Implication de la connectivité anatomo-fonctionnelle des régions du cortex frontal dans la formation et la consolidation de la mémoire associative olfactive chez le rongeur

Abstract

Initialement encodés dans l’hippocampe, les nouveaux souvenirs déclaratifs, aussi appelés engrammes, deviennent progressivement dépendants d’un réseau distribué de neurones corticaux au cours de leur maturation. Bien que le rôle du cortex dans le stockage de la mémoire ancienne (MA) ait été clairement démontré, plusieurs études montrent que certains réseaux corticaux pourraient être recrutés précocement, dès l’encodage, et participeraient après maturation, au stockage de la trace mnésique. Ceci a notamment été suggéré pour le cortex frontal, dans lequel des changements structuraux et fonctionnels précoces ont été observés, indiquant que la maturation de la trace corticale nécessiterait des renforcements dans la connectivité fonctionnelle entre les différentes structures dépositaires de la trace mnésique. Grâce au marqueur d’activité neuronale c-fos, nous avons étudié l’évolution temporelle, au cours de la consolidation mnésique, de la connectivité fonctionnelle des régions frontales : le Cortex PréFrontal médian (CPFm), les parties antérieure (CCa) et postérieure (CCp) du Cortex Cingulaire et le Cortex OrbitoFrontal (COF), lesquelles pourraient participer à la maturation de l’engramme. Nous avons comparé l’activité dans ces régions lors du rappel d’une mémoire olfactive associative récente (MR) ou ancienne à l’aide d’une tâche de transmission sociale de préférence alimentaire.Nous avons identifié trois régions corticales clés co-activées lors du rappel de la MA, suggérant qu’elles forment un nœud critique au sein d’un réseau cortical plus vaste, nécessaire à la formation de l’engramme. L’analyse des corrélations interrégionales des activités neuronales révèle que l’activité du CPFm et du COF est corrélée dès le rappel de la MR, bien que leur recrutement soit dépendant de l’âge de la mémoire. Cette connectivité fonctionnelle s’appuie sur une connectivité anatomique unidirectionnelle entre le CPFm et le COF. Par contraste, le CCp est activé uniquement lors du rappel d’une mémoire récente. Par une approche pharmacogénétique, nous avons sélectivement inhibé le CPFm et révélé son implication lors de la phase d’encodage, mais également dans le rappel de la MR et de la MA. L’ensemble de ces résultats suggèrent que bien que le processus de maturation de la trace mnésique au niveau cortical soit spécifique à chaque région, il requiert une connectivité fonctionnelle entre plusieurs régions corticales dont les cinétiques d’activation distinctes mais coordonnées permettent le stockage et l’expression à long terme du souvenir.Des altérations focalisées de cette connectivité, notamment lors du vieillissement, pourraient ralentir le processus d’apprentissage et/ou changer les stratégies d’apprentissage mis en place par l’animal pour résoudre une tâche complexe. À l’aide un test de discrimination spatiale, au cours de huit sessions d’apprentissage dans un labyrinthe radiaire à huit bras sur une large cohorte de souris âgées (22 mois), nous avons pu isoler deux populations : l’une avec une vitesse d’apprentissage similaire à celle d’un groupe de souris jeunes, et l’autre avec une vitesse d’apprentissage réduite. Des expériences futures permettraient de déterminer dans quelle mesure la connectivité fonctionnelle cérébrale est altérée de manière différentielle dans ces deux populations de souris âgées.