La protéine d'arc aide à traduire l'apprentissage en mémoire

En explorant le fonctionnement interne des synapses, les jonctions entre les cellules cérébrales, les scientifiques ont établi comment une protéine appelée Arc aide à réguler leur activité pour traduire l’apprentissage en mémoire à long terme.
Steve Finkbeiner, professeur de neurologie et de physiologie à l’Université de Californie à San Francisco (UCSF) et ses collègues, pensent que leur découverte permet également de mieux comprendre ce qui se passe au niveau moléculaire lorsque cette activité est perturbée. autres troubles neurologiques.
Ils écrivent sur leurs conclusions dans un article publié en ligne dans Neuroscience de la nature au weekend.
Finkbeiner, qui a dirigé la recherche aux instituts Gladstone, un centre de recherche sur les maladies neurologiques affilié à UCSF, a déclaré dans un communiqué:
"Les scientifiques savaient qu'Arc était impliqué dans la mémoire à long terme, car les souris dépourvues de la protéine Arc pourraient apprendre de nouvelles tâches, mais n'ont pas réussi à les mémoriser le lendemain."

Synapses

Les synapses sont des jonctions hautement spécialisées qui traitent et relaient les signaux entre les neurones ou les cellules du cerveau.
Bien que les synapses formées lors de notre développement cérébral précoce constituent la majorité de celles que nous aurons jamais, elles peuvent se former, se briser et se renforcer tout au long de notre vie. Plus une synapse est active, plus elle est forte: c'est essentiel pour créer de nouveaux souvenirs.
Mais si les synapses deviennent trop actives, elles peuvent trop stimuler les neurones, ce qui se traduit par des crises d'épilepsie. Le cerveau maintient donc l'activité synaptique pour empêcher que cela se produise.

La mise à l'échelle homéostatique empêche les synapses de devenir hyperactives

Une des façons dont le cerveau empêche les synapses de devenir trop excitées est un processus récemment découvert appelé «mise à l'échelle homéostatique». Les neuroscientifiques qui ont découvert ce processus ont trouvé qu'il établissait un équilibre entre le renforcement des synapses et le contrôle de l'excitation synaptique.
Mais la façon exacte dont les neurones frappent cet équilibre était quelque peu mystérieuse: bien que les chercheurs soupçonnaient que cela avait quelque chose à voir avec la protéine Arc.
«Les premières observations ont montré que l’Arc s’accumulant dans les synapses pendant l’apprentissage, les chercheurs pensaient que la présence d’Arc à ces synapses entraînait la formation de souvenirs durables», explique M. Finkbeiner.

Des études en laboratoire révèlent le comportement de trois régions

Ils ont donc entrepris d'étudier le comportement d'Arc en laboratoire: d'abord chez l'animal puis en culture.
Ils ont été surpris de découvrir que tandis que l'Arc s'accumule aux synapses lorsque des neurones individuels sont stimulés pendant l'apprentissage, peu après, la plupart des protéines sont transportées dans le noyau.
L'auteur principal, Erica Korb, a déclaré que lorsqu'ils ont examiné de plus près, trois régions de la protéine contrôlaient son activité. Une région exporte la protéine du noyau, une autre la transporte dans le noyau et la troisième la maintient.
"La présence de ce système complexe et étroitement régulé est la preuve évidente que ce processus est biologiquement important", ajoute-t-elle.

Arc en tant que régulateur principal du détartrage homéostatique

L'équipe pense que leurs expériences montrent Arc est un régulateur principal du détartrage homéostatique.
Les gènes doivent être allumés et éteints à des moments précis pour produire les protéines que les neurones utilisent pour former des souvenirs.
L'équipe a découvert qu'Arc contrôle cette activité, nécessaire pour la mise à l'échelle homéostatique, à partir du noyau du neurone.
Le processus renforce les synapses, permettant la formation de mémoire à long terme, sans les laisser devenir trop excités.

Les résultats pourraient être importants pour un certain nombre de maladies neurologiques

Finkbeiner dit que leur découverte pourrait être importante pour un certain nombre de maladies neurologiques. Non seulement parce qu’elle clarifie le rôle de l’Arc dans la formation de la mémoire à long terme, mais aussi parce qu’elle offre "un nouvel aperçu du processus de mise à l’échelle homéostatique lui-même - perturbations dans de nombreuses maladies neurologiques".
Par exemple, dans la maladie d'Alzheimer, les scientifiques ont découvert que l'hippocampe, centre de la mémoire du cerveau, avait des niveaux d'Arc beaucoup plus faibles que la normale.
"Il est possible que des perturbations du processus de mise à l'échelle homéostatique contribuent aux déficits d'apprentissage et de mémoire observés dans la maladie d'Alzheimer" suggère Finkbeiner.
La perturbation de la production et du transport de l’arc pourrait également être un facteur d’autisme. Une cause fréquente de l'autisme et du retard mental est le trouble génétique X fragile, qui a un impact direct sur la production d'arc par les neurones.
Korb dit qu'ils espèrent que de nouvelles recherches sur Arc et ses effets sur la santé et la maladie permettront une compréhension encore plus approfondie de ces troubles neurologiques, ainsi que des bases pour de nouveaux traitements.
Des fonds de l'Institut national des maladies neurologiques et des maladies, l'Institut national sur le vieillissement et la Fondation Keck, ainsi qu'une bourse Ruth L. Kirschstein, ont permis de financer l'étude.
Dans une autre étude récemment publiée, des chercheurs de l'Université de Californie à Los Angeles suggèrent que les habitudes saines sont liées à une perte de mémoire réduite.
Alors que dans une autre recherche intrigante, les scientifiques ont découvert que serrer votre main droite peut aider à créer un souvenir plus fort d'un événement ou d'une action, et serrer votre main gauche peut vous aider à vous souvenir de la mémoire plus tard.
Écrit par Catharine Paddock PhD