«Memory Molecule» ID dans l’étude sur les mouches des fruits
La découverte, publiée dans la revue Frontières des circuits neuronaux, est importante car la molécule peut représenter une nouvelle cible pour les interventions thérapeutiques visant à inverser la perte de mémoire.
Les scientifiques de l'Université de Bristol ont cherché à mieux comprendre les mécanismes qui permettent la formation de souvenirs en étudiant les changements moléculaires dans l'hippocampe, une zone du cerveau impliquée de manière critique dans l'apprentissage.
Les chercheurs ont déclaré que des études antérieures ont montré que notre capacité à apprendre et à former des souvenirs est due à une augmentation de la communication synaptique appelée potentialisation à long terme, ou LTP. Cette communication est initiée par un processus chimique déclenché par le calcium entrant dans les cellules du cerveau et activant une enzyme clé appelée «kinase sensible au Ca2 +» (CaMKII).
Une fois que cette protéine est activée par le calcium, elle déclenche un changement dans sa propre activité lui permettant de rester active même après la disparition du calcium. Cette capacité spéciale de CaMKII à maintenir sa propre activité a été appelée «commutateur de mémoire moléculaire».
Jusqu'à présent, la question restait de savoir ce qui déclenche ce processus chimique dans notre cerveau qui nous permet d'apprendre et de former des souvenirs à long terme.
L'équipe de recherche a mené des expériences en utilisant la mouche commune des fruits (Drosophile) pour analyser et identifier les mécanismes moléculaires derrière ce changement. En utilisant des techniques de génétique moléculaire avancées qui leur ont permis d’inhiber temporairement la mémoire des mouches, l’équipe a pu identifier un gène appelé CASK comme la molécule synaptique régulant ce «commutateur de mémoire».
James Hodge, Ph.D., auteur principal de l'étude, a déclaré: «Les mouches des fruits sont remarquablement compatibles pour ce type d'étude car elles possèdent une fonction neuronale et des réponses neuronales similaires à celles des humains. Bien que petits, ils sont très intelligents - par exemple, ils peuvent atterrir au plafond et détecter que les fruits de votre corbeille de fruits ont disparu avant que vous ne le puissiez. "
«Dans des expériences au cours desquelles nous avons testé la capacité d'apprentissage et de mémoire des mouches, impliquant deux odeurs présentées aux mouches dont une associée à un léger choc, nous avons constaté qu'environ 90% étaient capables d'apprendre le bon choix en se rappelant d'éviter l'odeur associée à le choc.
«Cinq leçons d'odeur avec punition ont incité la mouche à se souvenir d'éviter cette odeur pendant 24 heures à une semaine, ce qui est long pour un insecte qui ne vit que quelques mois.»
En localisant la fonction de ces molécules clés, les chercheurs ont découvert que les mouches dépourvues de ces gènes présentaient une formation de mémoire perturbée. Lors de tests de mémoire répétés, les personnes dépourvues de ces gènes clés se sont avérées incapables de se souvenir à trois heures (mémoire à mi-parcours) et à 24 heures (mémoire à long terme) bien que leur apprentissage initial ou leur mémoire à court terme n’aient pas été affectés.
Enfin, l'équipe a introduit une copie du gène CASK humain - identique à 80% au gène CASK de la mouche - dans le génome d'une mouche qui manquait complètement de son propre gène CASK et n'était donc généralement pas capable de s'en souvenir. Les chercheurs ont découvert que les mouches qui avaient une copie du gène CASK humain pouvaient se souvenir comme une mouche de type sauvage normale.
Hodge, de l’École de physiologie et de pharmacologie de l’université, a déclaré: «La recherche sur la mémoire est particulièrement importante car elle nous donne notre sentiment d’identité, et des déficits d’apprentissage et de mémoire se produisent dans de nombreuses maladies, blessures et au cours du vieillissement.»
«Le contrôle par CASK du commutateur de mémoire moléculaire CaMKII est clairement une étape critique dans la manière dont les souvenirs sont écrits dans les neurones du cerveau. Ces découvertes ouvrent non seulement la voie au développement de nouvelles thérapies qui inversent les effets de la perte de mémoire, mais prouvent également la compatibilité de Drosophile pour modéliser ces maladies en laboratoire et rechercher de nouveaux médicaments pour traiter ces maladies.
«En outre, ce travail fournit un aperçu important de la façon dont les cerveaux ont développé leur énorme capacité à acquérir et à stocker des informations.»
Source: Université de Bristol
