Publié le 17 décembre 2025. Notre cerveau serait capable de cartographier l’espace qui nous entoure de manière autonome, grâce à un système interne de navigation qui fonctionne même dans l’obscurité, révèle une nouvelle étude de l’Institut Max Planck.
- Des neurones spécifiques de l’hippocampe, appelés cellules de lieu, jouent un rôle clé dans cette capacité à s’orienter.
- Les chercheurs ont découvert que le cerveau utilise deux ensembles de neurones, excitateurs et inhibiteurs, pour mesurer le temps et la distance parcourue.
- Cette découverte pourrait avoir des implications importantes pour la compréhension de la désorientation observée dans des maladies comme la maladie d’Alzheimer.
Le corps humain possède une capacité étonnante à se repérer dans l’espace, une aptitude qui ne dépend pas toujours de la vue ou d’autres repères sensoriels. Une équipe de scientifiques de l’Institut Max Planck de Floride pour les neurosciences a récemment mis en lumière les mécanismes cérébraux qui sous-tendent cette aptitude, révélant un système de cartographie interne sophistiqué.
Au cœur de ce système se trouvent les cellules de lieu, des neurones de l’hippocampe qui s’activent lorsqu’un individu se trouve dans un endroit spécifique. Ces cellules ne se contentent pas de réagir à l’environnement visible ; elles semblent également fonctionner sur la base de signaux internes, permettant au cerveau de suivre chaque pas et chaque virage, et de mettre à jour en permanence notre position dans l’espace, même dans l’obscurité totale.
L’étude, dont les résultats ont été publiés dans Communications Nature, révèle que le cerveau ne s’appuie pas sur une seule horloge interne pour mesurer le temps et la distance. Au contraire, il utilise deux ensembles de neurones en interaction : des neurones excitateurs et des neurones inhibiteurs.
Les chercheurs ont mené leurs expériences sur des souris, dont les circuits hippocampiques peuvent être enregistrés et manipulés avec une grande précision. Ils ont entraîné les souris à parcourir des distances fixes sur une piste virtuelle, sans aucun repère visuel, les obligeant ainsi à se fier à des estimations internes de distance et de temps. Pendant que les souris parcouraient la piste, les scientifiques ont enregistré l’activité de centaines de neurones.
Ils ont alors découvert deux schémas d’activité distincts. Un premier ensemble de neurones excitateurs, appelés PyrUp, s’activait au début du mouvement, puis diminuait progressivement, chacun à son propre rythme. Ensemble, ces activités échelonnées semblent fournir au cerveau un point de référence, lui permettant de savoir jusqu’où l’animal a parcouru le trajet. Un autre ensemble, les neurones excitateurs PyrDown, présentait le schéma inverse, se calmant au début du mouvement, puis remontant progressivement, marquant ainsi le début d’un nouveau trajet et évitant au cerveau de confondre deux déplacements successifs.
Pour confirmer ces observations, l’équipe a utilisé la lumière pour perturber l’activité de deux types de neurones inhibiteurs : les neurones SST, qui stabilisent les signaux internes du cerveau, et les neurones PV, qui agissent comme une sorte de bouton de réinitialisation. Lorsqu’ils étaient réduits au silence, les souris évaluaient mal la distance ou le temps, sans pour autant modifier leur vitesse de course. Cette découverte renforce l’idée que les neurones PyrUp et PyrDown codent des mesures internes du temps et de l’espace, et non le mouvement lui-même.
Selon Yingxue Wang, neuroscientifique à l’Institut de neurosciences Max Planck de Floride et co-auteure de l’étude, « dans des environnements riches en images, en sons et en odeurs, il est difficile de déterminer si ces neurones répondent à ces signaux sensoriels ou à la position de l’animal lui-même ». Cette étude permet de mieux comprendre comment le cerveau parvient à isoler les informations pertinentes pour l’orientation.
Si des mécanismes similaires sont observés chez l’humain, cela pourrait aider à expliquer les troubles de l’orientation rencontrés par les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer et d’autres formes de démence, et ouvrir la voie à de nouvelles approches thérapeutiques pour restaurer ce sens de l’espace perdu.
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Image principale : Rudmer Zwerver / Shutterstock
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