Au cours des 15 dernières années, les études effectuées sur des patients présentant des lésions cérébrales et les dernières techniques de neuro-imagerie ont permis d’acquérir une connaissance considérable sur les mécanismes neuronaux dont dépendent les fonctions cognitives qui sous-tendent notre sens de l’orientation. Par exemple, en utilisant les Images de Résonance Magnétique fonctionnelles (IRMf), nous avons découvert que l’utilisation spontanée par les participants de leur système de mémoire procédurale engageait principalement le striatum (càd le caudate nucleus), une zone sub-corticale qui dirige la plupart de nos comportements automatiques alors que l’utilisation spontanée de points de repère pendant qu’ils s’orientent dans l’espace, reposait surtout sur l’hippocampe, une structure située dans la zone du lobe temporal (Illustration n° 1).

Lors d’une étude récente, nous avons utilisé un environnement virtuel en 3D combiné avec un IRMf pour évaluer les mécanismes neuronaux spécifiques engagés dans l’élaboration et l’utilisation d’une carte cognitive. Nous avons demandé aux participants de trouver leur chemin dans une petite ville virtuelle et d’élaborer une image mentale de l’environnement, càd une carte cognitive. Quand l’élaboration de la carte cognitive fut terminée, nous avons demandé aux participants d’utiliser cette carte pour atteindre diverses cibles en partant de différents points dans la ville. Nous avons appelé ce test « Le Test de la Carte Cognitive » (TCC). Nous avons observé l’activité cérébrale des participants pendant qu’ils suivaient ces instructions et découvert que le test engageait plusieurs zones frontales et pariétales du cerveau les plus susceptibles d’être concernées par les mécanismes d’attention et de perception nécessaires pendant l’orientation. Toutefois, aussi bien l’élaboration que l’utilisation de la carte cognitive impliquait une activité de l’hippocampe. Ces découvertes confirment, pour l’homme, les résultats d’études antérieures sur les rongeurs montrant que l’hippocampe est, en effet, la zone essentielle du cerveau dans le cadre de la formation et de l’utilisation d’une carte cognitive (Illustration N°2).

Il est de notoriété publique que les gens ont des aptitudes d’orientation différentes, parce qu’ils ont une tendance naturelle à utiliser des stratégies d’orientation différentes. Nous voulions néanmoins déterminer si ces variations individuelles persistaient ou pas lorsque les participants devaient effectuer les mêmes tâches en utilisant la même stratégie d’orientation, à savoir l’élaboration et l’utilisation d’une carte cognitive. Une fois encore, nous avons soumis un groupe de participants au TCC. Comme nous nous y attendions, de grandes variations se sont dégagées des performances des différents individus dans la résolution du test. Certains sujets étaient capables d’élaborer une carte cognitive de l’environnement en deux minutes, d’autres avaient besoin de plus de dix minutes pour élaborer la même carte. Des variations similaires ont été observées pendant l’utilisation de la carte cognitive dans le but de s’orienter. Certains sujets étaient capables d’atteindre les endroits cibles très rapidement, pendant que d’autres prenaient plus de temps. Pour expliquer cette variabilité en termes de mécanismes neuronaux, nous avons utilisé une technique de neuro-imagerie très récente, à savoir l’imagerie du tenseur de diffusion, pour observer l’organisation moléculaire structurelle de l’hippocampe des sujets de l’étude montrant les plus grandes variations dans l’accomplissement des tâches. Nous avons trouvé que plus l’organisation moléculaire structurelle de l’hippocampe des sujets était bonne, meilleures étaient leurs performances dans l’élaboration et l’utilisation de la carte cognitive. Ces résultats nous indiquent que la variabilité observée dans l’orientation par l’élaboration et l’utilisation d’une carte cognitive est fortement liée à l’organisation moléculaire structurelle de l’hippocampe. Nous ne sommes pas certains du comment ou du pourquoi de ces variations au niveau moléculaire, mais ces variations pourraient être un facteur à prendre en compte dans l’évaluation des capacités d’orientation, et seraient probablement responsables des aptitudes d’orientation défaillantes chez les individus sains (Illustration N° 3).

Nous publions à l’heure actuelle le premier cas dans la littérature scientifique d’une personne de 43 ans atteinte de désorientation topographique développementale ». Malgré un développement cognitif normal, cette personne n’a jamais été à même de s’orienter dans son environnement. Depuis l’âge d’environ six ans, elle se souvient qu’elle paniquait au supermarché chaque fois qu’elle perdait sa mère de vue. Ses sœurs ou ses parents l’accompagnaient toujours à l’école et elle ne quittait jamais la maison seule sous peine de se perdre à chaque tentative. Adolescente, elle devait compter sur ses amis pour l’accompagner quand elle quittait la maison familiale. A sa connaissance et celle des ses parents, il n’existe pas d’autre cas de difficultés de navigation similaires parmi les membres de la famille. Elle suit des directions stéréotypées pour se rendre au bureau où elle travaille depuis cinq ans. Elle sait quel bus prendre pour aller en ville, reconnaît la grande place caractéristique où elle doit descendre du bus, et ensuite elle suit un parcours linéaire sur 30 mètres pour arriver à l’immeuble où se trouve son bureau. Elle suit le même trajet à l’envers pour rentrer chez elle, mais elle se perd parfois dans son quartier et doit appeler son père pour qu’il vienne la chercher. En dehors de cet itinéraire précis, elle est incapable de trouver son chemin vers d’autres endroits, comme les boutiques ou les cinémas, et elle se perd chaque fois qu’elle essaye. Après des tests approfondis, nous avons découvert que cette personne avait une détérioration sélective dans l’élaboration d’une carte cognitive de l’environnement. L’IRMf a confirmé une activité dans plusieurs zones du cerveau pendant l’élaboration de la carte cognitive, sauf au niveau de l’hippocampe, lequel était par contre actif quand elle tentait d’utiliser une carte cognitive élaborée précédemment après un très long apprentissage. Ces découvertes comportementales et de neuro-imagerie suggèrent son manque d’aptitudes d’orientation était lié à l’incapacité à créer des cartes cognitives. Malheureusement, nous n’avons pas pu récolter de données DTI pour évaluer l’organisation structurelle de son hippocampe au niveau moléculaire. Nous sommes maintenant en train d’élaborer un traitement de réhabilitation qui devrait permettre à cette personne de développer l’aptitude à former une carte cognitive de son environnement.