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On a créé des souvenirs artificiels de peur chez des souris !

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Deux études, publiées à un jour d'intervalle, montrent comment créer des souvenirs de manière artificielle chez des souris. Un sentiment de peur a pu être déclenché chez des rongeurs, sans situation de stress, grâce à l'optogénétique. Étonnant !

Avec des technologies adaptées, il est possible de créer des souvenirs artificiels. Cette idée de la conservation de la mémoire dans des régions spécifiques est soutenue depuis les années 1940 par un neurochirurgien américain, Wilder Penfield, qui ravivait des souvenirs (odeur de biscuit par exemple) chez certains simplement en stimulant électriquement certaines régions du cerveau. © Emily Evans, Wellcome Images, Flickr, cc by nc nd 2.0

On pourrait croire qu'on nage en pleine science-fiction. Pourtant non. On peut aussi penser au film Eternal sunshine on the spotless mind dans lequel les souvenirs du personnage incarné par Jim Carrey s'effacent petit à petit. Cette fois, la réalité a proposé l'inverse : des scientifiques sont parvenus à créer artificiellement des souvenirs, liés à la peur, chez des souris

Cette prouesse, on la doit à deux équipes de chercheurs qui ont travaillé indépendamment avec différentes méthodes, aboutissant à un résultat analogue. L'un de ces travaux a été publié sur le site de la revue Nature le 22 mars, tandis que le second est paru le lendemain dans Science.

L’optogénétique fait la lumière sur la peur

Commençons donc dans l'ordre chronologie. Dans Nature, des scientifiques du MIT ont utilisé une technique ultramoderne appelée optogénétique, alliant l'optique à la génétique. Des souris génétiquement modifiées produisent certains neurones exprimant une protéine, la channelrhodopsine, qui active les cellules du cerveau lorsqu'elle est soumise à un rayonnement lumineux bleu.

Pour cette étude, les souris produisaient cette molécule particulière lors des processus de mémorisation. Les scientifiques déposaient les rongeurs dans une boîte qui leur était jusque-là inconnue, permettant à l'animal de mémoriser les lieux et les événements qui y sont liés. La channelrhodopsine avait le temps d'agir. Pendant ce laps de temps, les chercheurs envoyaient une décharge électrique à l'animal de manière à engendrer chez lui des souvenirs de peur.

Le lendemain, la souris, équipée de fibres optiques reliées à son cerveau, était placée dans une autre boîte, dans laquelle elle n'avait aucune raison d'être effrayée. Cependant, dès lors que la lumière bleue apparaissait, les animaux se figeaient complètement, paralysés par la peur. En réactivant artificiellement les neurones impliqués dans la mémorisation des événements effrayants de la veille, on induisait la terreur chez des souris, dans un environnement pourtant tranquillisant.

Une fois les lumières éteintes, les rongeurs reprenaient leur exploration habituelle au bout de quelques minutes, preuve qu'ils étaient de nouveau en confiance. Bel exemple de manipulation comportementale !

On a recréé des souvenirs liés à la peur chez des souris. Pourquoi avoir choisi un sentiment négatif ? Parce que la crainte se manifeste par un comportement spécifique qu'il est facile d'observer et qui permet de vérifier le fonctionnement de la technique : l'immobilisation. © Rama, CC

En observant les neurones activés, les chercheurs ont pu mettre en évidence que seulement 2 % des cellules de l'hippocampe étaient impliqués. Ainsi, en stimulant un petit nombre de cellules nerveuses, ils ont pu aboutir à un comportement complexe.

Mémoire synthétique : les souvenirs n’interfèrent pas entre eux

Dans le travail publié dans Science, il s'agissait encore de souris génétiquement modifiées, mais pour exprimer une autre molécule (le récepteur DREADD) dans les neurones actifs pendant les processus de formation de la mémoire sensorielle. En administrant un médicament qui se lie à cette molécule, ils sont capables de réactiver spécifiquement ces cellules nerveuses.

Dans cette expérience, les chercheurs du Scripps Research Institute (États-Unis) ont d'abord placé des souris dans un environnement tout blanc, sans odeur particulière. On laissait les rongeurs s'imprégner de ce milieu afin que leur mémoire soit marquée par le récepteur DREADD. Ensuite, on déplaçait les animaux dans un autre environnement, avec des murs à carreaux noirs et blancs, un sol quadrillé et une odeur fruitée. On donnait le médicament aux souris de manière à raviver les souvenirs de la pièce blanche, puis une décharge électrique était envoyée.

En temps normal, les souris auraient dû adopter le comportement d'immobilisation dès lors qu'on les remettait dans la boîte noire et blanche, puisque c'est là que leur intégrité physique avait été atteinte. Or cela n'a pas été le cas. La peur s'est manifestée seulement avec l'administration du médicament. Autrement dit, les souvenirs de la boîte blanche devaient aussi être activés alors même qu'elles ne s'y trouvaient pas.

Cette réaction si particulière amène les scientifiques à penser qu'en procédant ainsi, les souris ont créé une mémoire synthétique, les plongeant dans un troisième environnement, un hybride des deux autres, qui devenait source d'angoisses.

Pour Mark Mayford, qui a supervisé les opérations, cette découverte très importante suggère qu'il existe deux groupes différents de neurones encodant chaque mémoire, et qu'ils n'interfèrent pas l'un avec l'autre.