Caractérisation de la consolidation mnésique induite par la répétition et de sa modulation par le sommeil en combinant les apports de l'imagerie par IRMf et de l’EEG intracrânien. – CRIMES

Le processus de répétition lors de l’apprentissage améliore considérablement la mémorisation à long terme, mais les mécanismes neuronaux sous-tendant cet effet restent méconnus. Des travaux récents ont montré une grande similarité entre les modifications à court terme de l'activité cérébrale dans le néocortex et dans l'hippocampe induites par la répétition, et celles liées à la réorganisation de la mémoire au cours du temps. Ceci suggère que la répétition pourrait constituer un moyen d'accélérer la consolidation mnésique en permettant les réactivations nécessaires, habituellement favorisées par les périodes de repos à la veille et surtout pendant le sommeil. On ignore toutefois en quoi les traces mnésiques induites par ces deux situations pourraient différer.
L’objectif de notre étude est de caractériser la consolidation induite par la répétition en étudiant ses similitudes et ses différences avec la consolidation liée au sommeil. Nous faisons l’hypothèse que la répétition pourrait engendrer rapidement des souvenirs stables intégrés dans les réseaux néocorticaux, mais que ces souvenirs seraient plus précis, resteraient plus spécifiques au contexte et reposeraient davantage sur les réseaux pariétaux postérieurs que les souvenirs générés par la consolidation liée au sommeil. De plus, en raison de la complémentarité potentielle de ces deux formes de consolidations, le sommeil après la répétition pourrait permettre de transformer davantage la trace mnésique.
Pour tester ces hypothèses, les participants à l’étude apprendront des paires « objet-lieu » soit une seule fois, soit de façon répétée lors de l’encodage et du rappel. La mémoire des objets, de leur emplacement et du contexte d'encodage sera testée après 30 minutes et après 3 jours. Pour évaluer l'effet du sommeil, la phase de rétention commencera soit par un jour d'éveil, soit par une nuit de sommeil, soit par une nuit de privation de sommeil. Ce paradigme sera appliqué dans trois protocoles différentes, chacun utilisant une technique de neuro-imagerie différente destinée à évaluer un aspect spécifique de la mémoire déclarative. À Tübingen, l’exploration anatomique exhaustive du cerveau par l'IRMf 3T nous permettra d’étudier la distribution des réseaux néocorticaux impliqués, et le rapport signal/bruit plus élevé de l'IRMf 9,4T autorisera une résolution submillimétrique dans l’étude du rôle des différentes sous-unités de l’hippocampe. À Lyon, l'EEG intracrânien (iEEG) chez des patients présentant une épilepsie nous permettra d'étudier avec une excellente résolution temporelle la communication hippocampo-néocorticale. Des analyses multivariées des patterns d’activité observés permettront de caractériser précisément la manière dont les représentations mnésiques sont façonnées par la répétition, le sommeil et par leur combinaison.
En outre, la répétition au cours de l’apprentissage pourrait constituer une stratégie de compensation dans le contexte des déficits mnésiques liés à un dysfonctionnement hippocampique, en permettant un transfert rapide des représentations de l’hippocampe au néocortex et en accélérant la formation de traces mnésiques moins "hippocampo-dépendantes". L'étude des patients atteints d'épilepsie temporale présentant des troubles mnésique et bénéficiant d’une exploration iEEG permettra d'explorer les processus dysfonctionnels sous-jacents à ces troubles et les mécanismes compensatoires potentiels mis en jeu dans l’apprentissage par répétition.
Au-delà de la pertinence de cette étude pour notre compréhension générale de la consolidation mnésique, l'exploration des corrélats neuronaux de la consolidation mnésique liée à la répétition permettra de déterminer les conditions optimales d'application de cette approche par répétition comme technique mnémonique dans des contextes éducatifs et de réhabilitation.