Les trois chercheurs couronnés lundi par le Nobel de médecine ont élucidé les mécanismes complexes à l'oeuvre dans le cerveau pour se repérer dans l'espace, fonction essentielle à la vie quotidienne et parmi les premières touchées dans la maladie d'Alzheimer. A l'instar du système de géolocalisation GPS qui permet de s'orienter grâce à l'analyse des signaux venus de satellites, le chercheur américano-britannique John O'Keefe et le couple de Norvégiens May-Britt et Edvard Moser ont découvert les circuits du cerveau qui agissent comme un "GPS interne".
L'hippocampe, centre de stockage
En 1971, "John O'Keefe a découvert l'existence d'un endroit dans notre cerveau, l'hippocampe, où sont stockées des cartes de notre environnement", explique Michel Thiebaut de Schotten, chercheur en neurosciences à l'Inserm et à l'Institut du cerveau et de la moelle (ICM) à Paris.
Ces neurones de l'hippocampe, connus sous le terme de "cellules de lieu" entrent en action pour analyser les informations reçues et déterminer le positionnement de l'individu, tout comme le ferait le logiciel d'un boîtier GPS en analysant les données satellitaires.
La structure de l'hippocampe où se trouvent ces cellules de lieu, est aussi spécialisée dans la mémoire: on sait où on est et on s'en souvient.
Une étude a d'ailleurs montré que la taille de l'hippocampe chez les chauffeurs de taxi londoniens était proportionnelle au nombre d'années travaillées.
Le cortex entorhinal, repère de cellules podomètres
Trente-quatre ans après les expériences de John O'Keefe, May-Britt et Edvard Moser ont complété ces travaux en découvrant d'autres cellules situées dans une région cérébrale voisine de l'hippocampe, le cortex entorhinal, "qui permettent de savoir où nous nous trouvons sur la carte" poursuit Michel Thiebaut de Schotten. Il s'agit là de "l'équivalent du petit point rouge qui bouge sur la carte du GPS".
Baptisées "cellules de grilles", ces cellules découvertes en 2005 par le couple norvégien agissent comme des sortes de podomètres, capables de donner la distance parcourue par l'individu, explique la chercheuse Laure Rondi-Reig du laboratoire du CNRS, Neurosciences Paris-Seine.
May-Britt Moser, Edvard I Moser et un cerveau. AFP / GEIR MOGEN / NTNU
Et quand les deux marchent ensemble...
"La combinaison des deux types de cellules permet de se localiser à tout moment dans l'espace", souligne Laure Rondi-Reig. Un des enjeux de la recherche actuelle est d'ailleurs de comprendre comment ces deux types de cellules interagissent.
Fonction vitale
La capacité à s'orienter dans l'espace est une qualité que les hommes et les animaux "utilisent tous les jours pour se déplacer dans leur environnement et pour survivre", souligne Etienne Save, directeur de recherche CNRS au Laboratoire de neurosciences cognitives, basé à Marseille.
"Fonction essentielle et vitale pour n'importe quel animal", les mécanismes de l'orientation ont pourtant longtemps représenté un "trou noir" pour les chercheurs alors que cette activité cérébrale conditionne "directement" le comportement, souligne Philippe Vernier, directeur de l'Institut de neurobiologie Alfred Fessard, basé à Gif-sur-Yvette, près de Paris.
Le chercheur américano-britannique John O'Keefe (au centre) et le couple de Norvégiens May-Britt et Edvard Moser. AFP /ADRIAN DENNIS/NED ALLEY/TOBIAS HASE/DPA/NTB
Quel débouchés?
Les débouchés des recherches, primées par le Nobel, sont à chercher du côté des maladies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer qui affectent une part grandissante de la population mondiale: 25 millions aujourd'hui et le double dans 20 ans, selon l'OMS.
"Le mécanisme de l'orientation spatiale est l'une des premières capacités à être altérées dans la maladie d'Alzheimer" souligne Etienne Save.
Une bonne connaissance des mécanismes cérébraux de l'orientation permettra "d'abord de mettre au point des tests comportementaux pour détecter les déficits chez ces patients", souligne le chercheur. Mais "on est encore loin de faire un lien entre l'activité de ces neurones et la maladie", tempère-t-il.
Pour Edvard Moser, ces recherches pourraient "bénéficier dans dix ou 20 ans aux malades d'Alzheimer" et "aider à long terme à comprendre comment le cerveau fonctionne en général".
