Glossaire · Neurosciences

Hippocampe : rôle dans l'apprentissage et la mémoire

L'hippocampe est une petite structure du lobe temporal médian (la région profonde située juste derrière les tempes), en forme de cheval marin (d'où son nom), longue de 3 à 4 cm. Il joue un rôle central dans la formation de nouveaux souvenirs déclaratifs (faits et événements) et dans la navigation spatiale. Sans hippocampe fonctionnel, tu peux toujours te souvenir de ta jeunesse, mais tu ne pourras plus former de nouveaux souvenirs conscients d'événements ou de faits.

Le patient H.M. : 55 ans d'observation qui ont fondé la science de la mémoire

En 1953, un jeune homme de 27 ans, Henry Molaison (longtemps connu sous les initiales H.M.), subit une ablation bilatérale du lobe temporal médian pour traiter une épilepsie sévère. L'intervention retire la majeure partie de l'hippocampe, l'amygdale et le cortex entorhinal voisin. Le résultat sera bouleversant : H.M. perd définitivement la capacité de former de nouveaux souvenirs déclaratifs, tout en conservant ses souvenirs d'enfance et la capacité d'apprendre de nouvelles compétences motrices. Étudié pendant 55 ans jusqu'à sa mort en 2008 (Scoville & Milner, 1957 ; Squire & Wixted, 2011), son cas a permis d'isoler ce que fait précisément l'hippocampe : il fabrique les nouveaux souvenirs conscients.

Le rôle dans l'apprentissage : encoder, puis transférer

Quand tu apprends quelque chose de nouveau (une définition, un événement, un visage), l'hippocampe en garde une trace temporaire. Cette trace est fragile et suit la courbe de l'oubli tant qu'elle n'est pas consolidée. Pendant les heures et les jours qui suivent, surtout durant le sommeil lent profond, elle est progressivement transférée vers le néocortex (la couche externe du cerveau) pour un stockage durable. C'est le processus de consolidation, décrit en détail par Diekelmann et Born (2010) dans une revue de référence parue dans Nature Reviews Neuroscience.

Ce qui veut dire que la séance d'étude n'est qu'une moitié du travail. L'autre moitié se fait pendant que tu dors. Bachoter toute la nuit sabote précisément le moment où l'hippocampe consolide ce que tu viens d'apprendre. Pour creuser, voir sommeil et apprentissage.

La plasticité de l'hippocampe adulte : les taxis londoniens

Une étude devenue célèbre, Maguire et al. (2000), a comparé l'IRM de 16 chauffeurs de taxi londoniens (14,3 ans d'expérience en moyenne) à celle de 50 sujets contrôles. Pour exercer ce métier à Londres, il faut passer « The Knowledge », un examen qui demande de mémoriser 25 000 rues et 20 000 lieux. Résultat : l'hippocampe postérieur (la partie arrière, dédiée aux cartes spatiales) des taxis était plus volumineux, et cette différence était corrélée à l'ancienneté du métier (r = 0,5). Plus surprenant : leur hippocampe antérieur (la partie avant) était plus petit (r = -0,6). L'hippocampe se réorganise donc avec l'expérience : sa partie arrière s'étend, sa partie avant se contracte.

Cette étude reste l'une des preuves les plus claires que le cerveau adulte se transforme avec l'usage. L'idée d'un cerveau figé après 25 ans ne tient pas. Pour creuser, voir neuroplasticité.

Ce que l'hippocampe ne fait pas : la mémoire des gestes

Cohen et Squire (1980) ont fait passer une tâche de lecture en miroir à des patients amnésiques (lésion hippocampique). Les patients apprenaient à lire les mots inversés à la même vitesse que les sujets sains, et conservaient cette compétence des mois plus tard. Mais ils ne se souvenaient ni d'avoir fait l'exercice, ni des mots qu'ils avaient lus.

La mémoire procédurale (les savoir-faire, automatismes, gestes) ne dépend donc pas de l'hippocampe. Elle repose sur deux autres structures : les ganglions de la base (au centre du cerveau) et le cervelet (à l'arrière du crâne) (Squire, 2004). C'est pourquoi tu peux savoir faire du vélo sans pouvoir expliquer comment, ou parler une langue maternelle sans avoir conscience de ses règles. Pour comprendre cette distinction, voir types de mémoire.

Hippocampe et dopamine : pourquoi la curiosité aide à retenir

Un mécanisme moins connu mais important pour apprendre : la boucle entre l'hippocampe et la VTA (aire tegmentale ventrale, qui produit la dopamine). Quand tu rencontres une information nouvelle ou inattendue, l'hippocampe la détecte et alerte la VTA. Celle-ci envoie un signal de dopamine en retour, qui marque l'information comme « à retenir » (Lisman & Grace, 2005). Plus tu apprends dans un état de curiosité, plus ton hippocampe consolide. Pour le détail, voir manque de dopamine.

En résumé

L'hippocampe fabrique tes nouveaux souvenirs conscients. Sa fonction dépend de la qualité du sommeil et de l'engagement avec ce que tu apprends. Sa structure se remodèle avec l'usage, même chez l'adulte.

Quels articles approfondir

→ Voir aussi le pilier neurosciences de l'apprentissage et le glossaire complet.

Questions fréquentes

Où se trouve l'hippocampe ?

L'hippocampe est situé dans le lobe temporal médian, c'est-à-dire la région profonde du cerveau juste derrière les tempes, en arrière des oreilles. Il y en a un de chaque côté, gauche et droit. Sa forme courbée rappelle celle d'un cheval marin, ce qui lui a donné son nom.

Peut-on vivre sans hippocampe ?

Oui. Les personnes qui perdent leurs deux hippocampes (lésion bilatérale) survivent et conservent intactes leur personnalité, leur intelligence, leur mémoire ancienne et leurs savoir-faire automatiques (parler, marcher, faire du vélo). Ce qu'elles perdent, c'est la capacité de former de nouveaux souvenirs conscients d'événements et de faits. Le cas du patient Henry Molaison (H.M.) en est l'illustration la mieux documentée (Scoville & Milner, 1957).

L'hippocampe peut-il se régénérer ou se renforcer ?

Oui, en partie. L'hippocampe est l'une des rares zones du cerveau adulte où des neurones nouveaux apparaissent (neurogenèse adulte, surtout dans le gyrus denté). Sa structure se remodèle aussi avec l'usage : l'étude IRM des chauffeurs de taxi londoniens (Maguire et al., 2000) a montré une expansion mesurable de leur hippocampe postérieur après des années à mémoriser la cartographie de la ville.

Sources

  1. Scoville, W. B., & Milner, B. (1957). Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry, 20(1), 11-21. 10.1136/jnnp.20.1.11
  2. Cohen, N. J., & Squire, L. R. (1980). Preserved learning and retention of pattern-analyzing skill in amnesia. Science, 210(4466), 207-210. 10.1126/science.7414331
  3. Maguire, E. A. et al. (2000). Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers. PNAS, 97(8), 4398-4403. 10.1073/pnas.070039597
  4. Squire, L. R. (2004). Memory systems of the brain. Neurobiology of Learning and Memory, 82(3), 171-177. 10.1016/j.nlm.2004.06.005
  5. Lisman, J. E., & Grace, A. A. (2005). The hippocampal-VTA loop. Neuron, 46(5), 703-713. 10.1016/j.neuron.2005.05.002
  6. Diekelmann, S., & Born, J. (2010). The memory function of sleep. Nature Reviews Neuroscience, 11(2), 114-126. 10.1038/nrn2762
  7. Squire, L. R., & Wixted, J. T. (2011). The cognitive neuroscience of human memory since H.M. Annual Review of Neuroscience, 34, 259-288. 10.1146/annurev-neuro-061010-113720