Sonder les bases moléculaires de la mémoire à long terme
Les scientifiques pensent que la potentialisation à long terme (LTP) - l'augmentation durable des signaux à travers une connexion entre les cellules cérébrales - sous-tend notre capacité à nous souvenir au fil du temps et à apprendre.
Des chercheurs du Duke University Medical Center ont découvert une cascade de molécules de signalisation qui permet à un signal généralement très bref de durer des dizaines de minutes. Ce stimulus fournit le cadre cérébral pour des connexions plus fortes (synapses) qui peuvent invoquer un souvenir pendant des mois, voire des années.
Leurs découvertes sur la façon dont les synapses modifient la force des connexions pourraient avoir une incidence sur la maladie d'Alzheimer, l'autisme et le retard mental, a déclaré Ryohei Yasuda, Ph.D., professeur adjoint de neurobiologie et auteur principal.
«Nous avons découvert qu'un processus biochimique qui dure longtemps est ce qui cause le stockage de la mémoire», a déclaré Yasuda, qui est un scientifique en début de carrière de l'Institut médical Howard Hughes.
La recherche est publiée dans La nature.
Les chercheurs étudiaient les molécules de signalisation qui régulent le cytosquelette d'actine, qui sert de cadre structurel aux synapses.
«Les molécules de signalisation pourraient aider à réorganiser le cadre, et donner plus de volume et de force aux synapses», a déclaré Yasuda. «Nous avons pensé qu'une mémoire durable pourrait éventuellement provenir de changements dans les assemblages des blocs de construction.»
Les chercheurs de Duke savaient que la potentialisation à long terme, un ensemble d'impulsions électriques de longue durée dans les cellules nerveuses, est déclenchée par une augmentation transitoire des ions calcium (Ca2 +) dans une synapse. Ils ont conçu des expériences pour apprendre exactement comment le signal court Ca2 +, qui ne dure que ~ 0,1 s, se traduit par un changement durable (plus d'une heure) dans la transmission synaptique.
L'équipe a utilisé une technique de microscopie à 2 photons pour visualiser la signalisation moléculaire dans des synapses uniques subissant une LTP, une méthode développée dans le laboratoire de Yasuda. Cette méthode de microscopie a permis à l'équipe de surveiller l'activité moléculaire dans des synapses uniques tout en mesurant les synapses pour augmenter leur volume et la force des connexions.
Ils ont découvert que les molécules de signalisation Rho et Cdc42, régulateurs du cytosquelette d'actine, sont activées par CaMKII et relaient un signal CaMKII en signaux d'une durée de plusieurs minutes. Ces signaux durables sont importants pour maintenir la plasticité durable des synapses, la capacité du cerveau à changer pendant l'apprentissage ou la mémorisation.
De nombreuses maladies mentales telles que le retard mental et la maladie d'Alzheimer sont associées à des signaux Rho et Cdc42 anormaux, a déclaré Yasuda. «Ainsi, notre découverte fournira de nombreuses informations sur ces maladies», a-t-il déclaré.
Source: Université Duke
