Hippocampe : son rôle dans le cerveau

L’hippocampe est une structure du cerveau jouant un rôle fondamental dans l’apprentissage et la mémoire. Il est endommagé dans la maladie d’Alzheimer.

Connaître l’hippocampe a aidé les chercheurs à comprendre le fonctionnement de la mémoire.

Localisation

L’hippocampe est une structure du cerveau faisant partie du lobe temporal du cortex cérébral.

Le nom vient des mots grecs hippo, signifiant cheval, et kampo, signifiant monstre, car sa forme ressemble à celle d’un cheval de mer. Il a une forme en C.

L’hippocampe fait partie du système limbique. Il se trouve sous le cortex.

Le système limbique est considéré comme un « cerveau primitif », situé en profondeur dans le cerveau. Il est impliqué dans la faim, la motivation, la libido, l’humeur, la douleur, le plaisir, l’appétit et la mémoire, etc.

L’hippocampe est la partie du cerveau qui est l’une des plus largement étudiées. Son atrophie a des conséquences cliniques.

C’est la structure la plus précocement et la plus gravement touchée dans plusieurs troubles neurologiques tels que la maladie d’Alzheimer ou l’épilepsie.

Chez l’adulte, le volume de l’hippocampe de chaque côté du cerveau est d’environ 3-3,5 cm³  alors que le volume du cortex cérébral est d’environ 320-420 cm³ .

Ainsi, l’hippocampe est 100 fois plus petit que le cortex cérébral.

Papez (1930) a proposé que la réaction émotionnelle s’organise dans l’hippocampe et s’exprime dans le gyrus cingulaire. Il est également impliqué dans le rappel d’expérience passée et la manière d’imaginer l’avenir.

Mais son rôle le plus connu est celui dans l’apprentissage et la mémoire à court terme.

Anatomie

L’hippocampe contient deux parties : le Cornu ammonis ou corne d’Ammon (avec ses régions CA1, CA2, CA3 et CA4) et le gyrus denté. Ces deux parties sont séparées par le sulcus. Il y a enfin la région entorhinale (EC). 

L’ensemble est appelé formation hippocampique.

L’hippocampe est divisé en une tête, un corps et une queue; la tête étant une partie élargie tandis que la queue est une partie mince.

Juste en face de CA1, se trouve le subiculum qui relie l’hippocampe au cortex entorhinal.

L’hippocampe est alimenté en sang par l’artère cérébrale postérieure, qui a trois branches: antérieure, moyenne et postérieure. Les veines de l’hippocampe se dirigent dans la veine basale.

Hippocampe : le siège de la mémoire dans le cerveau

L’hippocampe permet de traiter et récupérer deux types de mémoire, la mémoire épisodique et la mémoire spatiale.

La mémoire épisodique est liée aux faits et aux événements. 

La mémoire spatiale implique des chemins ou des itinéraires. Par exemple, lorsqu’un chauffeur de taxi apprend un itinéraire à travers une ville, il utilise la mémoire spatiale. 

L’hippocampe est également l’endroit où les souvenirs à court terme sont transformés en souvenirs à long terme. Ces derniers sont ensuite stockés ailleurs dans le cerveau.

La recherche a montré que les neurones continuent de se développer tout au long de l’âge adulte. L’hippocampe est l’un des rares endroits du cerveau à générer de nouvelles cellules nerveuses : c’est la neurogénèse.

Le cas H.M.

Le rôle de l’hippocampe dans la mémoire s’est notamment révélé à l’occasion du cas de Henry Gustav Molaison (appelé H.M.). Une amnésie antérograde et rétrograde partielle s’est développée chez ce patient suite à l’ablation de  son hippocampe à cause d’une épilepsie réfractaire. HM n’a pas pu former de nouveaux souvenirs épisodiques après cette chirurgie. En d’autres termes, il n’apprenait plus de nouvelles choses et ne se souvenait plus de ce qu’il avait appris avant l’opération. En sciences médicales, H.M. est peut-être le patient le plus étudié. 

Des études ultérieures ont montré que les dommages à l’hippocampe provoquent une amnésie antérograde et souvent une amnésie rétrograde également. La mémoire implicite est épargnée suite à des dommages à l’hippocampe.

Chez les rongeurs, des lésions bilatérales de l’hippocampe (il y a un hippocampe par hémisphère) entraînent des problèmes d’apprentissage quand ils sont placés dans un labyrinthe.

L’hippocampe est maintenant connu non seulement pour être important dans l’apprentissage et la mémoire, mais aussi dans:

• L’orientation dans l’espace
• Le comportement émotionnel.

Hippocampe et perte de mémoire

L’amnésie globale transitoire est une forme spécifique de perte de mémoire qui se développe soudainement, apparemment d’elle-même, puis disparaît assez rapidement.

La plupart des personnes atteintes d’amnésie globale transitoire finissent par retrouver leurs souvenirs, mais les raisons pour lesquelles le problème survient et pourquoi il se résout ne sont pas claires. Il se peut que des dommages à l’hippocampe soient impliqués.

Les dommages à l’hippocampe peuvent rendre difficile la mémorisation de la façon de se rendre d’un endroit à un autre. La personne peut être en mesure de dessiner une carte du quartier dans lequel elle vivait lorsqu’elle était enfant, mais il peut être difficile pour elle d’aller dans un magasin situé dans un nouveau quartier.

Il a également été lié à des maladies telles que la schizophrénie et le trouble de stress post-traumatique.

Les lésions de l’hippocampe associées à des maladies du cerveau

L’hippocampe est une partie sensible du cerveau. Un éventail de maladies peut l’affecter négativement, y compris une exposition à long terme à des niveaux élevés de stress .

Plusieurs maladies et facteurs sont connus pour nuire à la capacité de l’hippocampe à fonctionner normalement.

Maladie d’Alzheimer

L’atrophie de la région de l’hippocampe dans le cerveau est l’une des caractéristiques les plus constantes de la maladie d’Alzheimer. C’est la région du cerveau la plus gravement touchée. 

Une hypothèse a proposé que les lésions précoces de l’hippocampe provoquent une «  dissociation  » entre l’hippocampe et le cortex cérébral, conduisant à l’échec de l’enregistrement des informations émanant de l’hippocampe.  L’atrophie de l’hippocampe est utilisée à la fois comme marqueur diagnostique et pronostique dans les essais cliniques sur la maladie d’Alzheimer. Il a été observé que les patients ayant un déficit cognitif léger ont 10 à 15% de perte de volume de l’hippocampe tandis que chez ceux atteints de la maladie d’Alzheimer précoce, cette perte est d’environ 15 à 30%. Chez ceux atteints de la maladie d’Alzheimer au stade modéré, il peut atteindre 50%.

Dépression

Il est de plus en plus admis qu’une dépression prolongée peut entraîner une perte de volume de l’hippocampe. De plus, la durée de la dépression a été corrélée à la gravité de l’atrophie de l’hippocampe. Les preuves suggèrent que l’atrophie ainsi produite peut être permanente et persister longtemps même s’il y a une rémission. Chez les personnes souffrant de dépression, l’hippocampe peut rétrécir jusqu’à 20%, selon certains chercheurs. On a émis l’hypothèse que cela pourrait résulter d’un stress prolongé généré par la dépression. La suppression de la neurogénèse (production de nouveaux neurones) dans l’hippocampe pourrait être la cause. Des études scientifiques ont rapporté un déficit de la mémoire à court terme chez les patients, alors que ce déficit disparaît chez les individus en rémission. Les neuroanatomistes ont par ailleurs observé un volume plus important des amygdales et une légère atrophie de l’hippocampe., qui pourraient expliquer ce déficit de mémoire.

Schizophrénie

La réduction du volume hippocampique est l’une des découvertes observées par IRM chez des patients schizophrènes.  Elle est moins marquée que celle observée dans la maladie d’Alzheimer. 

Épilepsie

Jusqu’à 50% à 75% des patients atteints d’épilepsie peuvent avoir une atrophie de l’hippocampe lors de l’analyse post-mortem. Cependant, on ne sait pas clairement si l’épilepsie apparaît à la suite d’une sclérose hippocampique ou de crises répétées endommageant l’hippocampe. Cela signifie qu’il n’est pas encore clair si les lésions de l’hippocampe soit une cause ou une conséquence de crises récurrentes.

On pense que l’hippocampe a un effet inhibiteur sur le seuil de crise (c’est-à-dire qu’il maintient le seuil élevé). Une fois qu’il est endommagé, les crises deviennent plus incontrôlables.

Maladie de Cushing

La maladie de Cushing présente un certain nombre de symptômes liés à des niveaux élevés de cortisol, une hormone produite lorsque les personnes sont stressées. 

Une perte de volume de l’hippocampe a été observée dans la maladie de Cushing.  Des indices suggèrent que si la maladie de Cushing est traitée, l’atrophie de l’hippocampe pourrait être réversible.

Recherches en cours

En 2016, des scientifiques ont publié une revue d’études sur les effets de l’exercice sur le déclin cognitif et le vieillissement du cérébral.

Les résultats suggèrent que l’exercice peut renforcer la capacité de cette structure à générer de nouvelles cellules nerveuses (neurogénèse). Cela préserverait et améliorerait potentiellement la mémoire. Cette hypothèse reste à confirmer.

Conclusions

L’hippocampe, situé dans le lobe temporal, joue un rôle central dans la mémoire. C’est une structure vulnérable et plastique, qui peut se modifier. Son atrophie est un des marqueurs du déclin cognitif et du diagnostic de la maladie d’Alzheimer.