules de lieu dans le cerveau.

Les chercheurs de l'équipe CNRS-ESPCI ont voulu démontrer ces corrélations. Ils ont développé une interface « cerveau-machine » afin de détecter, en temps réel, la cellule de lieu qui code pour un endroit A. Pendant la phase d'éveil, la souris explore un environnement avec ce lieu A, sans recevoir de récompense. Les chercheurs ont ensuite profité du sommeil de l'animal pour lui délivrer des stimulations électriques de la région du cerveau associée aux récompenses à chaque fois que la cellule du lieu A s'active. Ainsi, quand la souris consolide les informations de sa journée et plus particulièrement l'information spatiale du lieu A, une information de récompense s'ajoute à ses souvenirs. Et au moment du réveil, l'animal va directement au lieu A, s'attendant à une récompense. « Alors qu'il fallait en moyenne 30 secondes pour aller au lieu A avant le sommeil, ce délai est passé à 10 secondes après », précise le chercheur qui ajoute : « Nous avons soumis plusieurs souris à ce test avec des stimulations différentes de la zone du plaisir (dopaminergique). Plus la récompense est forte, plus la mémoire l'est ». Autre observation de son équipe : « lorsque l'animal se réveille et se dirige vers le lieu A, il s'attend à une récompense. Voyant dans la phase d'éveil qu'il ne reçoit pas de récompense, petit à petit, il cesse de s'y diriger ». Karim Benchenane se félicite ainsi des résultats obtenus. « Nous avons établi une association entre une activité de neurones et de lieu dans l'espace physique. Nous avons également montré que lorsque les neurones émettent une décharge pendant le sommeil continu, cela induit une information spatiale. Enfin, nous sommes capables de réaliser un apprentissage complexe pendant le sommeil ».

Son équipe se penche maintenant sur le mécanisme dans le cerveau afin de mieux comprendre le lien entre l'hippocampe et le système dopaminergique, mis en cause dans la notion de récompense. « Nous n'avons pas vu d'effets directs des stimulations des fibres dopaminergiques sur l'hippocampe. Nous supposons qu'il y a une 3e structure qui fait le lien », indique Karim Benchenane. Une autre voie de recherche concerne des applications thérapeutiques pour l'humain. Le directeur de l'équipe entend « essayer de proposer des solutions de traitements du stress post-traumatique. Il faudrait être capable d'identifier pendant le sommeil, le moment où le patient repense à ces moments liés au traumatisme. Nous ne pourrions cependant pas travailler avec un système de récompense ». « Nous pensons également développer des interfaces cerveau-machine pour traiter les insomnies », ajoute Karim Benchenane. Les résultats publiés dans Nature Neuroscience ouvrent donc la voie à de nouvelles recherches à plus long terme.

Bienvenue !

Vous êtes inscrit à la news Industrie Pharma

Nous vous recommandons

Un gel fait passer la culture de neurones à la 3D

Un gel fait passer la culture de neurones à la 3D

Une équipe du CNRS et de l'Inserm a développé un gel facilitant la culture cellulaire des neurones. Une découverte qui pourrait ouvrir de nouvelles voies de recherche, jusqu'à présent[…]

09/07/2018 | NeurologieCellules souches
La start-up qui veut réparer l'oreille cassée

La start-up qui veut réparer l'oreille cassée

Au coeur des sites d'Amgen en Nouvelle-Angleterre

Au coeur des sites d'Amgen en Nouvelle-Angleterre

Comment un simple polymère aide à réparer le vivant

Comment un simple polymère aide à réparer le vivant

Plus d'articles