Les neurones ont-ils une mémoire ?

Publié le : 03 décembre 202019 mins de lecture

L’humanité connaît une augmentation de l’espérance de vie à la naissance, sans précédent. En 1900, la durée de vie moyenne dans l’Europe développée était de 45 ans. Aujourd’hui, il est d’environ 80 dans plusieurs pays. Dans les 5 millions d’années d’histoire de l’Homo sapiens, cela n’est jamais arrivé : en seulement 100 ans, la durée de vie moyenne de l’espèce a presque doublé. Ce record vous rend curieux : combien de temps les enfants vivront-ils ? Et les petits-enfants, alors ?

Les termes qui divisent la science

Un premier courant de pensée de scientifiques considère qu’il existe une limite de durée pour le corps humain. Selon cette optique, la durée de vie moyenne de la population des pays industrialisés sera d’environ 85 ans.

Ces scientifiques sont arrivés à cette conclusion en analysant les taux de mortalité associés aux principales maladies modernes. La conclusion était pessimiste : même en mettant fin aux décès dus au cancer, aux maladies cardiovasculaires et au diabète. La durée de vie moyenne de l’humanité dépasserait 95 ou 100 ans.

Un deuxième groupe de scientifiques concluent qu’il n’y a pas de limite inhérente à la durée de la vie humaine. En comptant sur les progrès scientifiques à venir, un enfant né aujourd’hui peut vivre 100 ou 110 ans, voire plus.

La discussion entre les deux courants est loin d’être académique. Elle dépend de l’avenir des politiques sociales des pays. Aux États-Unis, en 1990, pour 100 travailleurs âgés de 18 à 64 ans, il y avait 20 retraités de plus de 65 ans. Si les projections sont correctes, avec l’augmentation de la longévité, les mêmes 100 travailleurs devront payer la retraite de 36 retraités en 2050.

Si les prévisions les plus optimistes sont correctes, l’humanité pourrait vivre plus de 100 ans et recevoir régulièrement son salaire mensuel. Dans ce cas, il sera essentiel d’investir dans l’amélioration de la qualité de vie des personnes âgées. À cette fin, vous pouvez réduire le nombre de calories ingérées, augmenter l’activité physique et éviter de nombreuses maladies évitables. Mais comment préserver la mémoire et l’agilité intellectuelle ? Comment maintenir l’intégrité du système nerveux central ?

La réponse viendra après une explication scientifique de base.

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La mort des neurones

En 1955, H. Brody a publié la première étude à New York qui soutenait la conviction que les neurones sont détruits au fil des ans. Il a fallu vingt cerveaux d’individus dont l’âge variait de quelques mois à 95 ans. Elle a fait des coupes histologiques de ces cerveaux, les a colorés avec une substance qui laisse les neurones bien visibles et les a comptés numériquement. Brody a constaté une perte significative de neurones avec l’âge, dans les zones essentielles au maintien de la capacité de planification et dans les centres qui contrôlent la perception des stimuli sensoriels.

Des études ultérieures ont montré que dans le cortex cérébral jusqu’à 40 neurones disparaissent avec l’âge. Dans les centres liés à la genèse et au contrôle des émotions, la perte atteindrait 25 à 50 %.

Avec l’avènement des techniques les plus modernes d’obtention d’images radiologiques, telles que la tomographie assistée par ordinateur et l’imagerie par résonance magnétique, il a été possible d’obtenir des radiographies claires du système nerveux central. En utilisant cette technologie, plusieurs auteurs ont documenté la réduction du volume du cerveau avec l’âge.

En 1992, S. Rapoport, de l’Institut national sur le vieillissement, étudiant la résonance cérébrale chez les hommes de différents âges, a conclu que le volume total du cerveau diminue de 10 % chez les hommes de plus de 60 ans, par rapport au groupe des 25 ans ou moins. M. Rapoport et son groupe ont déclaré que les images obtenues suggèrent une réduction des dimensions de la matière grise, la couche du cerveau où se trouvent les corps des neurones. Ces dernières ressemblent à des araignées, avec un corps central et de nombreuses longues pattes, appelées axones, qui établissent des connexions à distance avec d’autres neurones.

Le dogme selon lequel les neurones meurent tous les jours semble aujourd’hui abandonné dans les neurosciences. Si ces cellules ne sont pas détruites au fil du temps, la détérioration progressive de l’intelligence et de la motricité n’est pas obligatoire dans la vieillesse.

Une étude similaire menée par M. de Leon à l’université de New York compare les images du cerveau de jeunes de 20 et 30 ans avec celles d’adultes de 60 et 70 ans. Elle a montré que la réduction de volume, bien que faible, était significative. Cette réduction compromettait non seulement la masse grise, mais aussi la masse blanche, située plus à l’intérieur et contenant les axones.

Cette preuve expérimentale explique la détérioration neurologique progressive de la plupart des maladies neurodégénératives Alzheimer, démence sénile, Parkinson et bien d’autres. Ce qu’ils ne peuvent pas expliquer, ce sont les cas des personnes âgées lucides. La perte de tant de neurones a-t-elle affecté la qualité des récits de Jorge Luís Borges ? Les peintures de Matisse ?

Bien qu’elle n’explique pas la vieillesse intelligente, la théorie de la mort continue des neurones a fourni la base anatomique de l’impression générale. Ainsi, l’âge était irréversiblement lié au manque de contrôle moteur, à la perte de mémoire et au contrôle émotionnel.

La vie des neurones

La théorie de la mort inexorable a été sérieusement remise en question pour la première fois par H. Haug de l’Université de Lübeck en Allemagne. Dans une étude portant sur 120 cerveaux, Haug a fait une observation simple : le tissu cérébral se rétrécit lorsqu’il est coupé et coloré pour un examen microscopique de routine. De plus, les jeunes tissus rétrécissent plus que les vieux tissus. Dès lors, Haug se doutait que ces idées pouvaient être fausses. Si vous étirez un caoutchouc contenant dix broches, elles auront l’air plus séparées que si vous laissez le caoutchouc se contracter. Avec la densité des neurones, la même chose se produirait : dans les lames plus rétractables du tissu cérébral de l’enfant, ils apparaîtraient plus proches, concentrés. Dans l’ancien tissu, moins rétractile, plus les neurones sont séparés, plus sa densité est faible.

Dès la publication de ce travail en 1984, la conclusion selon laquelle l’âge était irréversiblement associé à une perte neuronale a subi le premier choc. Peut-être était-ce dû à un simple artefact histologique.

Cette découverte a éveillé la curiosité des neuroscientifiques. Dans les années qui ont suivi, plusieurs laboratoires se sont consacrés à l’étude de la question. Certains ont essayé de développer des méthodes de traitement du tissu nerveux qui éviteraient le « rétrécissement ». D’autres ont essayé de corriger les erreurs de mesure causées par ce phénomène. Les résultats ont été contradictoires jusqu’à ce que, en 1987, le deuxième choc dans la théorie de la mort neuronale obligatoire se produise.

Terry et son groupe ont étudié 51 cerveaux de personnes considérées comme normales, après les avoir soumis à une batterie complète de tests pour évaluer leur capacité intellectuelle. Ils ont constaté une diminution du nombre de longs neurones avec l’âge. En revanche, ils ont constaté une augmentation des courts. Les neurones raccourcissent, mais ne meurent pas, ont-ils conclu.

Avec l’avènement des techniques tridimensionnelles, plus précises pour le comptage des neurones, plusieurs chercheurs ont démontré que le vieillissement n’est pas associé à la perte inévitable de neurones. Mais, sauf dans des conditions pathologiques :

1) A. Peters et M. Moss, de l’université de Boston, ont étudié le cerveau de singes rhésus, une espèce de singes dont l’organisation sociale se caractérise par une hiérarchie rigide et des dominants masculins dictatoriaux. En plus de dix ans de recherche, au cours desquels les neurones ont été comptés dans les zones du cerveau liées à la vision, au contrôle moteur et à la résolution de problèmes complexes, les auteurs n’ont pas pu démontrer qu’il y avait une perte significative de neurones avec l’âge.

Dans un article publié dans le magazine Science en 1996, Peters a déclaré : « Lorsque nous avons commencé à étudier les singes, nous avons supposé qu’il y aurait une perte de neurones dans le cortex cérébral avec l’âge. Il nous a fallu beaucoup de temps pour découvrir qu’il n’y en avait pas ».

2) Au cours des vingt dernières années, J. Morris et L. Berg de l’Université de Washington ont accompagné 200 personnes âgées qui étaient en bonne santé lorsqu’elles ont participé à l’étude. Chaque année, les chercheurs testent les capacités cognitives de chaque individu et interrogent leurs proches pour tenter d’identifier les premiers signes de démence sénile. Lorsque les participants à l’étude meurent, les chercheurs examinent le tissu cérébral et comptent les neurones présents dans une zone critique du cerveau pour la conservation de la mémoire. Chez les personnes âgées de 60 à 90 ans, les auteurs n’ont pas pu démontrer de différences dans le nombre de neurones présents dans cette zone.

En revanche, des études menées dans le même domaine auprès de patients atteints de la maladie d’Alzheimer avancée montrent des pertes allant jusqu’à 65 neurones et dans les cas de démence sénile, jusqu’à 50 %. Ces chiffres montrent clairement que dans les maladies neurodégénératives, la perte de cellules nerveuses est définitivement associée aux déficiences neurologiques qui les caractérisent.

3) En 1993, le groupe de M. Albert à Harvard a analysé la résonance cérébrale de 70 individus en bonne santé et d’âges différents. En comparant les dimensions des différentes zones du cerveau chez les individus âgés de 30 à 80 ans, les auteurs n’ont trouvé aucune différence dans les dimensions de la substance grise, et seulement huit et une réduction du volume de la substance blanche chez les plus âgés. Dans la conclusion de l’ouvrage, Albert dit : « On pensait que nous perdions des neurones chaque jour de notre vie. Ce n’est pas vrai ».

Perte de mémoire

Des travaux récents, faisant appel aux meilleures technologies disponibles, confirment l’existence d’un phénomène similaire chez l’homme. Cette conclusion est conforme à l’impression populaire selon laquelle les personnes âgées ont progressivement des difficultés à se souvenir des événements récents, bien qu’on soit souvent surpris par la mémoire détaillée d’événements lointains.

Les études actuelles montrent qu’il existe une distinction claire entre le déficit associé au vieillissement « normal » et celui qui représente la manifestation initiale de la maladie d’Alzheimer, par exemple. La différence la plus importante est que les personnes âgées en bonne santé sont capables de conserver de nouvelles informations, même si elles peuvent avoir un retard dans l’enregistrement de celles-ci dans leur mémoire. Dans les cas pathologiques, où une perte substantielle de neurones se produit, comme dans la maladie d’Alzheimer et la démence sénile, il y a une incapacité progressive et irréversible à mémoriser les informations nouvellement acquises.

S’il n’y a pas de perte significative de neurones dans le cas d’un vieillissement « normal », comment expliquer le manque de mémoire dont se plaignent tant de gens ?

La perte de mémoire associée à la maturité est probablement le résultat d’un long processus multifactoriel :

1) Le processus d’apprentissage implique des circuits de neurones se connectant à partir de différents centres cérébraux. Pour apprendre un nouveau chemin dans les rues d’une ville, il est nécessaire de capturer les images dans le lobe temporal, centre de la vision, de les intégrer aux circuits neuronaux liés à la perception tridimensionnelle de l’espace, à la fonction de coordination du cervelet et à la circulation du lobe frontal, où l’information sera traitée pour devenir consciente.

Les neurones ne sont pas reliés entre eux comme des fils électriques : leurs terminaisons ne se touchent pas, au contraire, elles laissent un espace libre microscopique, entre un axone et un autre, appelé synapse. Dans la synapse, des ions sont libérés et les médiateurs chimiques nécessaires à la conduction du stimulus, qui se déroule à une vitesse vertigineuse, mesurée en millisecondes.

La préservation de ce mécanisme implique non seulement une stimulation adéquate dans les phases de développement du cerveau, mais aussi une utilisation continue pour le reste de la vie. La transmission des stimuli nerveux implique des médiateurs chimiques libérés à une extrémité de la synapse et des récepteurs qui les capturent à l’autre extrémité. C’est un processus qui dépend de la formation à maintenir. Plus elle est répétée, plus le répertoire qui peut être enregistré en mémoire est important.

L’acte répétitif explique pourquoi les vieux acteurs sont capables de mémoriser d’énormes textes, alors que des personnes beaucoup plus jeunes ne peuvent pas garder un simple message téléphonique.

2) Il est important de se rappeler que la perte de mémoire est souvent liée au nombre de bits stockés. Un enfant qui vit avec 30 personnes aura moins de chances d’oublier le visage de l’une d’entre elles qu’un adulte.

Dans le monde moderne, la plupart des plaintes concernant le manque de mémoire des personnes âgées sont liées au flux d’informations. On estime que le nombre d’informations accumulées dans le cerveau d’un homme de 50 ans est au moins trois fois supérieur à celui contenu dans le cerveau d’un garçon de 25 ans. Ce fait donne une idée de la difficulté que rencontrent les neuroscientifiques pour mettre au point des tests d’évaluation de la mémoire pouvant être appliqués à différentes tranches d’âge.

3) Même sans mort des neurones, la mémoire peut se détériorer en raison d’autres changements neurologiques.

Le groupe de A. Peters de l’université de Boston, qui étudie le cerveau des singes rhésus, a découvert que chez les singes plus âgés, la myéline (la couche qui entoure les terminaisons nerveuses comme le revêtement des fils électriques) présentait des signes de dégénérescence que l’on ne trouve pas chez les jeunes. Plus la démyélinisation constatée est intense, plus le déficit des fonctions cognitives de l’animal est important. Les cellules nerveuses doivent être bien enrobées pour fonctionner correctement.

En 1995, L. Callahan a démontré qu’avec l’âge, une modification de la morphologie des synapses (espace libre entre les bornes de deux neurones) peut se produire, altérant la conduction du stimulus même dans des neurones apparemment intacts.

J. Morrison et ses collègues du Mount Sinai à New York ont montré que de petites diminutions de la concentration des récepteurs (molécules qui captent les signaux chimiques) dans les synapses peuvent provoquer d’importantes déficiences de la mémoire avec l’âge.

Le groupe A. Arnsten de Yale a élégamment démontré que non seulement cette perte de récepteurs, mais aussi celle de neurotransmetteurs tels que la dopamine et l’acétylcholine (molécules qui transmettent des signaux entre les neurones) peut être associée aux difficultés de mémoire des personnes âgées.

4) La diminution de la production d’œstrogènes caractéristique de la ménopause interfère avec les événements neurologiques qui entraînent des déficiences cognitives et de la mémoire (c’est l’un des arguments les plus forts des partisans de l’hormonothérapie substitutive pour les femmes). Chez les hommes, la pertinence des hormones dans ces déficits, bien que peu claire, ne devrait pas être moins importante.

La mémoire de l’avenir

Le dogme selon lequel les cellules nerveuses meurent tous les jours semble aujourd’hui abandonné dans les neurosciences. Si ces cellules ne sont pas détruites au fil du temps, la détérioration progressive de l’intelligence et de la motricité n’est pas obligatoire dans la vieillesse.

La circulation des neurones impliqués dans le mécanisme de mémorisation a été cartographiée avec précision. Les molécules responsables de la transmission et de la réception des signaux entre les neurones commencent à être connues et manipulées. Les gènes qui codent peuvent déjà être clonés et insérés dans des bactéries esclaves pour la production industrielle. En quelques années, de nombreuses déficiences cognitives traditionnellement associées à l’âge peuvent être prévenues, traitées efficacement ou reportées de dix ou vingt ans.

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