CNRS : Le cervelet, GPS du cerveau

Des chercheurs du Laboratoire de physiologie de la perception et de l’action (LPPA, CNRS Collège de France)(1) viennent de caractériser l’implication du cervelet dans la navigation. Dans la revue Nature Neuroscience d’octobre 2005, ils montrent, chez la souris, comment cette zone cérébrale corrige en permanence les erreurs entre la trajectoire désirée et celle effectuée.

Se rendre directement de chez soi au travail, retrouver son chemin au milieu d’un méandre de travaux, en un mot naviguer, fait partie du quotidien. Chez les rongeurs, ces tâches de navigation sont essentielles à leur survie. Le cerveau de la souris, à l’instar de nombreux mammifères, ressemble à un véritable ordinateur de bord. De précédentes expériences ont montré l’existence de neurones qui sont actifs en fonction du lieu ou de la direction dans lesquels se trouve la souris. Comme une carte interne et une boussole, ils lui permettent de se situer dans son environnement.

Eric Burguière, dans l’équipe de Laure Rondi-Reig, s’est intéressé aux différentes composantes de la navigation et notamment à celle qui permet d’optimiser sa trajectoire quand on se déplace d’un point à un autre. Il a choisi d’étudier une zone cérébrale précise, le cervelet, et un de ses mécanismes cellulaires, la LTD (Long Term Depression). Ce mécanisme est déjà connu pour jouer un rôle dans l’apprentissage moteur qui permet par exemple de  coordonner ses mouvements.

Les chercheurs ont comparé les capacités de navigation de souris dont la LTD est déficiente au niveau du cervelet(2)/> et de souris « témoins » placées dans des labyrinthes aquatiques. Les animaux devaient apprendre à retrouver une plate-forme de repli immergée et non visible. Au bout de quelques jours, ils montrent que seules les souris témoins sont capables d’adopter des trajectoires directes et optimales pour se rendre de différents points de départ du labyrinthe à la plate-forme. La LTD serait donc indispensable pour corriger le mouvement à exécuter en fonction des informations externes et internes qui parviennent au cervelet.

A l’image du système de GPS(3) de notre voiture ou du pilote automatique d’un avion, le cervelet permettrait de corriger en permanence les erreurs entre la trajectoire désirée et la trajectoire effectuée. Son rôle connu dans l’adaptation et l’automatisation des mouvements semble également nécessaire dans un contexte de navigation. Sachant que celle-ci est une des premières fonctions cérébrales dites cognitives affectées lors du vieillissement ou dans certaines pathologies neurodégénératives, ces recherches apportent un regard nouveau sur les zones cérébrales à explorer pour expliquer l’émergence de ces fonctions complexes.

Notes :
(1) Laboratoire dirigé par Alain Berthoz.

(2) Souris fournies par le Department of Neuroscience de Rotterdam, Netherlands.

(3) Global positioning system

Références :
« Spatial navigation impairment in mice lacking cerebellar LTD : a motor adaptation deficit ? », Nature Neuroscience, 8, 1292-4.
E. Burguière, A. Arleo, M.R. Hojjati, Y. Elgersma, C.I. De Zeeuw, A. Berthoz and L. Rondi-Reig