Quand la stimulation cérébrale profonde ravive les souvenirs de patients Alzheimer
En stimulant électriquement une région profonde du cerveau, une équipe américaine a induit la réminiscence de souvenirs, parfois très anciens, chez des patients souffrant de la maladie d’Alzheimer.
Des neurologues américains ont eu la surprise de constater que certains patients atteints de la maladie d’Alzheimer déclarent se souvenir de faits parfois très anciens lorsque l’on stimule électriquement une zone particulière du cerveau. Ces résultats ont été publiés le 22 août 2019 dans l’hebdomadaire médical américain The New England Journal of Medicine. Electrodes implantées dans le cerveau Ces observations surprenantes ont été réalisées dans le cadre d’un essai clinique reposant sur l’utilisation de la stimulation cérébrale profonde. Cette technique consiste à implanter par voie chirurgicale dans le cerveau des électrodes connectées à un boîtier mis en place sous la peau et délivrant un courant électrique au sein de structures cérébrales profondes. L’essai a consisté, chez 42 patients, à stimuler une région appelée fornix* (du latin fornix, signifiant arche). Cette structure du cerveau, contenue dans chaque hémisphère, appartient au système limbique et est constitué de fibres nerveuses, notamment en provenance de l’hippocampe. L’objectif de cette étude clinique n’avait pas pour but de stimuler la mémoire. Elle consistait en effet à évaluer si la stimulation électrique du fornix pouvait ralentir le déclin cognitif associé à la maladie d’Alzheimer. De fait, aucune amélioration cognitive n’a été observée. Et c’est finalement un phénomène d’une toute autre nature qui a été constaté. Souvenirs personnels d’un lointain passé Vingt des 42 patients (48 %) ont spontanément rapporté des souvenirs vivaces de leur passé deux semaines après l’implantation des sondes de stimulation dans la région du fornix. Un passé datant parfois de plusieurs décennies. Ces souvenirs ont gagné en précision et clarté lorsque le voltage du courant de la stimulation était augmenté (jusqu’à 10 Volt), soulignent Wissam Deeb et ses collègues de l’université de Floride à Gainesville. Un patient s’est ainsi remémoré avoir été en état d’ébriété alors qu’il sirotait une margarita dans une station balnéaire d’Aruba, une petite île des Antilles néerlandaises. Lors d’une stimulation à une intensité de 7 V, un autre a décrit une scène où « il aidait un gars à chercher quelque chose dans sa propriété ». Lorsque l’intensité a été portée à 10 V, il s’est alors souvenu qu’ils étaient tous les deux à la recherche du fils de son voisin et que « cet événement était survenu la nuit, aux alentours d’Halloween ». Des souvenirs plus vivaces à une stimulation plus forte Ce même patient a déclaré ressentir une sensation de satiété, se souvenant lors d’une autre stimulation à 7 V se tenir debout sur le porche de la première maison qu’il avait achetée et sentir l’odeur spécifique de ce qu’il allait manger. Lorsque l’intensité du courant a été portée à 8 V, ce patient s’est alors souvenu qu’il s’agissait de sardines et d’un sandwich à la moutarde. Il se souvenait d’une scène qui remonte à 23 ans. Une stimulation à 10 V a également provoqué le rappel d’un souvenir particulièrement précis bien que très ancien : celui d’avoir frappé au visage, alors qu’il avait cinq ans, un enfant du nom de Jamie Ray et avoir sautillé dans le quartier. Lors d’une stimulation de 5 V, un patient s’est souvenu d’un chalet. A 6 V, il se souvenait d’un chalet et d’un lac. A 8 V, le souvenir d’être assis sur le porche d’un chalet près d’un lac lui est revenu. Un autre patient s’est souvenu de son père quand il était enfant et, à une intensité de stimulation plus forte, de son mariage. Lors d’une stimulation avec un courant de 5 V, un patient s’est souvenu qu’il appartenait à l’association humanitaire Peace Corps. A 7 V, le souvenir de son mariage lui est revenu. A 8 V, celui de sa première rencontre au Peace Corps avec celle qui allait devenir sa femme. De même, il s’est souvenu avoir joué au golf, s’est rappelé de son caddy et avait retrouvé le souvenir d’avoir eu une famille fantastique. Enfin, chez un autre patient, la stimulation a provoqué le rappel de souvenirs quand il était dans la Navy durant la guerre du Vietnam. Autant de souvenirs qui n’étaient donc pas à tout jamais perdus chez ces personnes souffrant de la maladie d’Alzheimer. Au total, 20 patients ont vécu 85 flashbacks induits par la stimulation cérébrale profonde. Parmi eux, 12 ont présenté 29 réminiscences particulièrement vivaces. Six patients se sont remémorés des scènes comportant des émotions, des odeurs ou des températures. Une fenêtre sur les circuits de la mémoire Ces patients ont vécu ce que les neurologues et neuropsychologues nomment des « phénomènes expérientiels mnésiques » (ou « flashbacks expérientiels »). C’est le neurochirurgien canadien, Wilder Penfield, qui a le premier, induit des phénomènes mnésiques en utilisant des stimulations électriques corticales. En 1934, il avait rapporté que la stimulation cérébrale par un courant électrique de faible intensité de régions spécifiques du cortex d’un patient épileptique avait induit la réminiscence d’un événement de son passé. Même si la stimulation cérébrale profonde de la région du fornix n’a pas amélioré la mémoire des patients et que l’on est donc loin d’une application thérapeutique dans la maladie d’Alzheimer (ou les amnésies), ces résultats peuvent contribuer à une meilleure compréhension de la mémoire humaine, estiment les auteurs. Ceux-ci ont entrepris de visualiser le trajet des fibres nerveuses de la substance blanche cérébrale de leurs patients (tractographie) et d’évaluer l’activité de leur cerveau par imagerie fonctionnelle. Objectif : identifier encore plus finement les régions impliquées dans les réminiscences induites par neurostimulation. Les résultats préliminaires semblent indiquer que 87 % des flashbacks décrits par leurs patients étaient associés à une stimulation conjointe de deux régions proches (fornix et aire sous-calleuse)*. L’étude des réminiscences induites par stimulation cérébrale profonde représente donc une fenêtre sur les structures et voies neuronales impliquées dans les processus d’encodage et de rappel de la mémoire à long terme. Marc Gozlan (Suivez-moi sur Twitter, sur Facebook) Toute reproduction interdite. Toutes les informations reproduites sur cette page sont protégées par des droits de propriété intellectuelle. * Dans cet essai clinique, les régions stimulées incluaient le fornix, la commissure antérieure (qui relie les deux lobes temporaux) et l’aire sous-calleuse (région du lobe frontal sous-jacente au gyrus subcalleux). L’aire sous-calleuse est impliquée dans les souvenirs ayant des composantes émotionnelles et spatiales. Le fornix appartient à un circuit neuronal impliqué dans la mémoire épisodique, celle qui fait notamment référence au souvenir d’expériences passées, spécifiées dans le temps et dans l’espace (événements autobiographiques). Le fornix est un faisceau d’environ 1,2 million d’axones. Il est l’un des composants du circuit de Papez qui est un acteur-clé dans la formation des souvenirs. Ce circuit part de l’hippocampe vers les piliers du fornix, les corps mamillaires, le faisceau mamillothalamique de Vicq d’Azir (qui relie le corps mamillaire au thalamus), le noyau antérieur du thalamus, le gyrus cingulaire, le cortex entorhinal, puis fait retour à l’hippocampe. Décrit par Papez en 1937, le rôle de cette boucle hippocampo-hippocampique dans la mémoire a par la suite été identifié dans des cas d’ablation chirurgicale de l’hippocampe. Pour en savoir plus : Deeb W, Salvato B, Almeida L, Foote KD, Amaral R, Germann J, Rosenberg PB, Tang-Wai DF, Wolk DA, Burke AD, Salloway S, Sabbagh MN, Chakravarty MM, Smith GS, Lyketsos CG, Lozano AM, Okun MS. Fornix-Region Deep Brain Stimulation-Induced Memory Flashbacks in Alzheimer’s Disease. N Engl J Med. 2019 Aug 22;381(8):783-785. doi: 10.1056/NEJMc1905240 Leplus A, Lauritzen I, Melon C, Kerkerian-Le Goff L, Fontaine D, Checler F. Chronic fornix deep brain stimulation in a transgenic Alzheimer’s rat model reduces amyloid burden, inflammation, and neuronal loss. Brain Struct Funct. 2019 Jan;224(1):363-372. doi: 10.1007/s00429-018-1779-x Aldehri M, Temel Y, Alnaami I, Jahanshahi A, Hescham S. Deep brain stimulation for Alzheimer’s Disease: An update. Surg Neurol Int. 2018 Mar 7;9:58. doi: 10.4103/sni.sni_342_17 Curot J, Busigny T, Valton L, Denuelle M, Vignal JP, Maillard L, Chauvel P, Pariente J, Trebuchon A, Bartolomei F, Barbeau EJ. Memory scrutinized through electrical brain stimulation: A review of 80 years of experiential phenomena. Neurosci Biobehav Rev. 2017 Jul;78:161-177. doi: 10.1016/j.neubiorev.2017.04.018 Oishi K, Lyketsos CG. Editorial: Alzheimer’s Disease and the Fornix. Front Aging Neurosci. 2016 Jun 23;8:149. doi: 10.3389/fnagi.2016.00149 Oishi K, Lyketsos CG. Alzheimer’s disease and the fornix. Front Aging Neurosci. 2014 Sep 11;6:241. doi: 10.3389/fnagi.2014.00241