Pourquoi le cerveau adulte continue-t-il de créer de nouveaux neurones ?

Jusqu’à la fin du XXe siècle, les neurosciences tenaient pour acquis quelque chose que l’on sait aujourd’hui incorrect : que le cerveau humain adulte naissait avec tous les neurones qu’il aurait pour toute sa vie, et qu’à partir de là il ne pouvait plus que les perdre, jamais en générer de nouveaux. En novembre 1998, le chercheur Peter Eriksson et son équipe ont publié une découverte qui a démonté cette idée : le cerveau humain mature continue de générer de nouveaux neurones, au moins dans une région bien précise et particulièrement pertinente pour l’apprentissage, l’hippocampe.

Une découverte qui est arrivée tard, et pour une bonne raison

Confirmer la neurogenèse chez l’humain a coûté plus cher que chez l’animal pour une question purement méthodologique : identifier un neurone nouvellement formé exige de marquer les cellules en train de se diviser au moment exact où cela se produit, une chose relativement simple à faire chez des rats ou des primates de laboratoire, mais beaucoup plus difficile à vérifier de façon éthique dans des cerveaux humains vivants. Eriksson y est parvenu en analysant du tissu cérébral de patients atteints d’un cancer en phase terminale qui, dans le cadre d’une autre étude clinique, avaient reçu un marqueur permettant d’identifier les cellules en division peu avant leur mort. C’est ce protocole, si peu habituel, qui a finalement permis de confirmer chez l’humain ce qui n’avait été démontré auparavant que chez d’autres espèces.

Où naissent les nouveaux neurones

La neurogenèse hippocampique se produit dans une région basale appelée gyrus denté. On y trouve des cellules précurseurs ou souches qui se divisent et donnent naissance à des cellules qui migrent vers l’hippocampe, où elles se différencient en neurones et établissent des connexions avec les neurones déjà existants. Le processus ne s’arrête jamais complètement : chaque jour, quelques milliers de nouveaux neurones sont produits, même si une bonne partie d’entre eux ne survit pas au-delà des premières semaines.

Que ce soit précisément l’hippocampe, l’une des régions les plus impliquées dans l’apprentissage et la mémoire, qui conserve cette capacité n’est pas un hasard pour les chercheurs du domaine : on ne sait toujours pas précisément comment les souvenirs sont stockés, mais la coïncidence entre « zone clé pour la mémoire » et « zone capable de générer de nouveaux neurones » a ouvert une ligne de recherche qui se poursuit aujourd’hui.

Ce qui aide et ce qui freine ce processus

La recherche postérieure à Eriksson a identifié, chez des animaux de laboratoire, deux facteurs aux effets opposés sur la neurogenèse. D’une part, un comportement curieux et l’exploration d’environnements riches en stimuli augmentent aussi bien la formation de nouveaux neurones que leur probabilité de survie. D’autre part, le stress soutenu et l’absence de stimulation agissent à l’inverse : ils réduisent les deux. C’est une découverte qui rejoint directement pourquoi le stress bloque la mémoire : ce n’est pas seulement que le stress complique la récupération de ce qui a déjà été appris, c’est qu’il peut aller jusqu’à freiner la formation même des neurones qui soutiennent l’apprentissage futur.

Un cercle qui s’auto-alimente

Un détail rend cette découverte encore plus intéressante : les recherches d’Elizabeth Gould et de son équipe (1999) ont montré que la relation fonctionne aussi dans le sens inverse, que le fait même d’apprendre augmente la neurogenèse dans l’hippocampe. Ce n’est pas seulement qu’un environnement stimulant favorise l’apparition de nouveaux neurones : l’acte même d’acquérir une nouvelle information semble alimenter en retour le processus, en générant davantage de ces cellules qui, à leur tour, soutiennent la capacité de continuer à apprendre. C’est un cercle vertueux avec une implication pratique directe : rester en activité intellectuelle, plutôt que d’éviter l’effort cognitif, pourrait littéralement aider le cerveau à mieux conserver sa capacité à générer de nouveaux neurones.

Pourquoi on a cru le contraire si longtemps

Que cette idée ait mis autant de temps à se confirmer n’était pas un hasard. Pendant des décennies, une bonne partie des neurosciences a supposé que le système nerveux adulte était une structure déjà fermée, incapable de produire de nouvelles cellules au-delà du développement initial. La découverte d’Eriksson a obligé à revoir cette hypothèse avec des données concrètes, pas seulement avec de l’intuition, et a ouvert une ligne de recherche (avec des implications qui vont du vieillissement cognitif à la dépression, dans laquelle on a observé des altérations de la neurogenèse hippocampique) qui reste active trente ans plus tard.

Une idée vieille de plus d’un siècle, confirmée

L’anatomiste espagnol Santiago Ramón y Cajal, prix Nobel en 1906, avait déjà pressenti quelque chose de semblable quand il comparait le cerveau à un jardin plein d’arbres qui, « en réponse à une culture intelligente, peuvent augmenter le nombre de branches, étendre des racines sur une plus grande surface et produire des fleurs et des fruits plus variés et exquis ». Cajal parlait surtout de nouvelles connexions entre des neurones déjà existants, pas de neurones entièrement nouveaux, mais l’idée de fond (que le cerveau adulte conserve une capacité de changement, qu’il n’est pas une structure figée et achevée) est la même que celle qu’Eriksson a confirmée près d’un siècle plus tard, sous un angle différent. Ce qui, au début du XXe siècle, était une intuition poétique s’est révélé, avec les outils adéquats, être aussi un fait biologique littéral : le cerveau adulte continue de croître, cellule après cellule, tant qu’il continue d’apprendre.