Odors, a bridge toward memories : characterization of the cognitive processes and the neural bases of odor-evoked episodic memory

La mémoire épisodique correspond à la reviviscence consciente d'expériences personnelles ancrées dans un contexte spécifique. Ce travail de thèse porte sur l'étude des processus cognitifs et des mécanismes neuronaux du rappel épisodique chez l'Homme. Les souvenirs rappelés par les odeurs sont plus détaillés et plus émotionnels que ceux évoqués par d'autres modalités sensorielles. Ces spécificités expliquent pourquoi nous nous intéressons à l'évocation des souvenirs par des odeurs. Tout d'abord, une tâche comportementale novatrice est développée pour permettre l'étude contrôlée de la mémoire d'épisodes complexes constitués d'odeurs non familières (Quoi), localisées à des emplacements distincts (Où), d'un environnement visuel donné (Quel contexte). A l'aide de cette tâche, nous montrons que, lorsque les dimensions d'un épisode sont étroitement liées, la perception de l'odeur permet le rappel de l'ensemble du souvenir. Le rappel épisodique est essentiellement fondé sur des processus de recollection, la familiarité n'étant pas suffisante pour récupérer l'ensemble du souvenir. De plus, les odeurs associées à une émotion, quelle que soit leur valence, facilitent le rappel épisodique correct. Fonctionnellement, la mémoire épisodique est sous-tendue par un large réseau neuronal, constitué de régions typiquement impliquées dans la mémoire de laboratoire et la mémoire autobiographique. Les souvenirs corrects sont associés à un réseau neuronal différent des souvenirs incorrects, de la perception de l'odeur à la ré-expérience du souvenir. Des analyses de modularité indiquent que les interactions fonctionnelles au sein du réseau de la mémoire épisodique dépendent également de l'exactitude du souvenir. L'ensemble de ces travaux suggère que le rappel épisodique est un processus dynamique complexe, initié dès la perception des odeurs, et interdépendant d'autres systèmes de mémoire tels que les mémoires perceptive et sémantiqueEpisodic memory is the memory that permits the conscious re-experience of specific personal events and associated with a specific context. This doctoral research aims at investigating the cognitive processes and the neural bases of episodic retrieval in humans. Odor-evoked memories are known to be more detailed and more emotional than memories triggered by other sensorial cues. These specificities explain why we studied odor-evoked memories. First, a novel behavioral task has been designed to study in a controlled way the memory of complex episodes comprising unfamiliar odors (What), localized spatially (Where), within a visual context (Which context). From this approach, we suggest that when the binding between the episodes’ dimensions is strong, the odor perception evokes the whole episodic memory. The episodic retrieval is mainly based on recollection processes, the feeling of knowing being insufficient to induce complete memory recovery. Moreover, emotion carried by odors, whatever its valence, promote accurate episodic retrieval. Functionally, episodic memory is underpinned by a distributed network, constituted of regions typically found in laboratory and autobiographical memory approaches. Accurate memories are associated with a specific neural network, from odor perception to memory re-experience. Modularity analyses show that neural interactions within this network also depend on memory accuracy. Altogether, results of this research suggest that episodic retrieval is a dynamic and complex process, triggered by odors perception, closely linked to other memory systems such as perceptual and semantic memorie