Voici une expérience de pensée amusante : si vos souvenirs sont stockés dans les connexions physiques entre les neurones, et que ces connexions sont effacées comme un dépoussiérage cosmique, vos souvenirs devraient-ils survivre ? Apparemment, oui - du moins si vous êtes une souris artificiellement hibernée. Une nouvelle étude dans Science suggère que les souvenirs peuvent survivre à la destruction massive des synapses mêmes qui sont censées les contenir. Thanos serait furieux.

La sagesse conventionnelle en neurosciences est que l'apprentissage renforce physiquement et agrandit les connexions entre les neurones, et que ces changements constituent la mémoire. Le hic : ces connexions sont plastiques, ce qui signifie qu'elles changent constamment. Comme le dit Kazumasa Tanaka, neuroscientifique à l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa au Japon, « Si vous comparez l'agencement de ces connexions le premier jour avec celui du quatrième ou cinquième jour, c'est très, très différent. » Pour voir comment une mémoire qui dure des années peut reposer sur un matériel qui change tous les quelques jours, l'équipe de Tanaka a décidé de rendre le changement un peu plus dramatique. Ils ont induit un état proche de l'hibernation chez des souris, ce qui a essentiellement effacé plus de la moitié de leurs synapses. Les souris, cependant, ont apparemment gardé leurs souvenirs. Parce que, bien sûr, elles l'ont fait.

L'hibernation est normalement une spécialité des écureuils, des hamsters et des ours, mais le circuit neuronal qui la déclenche est conservé chez tous les mammifères - même chez les espèces qui n'hibernent jamais à l'état sauvage, comme les souris. En juin 2020, une équipe dirigée par Takeshi Sakurai, neuroscientifique à l'Université de Tsukuba et collaborateur de l'étude de Tanaka, a développé une technique pour activer artificiellement ce circuit en stimulant une population appelée neurones Q dans l'hypothalamus. Le résultat est un état baptisé QIH, pour hypothermie et hypométabolisme induits par les neurones Q.

« Avec notre protocole, nous pouvons abaisser la température corporelle des souris à environ 20 degrés Celsius, et leur fréquence cardiaque et respiratoire diminuent également de manière significative », explique Tanaka. Que cela compte comme une véritable hibernation dépend de votre point de référence : les ours réduisent leur demande métabolique mais maintiennent leur température corporelle autour de 36 ou 37 degrés Celsius, tandis que certains écureuils entrent dans une hibernation super profonde où leur température corporelle approche le point de congélation. « L'hibernation artificielle se situe quelque part au milieu de ce spectre », dit Tanaka.

Le plus important à propos de la QIH est qu'elle peut être activée et désactivée à volonté. Dans les expériences de Tanaka, les souris ont passé 48 heures dans l'état proche de l'hibernation puis se sont réveillées. Pour leurs synapses, ces 48 heures ont fonctionné comme le claquement de doigts de Thanos.

Pour mesurer le carnage synaptique, l'équipe de Tanaka a implanté des tétrodes - des faisceaux d'électrodes fines - dans l'hippocampe de souris se déplaçant librement, leur permettant d'enregistrer l'activité de neurones individuels. Ils ont constaté que l'activité chutait d'environ 70 % une fois l'hibernation installée. Les tissus cérébraux ont également été imagés par microscopie électronique à balayage en série avant, pendant et après l'hibernation. Il s'est avéré que l'hibernation éradiquait plus de la moitié des synapses - ce qui, en principe, aurait dû effacer la plupart des souvenirs. « Si vous acceptez que les traces de mémoire résident dans l'efficacité des synapses individuelles, si vous perdez plus de la moitié des connexions synaptiques, bien sûr, ce à quoi vous vous attendez, c'est une altération de la mémoire ensuite », dit Tanaka. Mais l'équipe n'a trouvé aucune altération de ce genre.

Avant l'hibernation, les souris avaient été entraînées à deux tâches de mémoire standard : le conditionnement de peur contextuel (associer une boîte à un choc électrique léger) et une tâche de labyrinthe en croix (apprendre à naviguer vers une récompense). Les deux tâches dépendent des souvenirs hippocampiques, comme confirmé par la création d'une lésion dans la région après l'entraînement, ce qui a fait disparaître les souvenirs. Mais lorsque les souris ayant subi la QIH ont été réveillées, elles ont aussi bien performé que les souris non hibernantes. « Ce que nous avons trouvé dans ces deux paradigmes comportementaux différents, c'est que la mémoire était complètement intacte », affirme Tanaka.

La survie de ces souvenirs était également