Comment une protéine clé stimule la mémoire, l'apprentissage dans le cerveau adulte
Une protéine qui joue un rôle clé dans le développement neuronal précoce est également essentielle pour l'apprentissage et la mémoire dans le cerveau adulte.
La protéine, appelée netrine, renforce les connexions entre les cellules cérébrales.
Ceci est selon une recherche récente menée par l'Institut et hôpital neurologiques de Montréal (Le Neuro), un institut d'enseignement et de recherche de l'Université McGill au Canada.
Les scientifiques savaient déjà que la nétrine est essentielle au développement du cerveau embryonnaire et infantile, où elle aide à établir des connexions entre les cellules cérébrales, ou neurones.
Les recherches récentes révèlent que la protéine renforce également ces connexions neuronales, ou synapses, dans l’hippocampe du cerveau adulte, une zone impliquée dans la mémoire et l’apprentissage.
Le journal Rapports de cellule a récemment publié un article sur l'étude, que l'équipe a menée sur des cellules de cerveaux de rats en développement et adultes.
«C'était un mystère», commente le Dr Timothy E. Kennedy, auteur principal de l'étude, qui dirige un laboratoire de recherche au Neuro, «pourquoi les neurones continueraient à fabriquer de la nétrine dans le cerveau adulte après que toutes les connexions aient déjà été établies dans la petite enfance.»
Clé moléculaire pour le renforcement de la synapse
Selon le Dr Kennedy, les scientifiques ont vu qu'un neurone libère de la nétrine lorsqu'il devient actif. La protéine renforce la connexion avec un neurone voisin en signalant aux deux neurones de «rendre la synapse plus forte».
L'étude récente fait suite à un long train de travaux qui a commencé il y a près de sept décennies lorsque Donald Hebb, professeur de psychologie à l'Université McGill, a proposé ses idées sur la façon dont le cerveau apprend et crée des souvenirs.
Ce qui a plus tard acquis le titre de théorie Hebbian, ses idées visaient à expliquer comment les circuits neuronaux se développent à la suite de l'expérience.
Hebb a soutenu que la force ou la faiblesse des connexions synaptiques dépend de la fréquence à laquelle elles sont utilisées: plus elles sont utilisées, plus elles deviennent fortes et rapides.
Dans son livre de 1949 L'organisation du comportement: une théorie neuropsychologique, il a décrit comment il a imaginé le processus de renforcement des synapses. Lorsqu'un neurone est suffisamment proche d'un autre et continue de le déclencher, «un processus de croissance ou un changement métabolique se produit dans l'une ou les deux cellules».
«Nous disons», explique le Dr Kennedy, «que ce nouveau mécanisme moléculaire, que nous avons découvert 69 ans plus tard, est au cœur de cette théorie.»
Les changements synaptiques sous-tendent la mémoire, l'apprentissage
C’est la publication en 1957 d’un article révolutionnaire de Brenda Milner, qui a obtenu un doctorat au Neuro sous la supervision de Hebb, qui a introduit l’idée que l’hippocampe cérébral joue un rôle crucial dans certains types de mémoire et d’apprentissage.
«Si vous la réduisez à une molécule», poursuit le Dr Kennedy, «la libération régulée de nétrine est essentielle pour le type de changements synaptiques qui sous-tendent les changements dans le neurone qui sont impliqués dans l'apprentissage et la mémoire, ce qu'était Milner. parler de."
Lui et ses collègues ont également observé que, pour renforcer les synapses, la nétrine doit être libérée dans «l'espace extracellulaire».
Cela les a amenés à se demander quelles opportunités supplémentaires d'interagir avec d'autres neurones cela pourrait offrir.
Des études sur les gènes impliquent l’implication de la nétrine dans des maladies qui détruisent les tissus cérébraux, notamment la sclérose latérale amyotrophique, la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer. Cependant, ceux-ci n'ont identifié aucun mécanisme sous-jacent.
"Cible non encore découverte"
Dans l'ensemble, le travail fait progresser considérablement notre compréhension de la façon dont le cerveau forme et stocke les souvenirs, explique l'équipe.
Il «offre également une nouvelle cible jusqu'alors inconnue pour les maladies qui affectent la fonction de la mémoire», déclare l'auteur principal de l'étude Stephen Glasgow, associé de recherche au Neuro.
Le Dr Kennedy suggère qu'un moyen idéal de préserver la fonction de la mémoire serait d'avoir des médicaments qui ciblent l'activité moléculaire au niveau des synapses.
Des études récentes sur le cerveau adulte ont révélé de nombreuses connexions synaptiques inactives. Il n'y a rien de mal avec eux - ils sont simplement «éteints, comme des ampoules», explique-t-il.
Il émet l'hypothèse qu'il pourrait y avoir «un réservoir de synapses pouvant être utilisé pour modifier la force des connexions entre les neurones».
Si cela s'avère être le cas, lui et ses collègues pensent avoir «trouvé un mécanisme moléculaire pour activer ces synapses».
Avec de telles idées à l'esprit, ils prévoient maintenant de découvrir ce qui arrive aux neurones lorsqu'ils leur fournissent ou les privent de nétrine.
«Nous avons identifié une cible énorme pour les drogues.»
Dr Timothy E. Kennedy
