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Où suis-je, où vais-je ? Comment puis-je aller d'un point A à un point B et retrouver facilement mon chemin ? Ces questions ont trouvé un certain nombre de réponses grâce aux lauréats du prix Nobel de médecine 2014 : ces trois physiologistes ont découvert les bases cellulaires d'un système de géolocalisation interne situé dans le cerveau.
En 1971, John O'Keefe, un chercheur de l'University College de Londres, a découvert les premières cellules impliquées dans cette sorte de GPS interne. Il a enregistré des signaux de cellules nerveuses dans une partie du cerveau, l'hippocampehippocampe, chez des rats qui se déplaçaient librement dans une pièce. Il a alors trouvé que certaines cellules étaient activées quand l'animal occupait une certaine place dans l'environnement. Ces cellules de « positionnement » (« place cells ») construisaient une carte de l'environnement. Il en a conclu que l'hippocampe générait de nombreuses cartes. Ainsi la mémoire d'un environnement serait stockée sous la forme d'une combinaison d'activités de cellules de positionnement dans l'hippocampe.
Plus de 30 ans plus tard, en 2005, deux chercheurs norvégiens, May-Britt et Edvard Moser, ont découvert d'autres cellules associées au système de géolocalisation du cerveau : les « cellules grilles » (« grid cells ») qui permettent un positionnement précis. En construisant une carte des connexions de l'hippocampe chez des rats qui se déplaçaient dans une pièce, les deux chercheurs ont découvert une activité dans une partie du cerveau proche de l'hippocampe : le cortex entorhinal.
En 1971, John O’Keefe a découvert les premières cellules impliquées dans ce GPS interne. © Per Henning/NTNU, flickr, cc by 2.0
Un GPS perturbé dans la maladie d'Alzheimer
Les cellules grilles constituent un système qui permet la navigation dans l'espace. Avec d'autres cellules du cortex entorhinal qui reconnaissent la direction de la tête et les limites de la pièce, elles forment des circuits avec les cellules de positionnement de l'hippocampe. Les chercheurs ont ainsi décrit comment les cellules de positionnement et les cellules grilles travaillent ensemble pour permettre au cerveau de savoir où il se trouve et comment diriger un déplacement.
Des recherches récentes utilisant l'imagerie cérébrale, ainsi que des observations sur des patients subissant des chirurgieschirurgies du cerveau, ont apporté les preuves de l'existence de ces cellules chez les humains.
D'ailleurs, chez les patients souffrant de maladie d’Alzheimer, l'hippocampe et le cortex entorhinal sont souvent affectés à un stade précoce ; ces patients ont parfois tendance à perdre leur chemin ou à ne pas reconnaître leur environnement. Ces travaux pourraient permettre de mieux comprendre le mécanisme de perte de la mémoire spatiale chez les patients atteints par la maladie d'Alzheimermaladie d'Alzheimer.
