La mémoire sélective - Une équipe de l’UNIGE révèle les mécanismes cellulaires de la mémoire

Une équipe du Département de neurosciences fondamentales de la Faculté de médecine de l'Université de Genève (UNIGE) vient de franchir une étape décisive dans la compréhension des mécanismes cellulaires qui régissent les processus de mémoire et d'apprentissage chez l’homme. Les chercheurs sont parvenus à identifier, pour la première fois, les processus de sélection et d’organisation des circuits du cortex cérébral lors de l'apprentissage. D’une extrême importance, notamment en raison des modifications continuelles des circuits qu’ils sollicitent pendant toute la vie, ces mécanismes permettent une réadaptation incessante de notre cerveau en réponse aux expériences que nous faisons ou aux lésions cérébrales que nous aurions subies. Publiés dans la revue PLoS Biology, ces résultats permettront une meilleure compréhension des déficits mentaux intervenants dans diverses maladies, telles que l’autisme ou la schizophrénie.

Notre cerveau change de jour en jour. Il a en effet la capacité de modifier l'organisation de ses réseaux de neurones en fonction des expériences vécues. Ce phénomène appelé «plasticité cérébrale» constitue la base des processus de mémoire et d’apprentissage. Les changements interviennent au niveau de petites structures appelées «synapses», qui connectent les neurones entre eux.

Un cerveau différent chaque jour
Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que la structure des synapses restait immuable et que seuls des changements dans la force du signal, c'est-à-dire dans la quantité de molécules messagères transmises d'un neurone à l'autre, jouaient un rôle dans la capacité adaptative - la «plasticité» - du cerveau.

Depuis, les nouvelles techniques d'imagerie ont permis de montrer que les synapses sont en fait des structures dynamiques: les points de contact qu'elles forment avec les neurones voisins apparaissent et disparaissent continuellement. Cependant, les mécanismes régissant la mise en place des contacts synaptiques restaient encore très mal connus jusqu'à présent. Bien qu'un neurone soit généralement en contact avec plusieurs milliers de partenaires, on ignorait complètement comment celui-ci pouvait déterminer avec quels neurones former ces contacts.

Des contacts durables
En étudiant pendant plusieurs jours consécutifs la dynamique des contacts synaptiques neuronaux dans le cortex de l'hippocampe - une région fortement impliquée dans les mécanismes d’apprentissage et de mémoire - l'équipe du prof. Dominique Müller, du Département de neurosciences de l'UNIGE, est parvenue à identifier les règles de sélection de ces contacts synaptiques.

Les chercheurs ont ainsi pu vérifier que l’activité des neurones, telle qu’elle survient pendant l’apprentissage, met en compétition les contacts synaptiques les uns avec les autres ; et ceci sur des durées bien plus longues que ce qui avait été réalisé auparavant. Les synapses activées par ces stimulations se voient stabilisées de manière durable, alors qu’au contraire, les synapses non activées tendent à être éliminées et remplacées par de nouveaux contacts.

Mais la véritable percée des scientifiques genevois réside dans le fait d’avoir pu montrer que ces contacts, loin d'être créés au hasard, apparaissent avant tout à proximité des synapses activées, comme si ces dernières, fortes de leur succès, encourageaient la naissance de nouveaux contacts. Ce phénomène a pour conséquence de favoriser, à long terme, la formation et la persistance de groupes de connexions synaptiques capables de fonctionner de manière cohérente et synchrone et, par là même, de relayer une information pertinente pour la fonction du neurone.

De la maladie au neurone
Parus dans la revue scientifique PLoS Biology, ces travaux mettent en lumière un phénomène fondamental propre au cerveau humain. La compréhension des mécanismes de sélection et d’organisation des circuits corticaux offre de nouveaux éclairages sur le fonctionnement de la mémoire et ouvre de toutes nouvelles voies pour analyser et comprendre les déficits survenant dans diverses maladies mentales afférentes.

Les scientifiques envisagent notamment aujourd’hui la possibilité que le retard mental, l'autisme ou la schizophrénie soient des maladies liées à des altérations des processus synaptiques, qui perturbent non seulement la formation, mais aussi la dynamique et la spécificité des réseaux neuronaux.

Contacts: le prof. Dominique Müller au + 41 22 379 54 34

2007-2008