Les neurones positifs pour la parvalbumine dans le septum médial participent à la formation de la mémoire spatiale dépendante de l’hippocampe

Pourquoi se souvenir des emplacements peut échouer après une mauvaise nuit

Avez-vous déjà remarqué qu’après une nuit blanche vous égarez des objets ou avez du mal à vous rappeler où vous les avez laissés ? Cette étude chez la souris examine l’intérieur du cerveau pour comprendre pourquoi un mauvais sommeil rend la mémoire des emplacements plus difficile, en se concentrant sur un petit groupe de cellules qui relient une région profonde de la mémoire à un centre de contrôle clé.

Un petit noyau qui dialogue avec le centre cartographique du cerveau

Notre sens de l’orientation dépend fortement de l’hippocampe, une structure courbée en profondeur qui construit une carte interne de notre environnement. Dans cette carte, des « cellules de lieu » particulières s’activent lorsque nous nous trouvons à des endroits spécifiques, nous aidant à suivre notre position et celle des objets environnants. Une autre région, le septum médial, envoie des signaux de contrôle puissants à l’hippocampe et contribue à régler son activité rythmique. Dans ce travail, les auteurs se sont intéressés à un sous-ensemble de cellules du septum médial qui portent une protéine appelée parvalbumine et libèrent le neuromédiateur inhibiteur GABA. Des études antérieures montraient que ces cellules influent sur les rythmes cérébraux liés à la navigation, mais il restait incertain qu’elles modulent directement les souvenirs dépendants de l’hippocampe.

Perte de sommeil, mémoire d’emplacement d’objets et rythmes cérébraux

Pour reproduire une nuit difficile, les chercheurs ont maintenu doucement des souris mâles éveillées pendant cinq heures à l’aide d’une barre rotative lente qui perturbait le sommeil sans provoquer un stress ou une anxiété marqués. Ensuite, les animaux ont réalisé une tâche de reconnaissance d’emplacement d’objet dans une boîte contenant deux objets identiques. D’abord, les deux objets restaient dans des coins fixes pendant que les souris exploraient et formaient une mémoire ; plus tard, un objet était déplacé dans un nouveau coin. Les souris reposées passaient naturellement plus de temps à investiguer l’objet déplacé, indiquant qu’elles avaient remarqué le changement. Les souris privées de sommeil exploraient cependant autant en termes globaux et se déplaçaient normalement, mais leur préférence pour l’objet déplacé diminuait, montrant que leur mémoire d’emplacement d’objet était altérée. Parallèlement, des enregistrements électriques ont révélé que la privation de sommeil réduisait la puissance des ondes thêta dans l’hippocampe et affaiblissait la coordination entre le septum médial et l’hippocampe pendant l’encodage et le test de la mémoire.

Des neurones qui s’activent pour les objets et guident la carte cérébrale

En combinant des électrodes fines et des outils optogénétiques, l’équipe a enregistré l’activité de neurones identifiés positifs pour la parvalbumine dans le septum médial ainsi que des cellules de lieu hippocampiques pendant que les souris exploraient les objets. Ces neurones septaux s’activaient davantage lorsque les souris étaient proches des objets, en particulier durant la première phase de formation de la mémoire, et différents sous-groupes répondaient à chaque objet. Leurs réponses étaient largement indépendantes de la vitesse de déplacement de l’animal, suggérant qu’ils portaient spécifiquement de l’information sur les objets plutôt que la simple vitesse de course. Lorsqu’on considérait l’activité conjointe de nombreux de ces neurones, elle pouvait distinguer de manière fiable quel objet la souris explorait. Après privation de sommeil, toutefois, leur réactivité aux objets et leur capacité à différencier les emplacements des objets diminuaient, particulièrement lorsqu’un objet avait été déplacé.

Comment la perte de sommeil brouille la carte interne

Les auteurs ont ensuite examiné comment les cellules de lieu dans l’hippocampe modifiaient leurs schémas de décharge lorsqu’un objet changeait de position. Chez les animaux reposés, de nombreuses cellules de lieu déplaçaient leurs zones de décharge préférentielles en direction de l’objet déplacé, mettant ainsi à jour la carte cérébrale pour marquer la nouvelle position. Ces déplacements étaient biaisés vers la direction de l’objet déplacé et s’accompagnaient d’un schéma relativement flexible de coopération entre les cellules de lieu. Après privation de sommeil, les cellules de lieu étaient toujours présentes et actives, mais leurs champs de décharge se déplaçaient de manière plus aléatoire, avec moins de cellules se rapprochant du nouvel objet. Parallèlement, des paires de cellules de lieu devenaient plus étroitement couplées dans leur activité, formant un réseau plus rigide qui semblait moins capable de se réorganiser lorsque l’environnement changeait.

Rétablir la voie restaure la mémoire

Pour tester la causalité, les chercheurs ont utilisé l’optogénétique pour activer ou inhiber les neurones positifs pour la parvalbumine et leurs projections vers l’hippocampe pendant des phases spécifiques de la tâche. Un bref renforcement de leur activité pendant la phase d’apprentissage initiale a restauré les rythmes thêta normaux, relâché le couplage excessivement serré entre les cellules de lieu et rétabli la tendance des champs de lieu à se déplacer vers l’objet déplacé, même après privation de sommeil. Sur le plan comportemental, cette activation sélective a sauvé la préférence des souris pour l’objet relocalisé. En revanche, inhiber ces neurones ou leur voie directe vers l’hippocampe perturbait la reconnaissance de l’emplacement des objets, même sans privation de sommeil préalable, et les activer uniquement pendant les phases de repos ou de rappel apportait peu d’avantage.

Ce que cela nous apprend sur la mémoire et le mauvais sommeil

Pour un public non spécialiste, le message clé est qu’un petit groupe de cellules de synchronisation dans le septum médial aide l’hippocampe à mettre à jour sa carte interne lorsque des objets se déplacent, et que la perte de sommeil émousse ce contrôle fin. Quand ces cellules ne répondent plus adéquatement aux objets, les cellules de lieu qui forment notre carte mentale deviennent trop rigides et ne marquent plus correctement les nouveaux emplacements. En rallumant artificiellement cette voie au bon moment, les chercheurs ont pu restaurer à la fois les signaux cérébraux et le comportement chez des souris privées de sommeil. Ces résultats suggèrent que la qualité de la communication entre régions cérébrales, plutôt que la simple fatigue, sous-tend certaines des défaillances de mémoire que nous remarquons après une mauvaise nuit de sommeil.

Citation: Zheng, Y., Tong, J., Xing, Y. et al. Parvalbumin-positive neurons in the medial septum participate in the formation of hippocampal-dependent spatial memory. Nat Commun 17, 4259 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70268-8

Mots-clés: privation de sommeil, mémoire spatiale, hippocampe, septum médial, cellules de lieu