Un Code Neuronal Inédit dans l'Hippocampe Dévoilé pour Mesurer la Distance Parcourue

Des scientifiques ont récemment mis au jour un mécanisme jusqu'alors inconnu que le cerveau mobilise pour évaluer la distance parcourue. Ce processus repose sur une modification progressive de l'activité électrique des neurones, un phénomène baptisé intégration de trajet. Cette capacité est d'une importance capitale, car sa dégradation est fréquemment observée aux stades précoces de pathologies telles que la maladie d'Alzheimer, entraînant une désorientation significative chez les patients affectés.

L'équipe de recherche, affiliée à l'Institut des Neurosciences Max Planck en Floride (MPFI), situé à Jupiter, en Floride, a mené des expériences rigoureuses. Ils ont entraîné des souris dans un environnement virtuel dépourvu de repères externes. Cette contrainte obligeait les rongeurs à se fier exclusivement à leurs propres sensations motrices pour estimer avec précision la distance franchie. Les enregistrements des signaux électriques de milliers de neurones ont été effectués dans l'hippocampe, région cérébrale célèbre pour abriter les « cellules de lieu ». Parmi les chercheurs impliqués figuraient l'étudiant diplômé Rafael Heldmann et l'auteur principal, Xue-Song Wang, qui dirige l'équipe de recherche.

L'analyse des données a révélé une information fascinante : la majorité des neurones n'encodeaient ni un emplacement spécifique, ni un instant précis. Ils manifestaient plutôt l'un des deux schémas opposés d'activité croissante, directement corrélés à la distance parcourue. Une population de neurones commençait avec une fréquence de décharge élevée qui diminuait graduellement à mesure que la souris avançait. Inversement, un second groupe affichait une dynamique inverse, voyant son activité augmenter progressivement avec l'allongement du trajet. Ces deux formes d'activité ascendante constituent ensemble un code biphasique : un changement initial rapide signale le début du mouvement, suivi d'une pente plus lente servant au décompte de la distance parcourue.

La pertinence de ce mécanisme a été solidement établie lorsque les chercheurs ont utilisé l'optogénétique pour perturber le fonctionnement de ces circuits neuronaux spécifiques. Cette intervention a provoqué une défaillance dans la capacité des souris à juger correctement les distances. La publication, datée de la fin de l'année 2025, a permis de circonscrire les composantes cellulaires impliquées. Il a été précisé que les interneurones exprimant la somatostatine (SST) modulent le premier ensemble de neurones à activité croissante, tandis que les interneurones exprimant la parvalbumine (PV) régulent le second groupe.

Comprendre les rouages de la navigation spatiale revêt une importance fondamentale, car la diminution de la fonction d'intégration de trajet constitue souvent l'un des marqueurs les plus précoces de la maladie d'Alzheimer. L'Institut Max Planck en Floride, qui représente la première et unique institution de la Société Max Planck en Amérique du Nord, poursuit activement ses investigations sur la structure et les fonctions des circuits neuronaux. Les efforts futurs de l'équipe se concentreront sur l'élucidation détaillée de la genèse de ces schémas d'activité croissante. Une telle compréhension pourrait offrir une explication plus complète quant à la manière dont l'expérience immédiate se métamorphose en mémoire durable, un véritable tour de force de notre système nerveux.