Une forme de plasticité cérébrale pourrait permettre de relier une expérience à des connexions neuronales en quelques secondes, sans répétition. Appelée plasticité synaptique à l’échelle temporelle du comportement (BTSP), elle a surtout été étudiée dans l’hippocampe, une région impliquée dans la mémoire. Des synthèses parues en 2025 et 2026 font le point sur ce mécanisme, dont le rôle et les ressorts moléculaires restent à préciser. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
Un apprentissage qui ne demande pas plusieurs essais
La BTSP se distingue du modèle d’apprentissage le plus connu, la plasticité hebbienne. Selon cette dernière, des neurones qui s’activent de façon rapprochée renforcent leurs connexions. Cette règle aide à comprendre comment la répétition façonne les réseaux cérébraux, mais rend moins bien compte de l’apprentissage après un événement unique.
La BTSP pourrait combler une partie de cette lacune. Elle repose sur des changements d’activité qui durent bien plus longtemps que les quelques millisecondes associées à la plasticité hebbienne classique : certaines synapses actives plusieurs secondes avant ou après un événement peuvent être renforcées. Le mécanisme offrirait ainsi au cerveau une fenêtre temporelle adaptée à des expériences qui se déroulent sur plusieurs secondes.
Des dendrites au cœur du mécanisme
Les recherches à l’origine de cette piste ont été menées chez des rongeurs. En 2014, Jeffrey Magee et ses collègues ont enregistré l’activité de neurones de l’hippocampe pendant que les animaux parcouraient une piste circulaire. Ils s’intéressaient notamment aux dendrites, les ramifications qui reçoivent les signaux d’autres neurones.
L’équipe a observé des « potentiels de plateau » : des épisodes d’activité dendritique prolongée. Katie Bittner a constaté qu’un seul de ces épisodes pouvait suffire à modifier l’activité d’une cellule de lieu, un neurone associé à un emplacement. Lorsqu’un plateau était déclenché expérimentalement à un endroit donné, les cellules s’activaient ensuite à cet endroit dans 99,5 % des cas, rapporte le récit des travaux.
Les résultats publiés en 2015 ont d’abord été considérés comme une variante de la plasticité hebbienne. L’examen des données a ensuite mis en évidence une différence de temporalité. Jeffrey Magee a nommé ce mécanisme BTSP dans un article paru en 2017. Les publications de 2025 et 2026 citées dans les travaux récents sont des synthèses consacrées à la recherche sur ce phénomène, et non le récit de sa première découverte. (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)
Une trace temporaire pour relier les événements
Le fonctionnement précis de la BTSP n’est pas encore établi. Une hypothèse avancée par les chercheurs repose sur des « traces d’éligibilité » : des marques biochimiques temporaires signaleraient qu’une synapse a été récemment active. Si un potentiel de plateau survient ensuite, il pourrait renforcer les synapses portant ces marques et ainsi associer deux événements rapprochés.
Par exemple, l’activité liée à l’arrivée d’un animal dans une zone pourrait laisser une trace dans certaines synapses. Si un événement important, comme l’accès à de la nourriture, déclenche ensuite un plateau dendritique, les connexions concernées seraient renforcées. Cette explication reste une piste de recherche. Des travaux menés en 2024 suggèrent aussi qu’une cascade biochimique pourrait activer la protéine CaMKII, impliquée dans la force des connexions synaptiques.
Un mécanisme encore circonscrit
Les chercheurs ne présentent pas la BTSP comme un remplacement de l’apprentissage hebbien. Les deux mécanismes pourraient fonctionner en parallèle, avec des contributions différentes selon les formes d’apprentissage. La plasticité hebbienne pourrait notamment participer au développement et à la mise en place des connexions, tandis que la BTSP pourrait contribuer à la formation de souvenirs liés à des expériences vécues.
La portée de la BTSP reste toutefois incertaine. Elle a surtout été observée dans l’hippocampe, dans des situations où des animaux apprennent des emplacements, et ne concerne pas nécessairement toutes les cellules de cette région. Des indices suggèrent qu’elle pourrait aussi exister ailleurs dans le cerveau, mais cela reste à étudier. Les chercheurs cherchent également à comprendre comment ce mécanisme intervient dans la consolidation des souvenirs.
Auteur : Yasemin Saplakoglu
Source : Pour la Science (www.pourlascience.fr)
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