Un plat particulier, une odeur familière ou une saveur spécifique peuvent faire resurgir des souvenirs remontant à plusieurs décennies. Des scientifiques découvrent aujourd’hui que ces associations ne se forment peut-être pas uniquement dans le cerveau : des signaux provenant de l’intestin pourraient également influencer les expériences alimentaires qui sont mémorisées de manière durable. L’étude, dirigée par Scott Kanoski, professeur de sciences de la vie à l’USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences, suggère que l’intestin pourrait contribuer à la formation de la mémoire, en particulier lorsqu’une expérience est liée à la recherche et à la consommation de nourriture.
Comment les signaux provenant de l’intestin atteignent le centre de la mémoire
L’étude publiée dans *Nature Communications* s’est penchée sur le nerf vague, l’une des principales voies de communication de l’organisme entre le système digestif et le cerveau. On sait déjà que ce nerf influence la digestion, l’appétit et la sensation de satiété. Ces nouvelles découvertes suggèrent qu’il pourrait également transmettre des informations aidant le cerveau à stocker des souvenirs. Lors d’expériences menées sur des rats, les chercheurs ont constaté que la consommation d’aliments riches en nutriments augmentait la libération d’acétylcholine dans les neurones reliés à l’hippocampe. L’hippocampe est une région du cerveau qui joue un rôle central dans l’apprentissage et la mémoire.
L’acétylcholine est un neurotransmetteur qui aide le cerveau à stocker de nouvelles informations et à former des souvenirs. Cette augmentation dépendait de signaux transmis par l’intestin via le nerf vague. Lorsque les chercheurs ont interrompu la communication le long du nerf vague, le taux d’acétylcholine n’augmentait plus après l’ingestion de nourriture par les animaux. Les rats ont également rencontré davantage de difficultés lors de tests où ils devaient se souvenir de l’endroit où ils avaient trouvé de la nourriture peu de temps auparavant.
Les nutriments sont plus importants que le goût sucré
Les expériences ont également montré que le système mémoriel du cerveau réagissait à la teneur en nutriments de la nourriture et non pas simplement à son goût agréable ou sucré. Les rats ayant consommé du sucre ou des graisses présentaient une forte activité dans les voies cérébrales responsables de la mémoire. En revanche, les animaux auxquels on avait administré des liquides au goût sucré, mais pauvres en calories ou sans calories, ne présentaient pas de réaction comparable. Ces résultats suggèrent que le cerveau fait la distinction entre le goût et la valeur nutritionnelle réelle. Un goût sucré à lui seul ne suffisait pas à activer les voies cérébrales liées à la mémoire.
« Nous pensons que ce mécanisme s’est probablement développé pour aider les animaux à mémoriser des informations importantes sur les sources de nourriture », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Logan Lauer, doctorant au sein du laboratoire de Kanoski. Se souvenir de l’endroit où certaines plantes poussent en premier au printemps peut aider les animaux affamés à trouver des nutriments essentiels. Des signaux provenant de l’intestin indiquent au cerveau : « Ce repas t’a apporté des nutriments précieux, alors souviens-toi où et comment tu l’as obtenu. »
Pourquoi les souvenirs liés aux lieux de découverte de la nourriture sont-ils importants ?
Pour les animaux vivant à l’état sauvage, il peut être vital de mémoriser l’emplacement d’une source de nourriture fiable. Savoir où poussent les plantes riches en énergie, où se trouvent les proies ou quels endroits offrent régulièrement de la nourriture permet de gagner un temps et une énergie précieux lors de la recherche de nourriture. Le cerveau a donc développé des mécanismes qui mettent davantage en avant les informations particulièrement importantes et les stockent à long terme. Un repas qui apporte à l’organisme des nutriments précieux peut déclencher une sorte de rétroaction biologique par le biais de signaux provenant du système digestif. L’intestin indique ainsi au cerveau non seulement que de la nourriture a été ingérée, mais aussi, éventuellement, que cette nourriture présentait un intérêt particulier.
Ces informations parviennent à différentes zones du cerveau, dont l’hippocampe, via le nerf vague. Celui-ci joue un rôle décisif dans la mémoire spatiale, c’est-à-dire la capacité à mémoriser des lieux, des itinéraires et des environnements. Ainsi, après une recherche de nourriture fructueuse, un animal peut revenir plus tard de manière ciblée au même endroit. Ce mécanisme pourrait expliquer pourquoi certaines expériences liées à l’alimentation restent particulièrement ancrées dans la mémoire. Un repas n’est pas mémorisé de manière isolée, mais en association avec les circonstances dans lesquelles il a été trouvé ou consommé : le lieu, les odeurs, les impressions visuelles et la situation.
D’un point de vue évolutif, ce lien entre l’intestin et le cerveau est logique. Pour un animal, un repas nourrissant constitue un avantage pour sa survie. Le système nerveux considère donc peut-être ces informations comme particulièrement précieuses et veille à ce qu’elles soient stockées en priorité.
Ce mécanisme pourrait également jouer un rôle chez l’être humain. Même si, aujourd’hui, nous ne cherchons généralement plus notre nourriture dans la nature, de nombreuses personnes associent néanmoins certains plats à des lieux, des personnes ou des étapes de la vie particuliers. L’odeur d’un plat donné ou le goût d’un repas peut donc déclencher des souvenirs très intenses.
Une alimentation malsaine pourrait affaiblir cette voie de signalisation
L’étude montre non seulement comment l’alimentation peut favoriser la formation de la mémoire, mais aussi qu’une alimentation déséquilibrée à long terme pourrait avoir des effets négatifs sur ce lien entre l’intestin et le cerveau. Bien que les aliments riches en sucre et en graisses puissent dans un premier temps déclencher des réactions intenses dans les systèmes de récompense et de mémoire, une consommation prolongée de ces aliments semble avoir l’effet inverse. Les rats ayant reçu, dès leur plus jeune âge et pendant une longue période, une alimentation très riche en graisses et en sucres ont présenté par la suite une communication plus faible entre l’intestin et l’hippocampe – cette région du cerveau qui joue un rôle décisif dans l’apprentissage, l’orientation et la mémorisation.
Même après que les animaux ont retrouvé une alimentation plus saine, la transmission des signaux liés à la mémoire ne s’est pas complètement rétablie. Lors de tests de mémoire, ces rats ont obtenu de moins bons résultats, en particulier lors de tâches où ils devaient se souvenir de l’endroit où ils avaient trouvé de la nourriture auparavant. Les chercheurs supposent qu’une alimentation déséquilibrée sur le long terme pourrait altérer la capacité de l’organisme à transmettre de manière fiable au cerveau des informations importantes provenant du système digestif. Cela pourrait affaiblir précisément la voie de signalisation qui permet à l’origine de mémoriser particulièrement bien les expériences enrichissantes liées à l’alimentation.
Une explication possible serait qu’une alimentation très riche en sucre et en graisses saturées favorise, à long terme, des processus inflammatoires, des modifications métaboliques ou des perturbations dans l’interaction entre l’intestin et le système nerveux. Il reste toutefois à étudier plus en détail lesquels de ces facteurs sont réellement déterminants et si ces modifications peuvent être entièrement inversées.
Liens possibles avec le déclin cognitif
Ces découvertes pourraient avoir des répercussions considérables sur la santé humaine. L’obésité, une mauvaise alimentation et les maladies métaboliques telles que le diabète ont déjà été associées à un risque accru de déclin cognitif. Cette recherche suggère une explication biologique possible. La consommation répétée d’aliments malsains pourrait progressivement endommager ou perturber la communication entre l’intestin et le cerveau, rendant ainsi plus difficile le fonctionnement normal du système mnésique.
Ces résultats pourraient également fournir des indices concernant les maladies neurodégénératives. « La perturbation de la transmission des signaux de l’acétylcholine dans l’hippocampe est l’un des premiers changements neurochimiques observés dans la maladie d’Alzheimer », explique Kanoski. « Puisqu’il a désormais été démontré que ce système est renforcé par des signaux provenant de l’intestin via le nerf vague, de nouvelles approches thérapeutiques pourraient s’appuyer sur ces informations pour explorer des techniques basées sur le nerf vague, telles que la stimulation du nerf vague. »
De nouvelles perspectives pour les traitements de la mémoire
Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche sur les troubles de la mémoire et le lien entre l’intestin et le cerveau. Si le mécanisme décrit se confirme chez l’homme, les futures approches thérapeutiques pourraient viser à favoriser de manière ciblée la communication entre le système digestif et le cerveau.
Une stratégie possible pourrait consister à s’intéresser davantage au nerf vague. Ce nerf relie de nombreux organes au cerveau et joue un rôle important dans la transmission des signaux corporels. La stimulation du nerf vague fait déjà l’objet d’études dans le cadre de diverses maladies neurologiques et psychiatriques, notamment l’épilepsie et la dépression. Ces nouvelles découvertes soulèvent la question de savoir si cette méthode pourrait également jouer un rôle dans les processus liés à l’apprentissage et à la mémoire.
La santé intestinale pourrait également jouer à l’avenir un rôle plus important dans la recherche sur les fonctions cognitives. Une alimentation équilibrée, un métabolisme sain et un microbiote intestinal stable sont de plus en plus associés au bon fonctionnement du cerveau. Cependant, on ne sait pas encore avec certitude quels changements intestinaux concrets ont réellement un impact sur la mémoire, ni comment les influencer de manière ciblée.
Les chercheurs soulignent que d’autres études sont nécessaires pour vérifier si les processus observés chez les rats se produisent de la même manière chez l’être humain. À ce jour, ces résultats fournissent avant tout une indication importante selon laquelle la mémoire ne se forme pas exclusivement dans le cerveau, mais peut être influencée par une interaction complexe entre différents systèmes de l’organisme. La recherche sur l’axe intestin-cerveau démontre ainsi une nouvelle fois à quel point la digestion, le métabolisme et le système nerveux sont étroitement liés – et que l’intestin joue peut-être un rôle plus important pour notre santé mentale qu’on ne le pensait depuis longtemps.