Etude du lien entre plasticité synaptique et adaptation comportementale

Abstract

La mémoire peut être définie comme la capacité de stocker des informations qui pourront être récupéré au besoin et facilite l’adaptation comportementale. Au niveau biologique, la mémorisation est un mécanisme complexe qui est soutenue par l’interaction cordonnée de plusieurs régions du cerveau et qui fait l’objet d’un déclin progressif avec le vieillissement. Comprendre les mécanismes qui soutiennent sa formation et son stockage est donc un prérequis pour développer des traitements adaptés aux troubles de la mémoire.Il y a différentes théories qui décrit la consolidation de mémoires d’un point de vue intégratif : 1) la théorie des engrammes postule l’existence d’assemblées neuronales stablement modifiés par l’expérience ; 2) la théorie de la plasticité synaptique et de la mémoire lie ces deux concepts d’une façon causative ; 3) la théorie de la consolidation systémique postule que les engrammes sont distribués à travers plusieurs aires cérébrales interconnectée. Dans ce système complexe, déterminer où, quand et comment une modification particulière du système a lieu pendant la consolidation est encore une question en suspense. Plusieurs lignes de recherche ont émergées et ont permis de déterminer des objets clés. L’hippocampe est considéré comme le site principal pour la consolidation des mémoires récentes et le cortex préfrontal a émergé comme un site important pour la consolidation des mémoires éloigné, faisant de la communication entre ces deux aires un axe de recherche important. Le sommeil, caractérisé par l’absence d’information externe additionnelle, favorise la consolidation des mémoires et la réactivation cordonnée des assemblés neuronales dans l’hippocampe et dans le néocortex grâce à des oscillations hippocampiques à haute fréquence appelé Sharp Wave-Ripples (SPW-Rs) qui sont considéré comme étant des événements caractéristiques des périodes de consolidation mnésique. Au niveau moléculaire, la potentialisation à longue-terme (LTP) est le mécanisme de plasticité synaptique le plus étudié pour la formation des mémoires longue-terme.J’ai étudié l’interaction entre l’hippocampe dorsal (dHPC) et deux aires néocorticales dans le contexte d’alternation spatiale avec délai. Mon objectif a été de répondre aux questions suivantes :1) Le cortex préfrontal médiane (mPFC) et le cortex pariétal postérieur (PPC) participent-ils à l’engramme qui soutiens l’acquisition de cette règle ? Leur contribution respective est-elle quantitativement ou qualitativement différente ?2) L’activité de réseau (oscillations et réactivation neuronale cordonnées) de ces deux aires est modulées par le SPW-Rs de l’hippocampe ; cette modulation est-elle modifiée par la consolidation de la règle ?3) La consolidation de la règle est-elle affectée par l’inhibition de la LTP au seine de ces aires néocorticales ?Pour répondre à ces questions nous avons utilisé des souris implantées avec des électrodes dans le dHPC, mPFC et PPC pour enregistrer le Potentiel Local de Champ (LFP) et l’activité des neurones pendant la tâche et pendant trois heures de repos à la fin de chaque journée de test. Nous avons observé que, pendant la tâche, les neurones du PPC étaient plus particulièrement activé pendant la navigation spatiale, tandis que les neurones du mPFC étaient préférentiellement activé par les attributs cognitifs. Nous avons également montré que la modulation positive des neurones néocorticaux par les SPW-Rs était augmenté après l’apprentissage de la règle dans le mPFC, mais pas dans le PPC. De plus, les neurones du mPFC les plus actives pendant la tâche sont les neurones préférentiellement modulés par les SPW-Rs. En fin, nos données préliminaires montrent que l’inhibition de la LTP au seine du mPFC pendant la période de sommeil suivant la première période d’apprentissage ne semble pas avoir d’effet sur la consolidation de la règle, mais suggèrent cependant que la modulation des neurones par les SPW-Rs pourrait en être affectée.