Les scientifiques savent depuis longtemps que le cerveau humain continue de se développer bien au-delà de l’adolescence, avec des changements importants concernant la prise de décision et la régulation émotionnelle s’étendant jusqu’au milieu de la vingtaine. Aujourd’hui, pour la première fois, des chercheurs de l’Albert Einstein College of Medicine ont identifié un processus biologique chez la souris qui offre de nouvelles informations sur la façon dont les circuits de mémoire mûrissent au cours de cette période prolongée de développement cérébral.

Publié aujourd’hui dans Biologie PLOSl’étude a révélé qu’une région clé de la mémoire du cerveau de la souris subit une période inattendue de remodelage à la fin de l’adolescence. À mesure que ces changements se produisent, les souvenirs formés plus tôt dans la vie deviennent temporairement plus difficiles à retrouver avant de refaire surface plus tard, souvent avec des détails moins précis. Les résultats concordent avec les preuves croissantes selon lesquelles l’adolescence est une période dynamique de maturation cérébrale et identifient un mécanisme biologique qui pourrait aider à expliquer comment l’accès aux souvenirs change au cours de cette étape du développement.

À l’aide de modèles murins, les chercheurs se sont concentrés sur le cortex rétrosplénial (RSP), une région cérébrale qui joue un rôle important dans l’organisation et la récupération des souvenirs à long terme. Ils ont découvert que les structures protectrices semblables à des mailles appelées filets périneuronaux, qui aident à stabiliser les circuits de la mémoire, diminuaient de manière inattendue à la fin de l’adolescence avant de se reconstruire à l’âge adulte. Les changements se sont limités au RSP et n’ont pas été observés dans l’hippocampe voisin, une autre région cérébrale essentielle à la mémoire.

« Nous savons depuis des années que le cerveau continue de se développer jusqu’à l’adolescence et au début de l’âge adulte », a déclaré l’auteure principale Jelena Radulovic, MD, Ph.D. professeur au Département de neurosciences Dominick P. Purpura et de psychiatrie et sciences du comportement à Einstein.

« Nos résultats commencent à expliquer à quoi ressemble ce processus de développement dans l’un des circuits de mémoire du cerveau et comment il peut influencer la manière dont les expériences antérieures sont mémorisées.

Nous ne comprenons pas encore pleinement les conséquences des fluctuations observées des réseaux périneuronaux, mais nous pensons que leur réorganisation en RSP permet de prioriser l’accès aux mémoires formées à l’âge adulte au détriment de celles formées au début de l’adolescence. Cela pourrait aider à mieux s’adapter aux circonstances et aux défis rencontrés aux différentes étapes de la vie.

« Nous étudions actuellement la possibilité de savoir si le fait de se souvenir des premières expériences de l’adolescence se fait au détriment de l’adaptation à de nouvelles expériences. »

Le Dr Radulovic est également directeur de l’Institut de recherche en psychiatrie de Montefiore Einstein (PRIME) et titulaire de la chaire Sylvia et Robert S. Olnick en neurosciences.

Le cerveau des adolescents n’est pas encore terminé

Des études antérieures suggéraient que les circuits de mémoire examinés dans cette étude atteignaient leur maturité au début de l’adolescence. Au lieu de cela, les chercheurs ont découvert qu’un système stabilisateur important s’affaiblissait temporairement à la fin de l’adolescence avant de se rétablir à l’âge adulte.

Le moment est remarquable car il correspond à une période désormais reconnue comme une période de maturation cérébrale continue chez l’homme. Alors que l’adolescence était autrefois définie comme se terminant vers l’âge de 19 ans, les neuroscientifiques reconnaissent de plus en plus que d’importants changements développementaux se poursuivent jusque dans la vingtaine. Selon les National Institutes of Health, le cerveau continue de se développer et de mûrir jusqu’au milieu de la vingtaine.

Le comportement correspondait à la biologie. Le cortex rétrosplénial est responsable des souvenirs plus anciens et plus établis. À mesure que ses structures stabilisatrices déclinaient, l’accès aux souvenirs formés plus tôt dans la vie est devenu moins fiable. »

Hui Zhang, Ph.D., auteur principal, chercheur chez Einstein

Restaurer les souvenirs

Pour déterminer comment ces changements cérébraux affectaient le comportement, les chercheurs ont entraîné des souris à associer un environnement spécifique à une expérience désagréable, un léger choc au pied. Peu de temps après, les souris se sont souvenues de l’expérience et se sont figées lorsqu’elles sont revenues dans la même chambre. Cependant, quelques semaines plus tard, de nombreuses souris entraînées au début de l’adolescence n’ont plus montré cette réaction de peur, tandis que les souris entraînées à l’âge adulte ont conservé des souvenirs stables au cours de la même période.

Lorsque les souris adolescentes ont ensuite subi un autre test dans un environnement différent, elles ont de nouveau répondu au paramètre d’origine, démontrant que les souvenirs étaient devenus temporairement inaccessibles plutôt qu’effacés.

Les chercheurs ont attribué ces changements à un déclin des protéines structurelles clés qui aident à construire et à maintenir des réseaux périneuronaux, ainsi qu’à une activité réduite du TGFβ2, un facteur de croissance impliqué dans le maintien de ces structures. Lorsqu’elles renforçaient le réseau protecteur ou rétablissaient l’activité du TGFβ2, les souris retrouvaient leur capacité à récupérer les souvenirs formés plus tôt dans la vie.

Au milieu de l’âge adulte, nombre de ces souvenirs refont surface spontanément, même s’ils sont devenus moins précis. Plutôt que de réagir uniquement à l’environnement d’origine, les souris ont généralisé leur peur à des environnements inconnus. Les chercheurs notent que ce schéma ressemble au « choc de réminiscence », un phénomène bien connu dans lequel les adultes se souviennent de manière disproportionnée de souvenirs de l’adolescence et du début de l’âge adulte tout en se souvenant souvent plus facilement de la signification émotionnelle d’une expérience que de ses détails spécifiques. Reste à savoir si cela est dû à une augmentation aléatoire des réseaux périneuronaux avec l’âge, à leur augmentation en réponse à des expériences similaires, ou à la répétition d’expériences passées, ou à d’autres facteurs.

Les résultats peuvent également avoir des implications au-delà de la mémoire. La schizophrénie et la dépression majeure apparaissent souvent chez l’homme à la fin de l’adolescence, la même période de développement au cours de laquelle les chercheurs ont observé ce remodelage important des circuits de mémoire chez la souris. Les auteurs suggèrent que, chez les individus génétiquement prédisposés, des changements dans ce processus de développement pourraient contribuer à la vulnérabilité aux troubles psychiatriques, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour déterminer si des mécanismes similaires se produisent chez l’homme.

Les autres auteurs d’Einstein incluent Zorica Petrovic, MS, Elizabeth M. Wood, Ph.D., Ana Cicvaric, Ph.D., Maayan Krispil-Alon, Ph.D., Kendra Parker, BA, Thomas E. Bassett, Ph.D., Anna Carboncino, Ph.D. et J. Tiago Goncalves, Ph.D. D’autres auteurs incluent Vladimir Jovasevic, Ph.D., Anita L. Guedea, MS, et Pengfei Yi, Ph.D., de l’École de médecine Feinberg de l’Université Northwestern, ainsi que Gal Richter-Levin, Ph.D., du Département Sagol de neurobiologie de l’Université de Haïfa.