Mécanismes cellulaires et moléculaires à l'origine des dissociations de la mémoire spatiale chez la souris : Implication de la voie transcriptionnelle CREB

Abstract

Accumulating evidence suggest that the activation/phosphorylation of CREB transcription factor (cAMP Responsive Element Binding protein, pCREB) is necessary for memory consolidation in hippocampus (HPC)-dependant tasks. Recently, it has been shown that the consolidation of memory traces for contextual- (HPC-dependant) vs elemental- (amygdala-dependent) conditioning resulted in different pCREB patterns in the HPC (respectively biphasic vs monophasic). Based on these data, we studied, by immunohistochemistry and western-blots, the activation patterns of the CREB-early genes transcriptional route during consolidation and disturbance (aging, extinction) of a spatial memory acquired in the Morris water maze. Analysis of pCREB levels across training revealed differential recruitment of the structures considered as a function of the learning phase, and illustrated memory systems interaction. A detailed analysis of the kinetics of CREB activation at the end of training (when the memory is well consolidated) showed variable activation patterns within the different structures examined (biphasic in the CA1 vs monophasic or absent in other structures). The amplitude and duration of CREB phosphorylation reflected (1) the role of the structure examined in spatial information processing and (2) the degree of mastering of the task. The detailed analysis of CREB phosphorylation in aged mice revealed that aging-induced spatial memory deficits are associated to a selective alteration of pCREB pattern and Fos production in the CA1. Finally, we showed that extinction of spatial memory differentially affected the CREB phosphorylation pattern in the HPC (CA1) and the amygdala when extinction occurred either by moving or by retiring the platform. Together, our findings highlight the crucial role of the activation of the CREB dependant transcriptional route within a narrow window in the CA1 subfield for efficient spatial information processing.

De nombreuses données suggèrent que l'activation/phosphorylation du facteur de transcription CREB (cAMP Responsive Element Binding protein, pCREB) est nécessaire à la consolidation mnésique, notamment dans les tâches dépendantes de l’hippocampe (HPC). Au laboratoire, il a été récemment montré, dans deux paradigmes de conditionnement classique, que la consolidation des associations contexte-choc (HPC-dépendante) vs son-choc (amygdale-dépendante), est associée à l'établissement de cinétiques pCREB différentielles dans l’HPC (respectivement biphasique vs monophasique). Partant de ces données, nos travaux ont porté sur l'étude des cinétiques de la voie transcriptionnelle CREB-gènes précoces lors de la consolidation ou de la perturbation (vieillissement, extinction) d'une mémoire spatiale acquise en piscine de Morris. L’analyse des niveaux de pCREB au cours de l’entraînement met en évidence un recrutement différentiel des structures examinées selon la phase d’apprentissage, et nous a ainsi permis d’illustrer la théorie d’interaction des systèmes de mémoire. L’étude détaillée de la cinétique d’activation de CREB en fin d’apprentissage (lorsque la mémoire est bien consolidée) met en évidence des patrons d’activité pCREB qui varient selon la structure considérée (biphasique dans le CA1 vs monophasique ou inexistant dans les autres structures). La durée et l’amplitude de l’activation de CREB reflètent (1) le niveau d’implication de la structure cérébrale considérée dans le traitement des informations spatiales et (2) le degré de maîtrise de la tâche. L’analyse des patrons d’activation de CREB chez des souris âgées révèle que les déficits de mémoire spatiale dus au vieillissement sont associés à une altération sélective de la cinétique pCREB et à une diminution de la production de protéine Fos dans le CA1. Enfin, nous montrons que l’extinction de la mémoire spatiale induit des altérations spécifiques du patron d’activation de CREB dans le l’HPC (CA1) et l’amygdale selon que l’extinction est effectuée par retrait ou changements successifs de la position de la plate-forme. Dans leur ensemble, nos données mettent en lumière le rôle crucial de l’activation de la voie transcriptionnelle CREB dépendante dans l’aire CA1, dans une fenêtre temporelle extrêmement fine, pour le traitement des informations spatiales.