Des gènes qui ont un impact sur la mémoire, l'oubli et l'apprentissage

Selon une étude publiée dans le numéro du 30 mars de la revue Cell, des biologistes de l’Université de l’Utah ont découvert que certains gènes et protéines favorisant la croissance et le développement des embryons contribuent également à transmettre des signaux chimiques peut-être même devenir accro.
L'auteur principal de l'étude, le professeur de biologie Andres Villu Maricq, a déclaré:

"Nous avons constaté que ces molécules et voies de signalisation [nommées Wnt] ne se retirent pas après le développement de l’organisme, mais ont un rôle nouveau et surprenant chez l’adulte. Elles ont été rappelées pour modifier les propriétés du système nerveux en réponse à expérience."

Les chercheurs ont mené l’étude dans C. elegans - le ver rond millimétrique ou nématode. C. elegans sont largement utilisés en recherche comme organisme modèle pour les animaux vertébrés, y compris l'homme.
Comme les études ont déjà démontré que d'autres voies Wnt dans les vers fonctionnent aussi chez l'homme, les chercheurs spéculent que les gènes Wnt, les protéines Wnt qu'ils génèrent et que l'on appelle la "signalisation Wnt" jouent également un rôle dans la mémoire humaine, l'apprentissage et l'oubli.
Maricq a expliqué:

"Presque certainement ce que nous avons découvert se passe aussi dans notre cerveau." Un récepteur humain de la nicotine impliqué dans la toxicomanie, la schizophrénie et certains autres troubles mentaux est similaire à un "récepteur" du signal nerveux et selon Maricq, certains des gènes identifiés dans l'étude "représentent de nouvelles cibles possibles pour le traitement de la schizophrénie et peut-être dépendance."

Au cours du développement embryonnaire, les gènes Wnt et leurs protéines sont connus pour «régulariser le développement et la distribution des organes dans le corps». De plus, lorsqu'ils sont mutés, ils sont responsables de défauts de développement et de divers types de cancer.

Le fondement de l'apprentissage et de la mémoire

Les synapses sont les connexions entre les neurones (cellules nerveuses) qui permettent aux signaux électriques ou chimiques de passer dans une autre cellule. L'apprentissage et la mémoire jouent un rôle dans la production, la destruction, le renforcement ou l'affaiblissement des synapses. Les récepteurs (protéines) sont transférés vers les synapses ou retirés de celles-ci afin de rendre la connexion plus forte ou plus faible.
Les chercheurs ont identifié une "voie de signalisation Wnt" - une série de gènes et les protéines qu'ils produisent - qui régulent la force de transmission d'un signal nerveux d'un neurone à un autre. Cela permet la "plasticité" des synapses - une composante essentielle de l'apprentissage, de la mémoire et de l'oubli.
Maricq a expliqué:

"Le système nerveux de l'adulte n'est pas un tissu stagnant, mais plutôt dynamique et plastique, avec la force des synapses - connexions neuronales-neurones spécialisées - évoluant avec l'expérience, l'apprentissage et la mémoire. Ce n'est pas une chose fixe, comme fini de faire le coeur, tu es fait. "

Selon Maricq, un organisme apprend et se souvient lorsque les récepteurs renforcent la connexion; lorsque les récepteurs sont retirés et affaiblissent la connexion, l'organisme oublie.
Les synapses sont renforcées ou affaiblies lorsqu'un neurone transmet un signal nerveux et libère un produit chimique appelé neurotransmetteur dans un autre neurone. Ce neurotransmetteur traverse la connexion reliant les deux cellules et s'attache aux récepteurs à la surface du second neurone.
Maricq a dit:

"Vous pouvez penser aux récepteurs comme des amplificateurs, comme des aides auditives.
Le volume du signal nerveux reçu dépend du nombre de récepteurs stockés dans un dépôt d'approvisionnement juste en dessous de la surface de la cellule nerveuse.
La signalisation Wnt identifiée dans la nouvelle étude indique au dépôt de mettre davantage de récepteurs dans la synapse - ou non. "

Maricq souligne que le signal chimique Wnt dans l'étude était l'acétylcholine et est différent du signal nerveux réel transmis par un neurotransmetteur chimique.
Maricq a dit:

"Le signal Wnt est un signal secondaire qui contrôle le volume de
le signal de neurotransmetteur. "

Contrôle du volume du signal nerveux - Worms Provide Insight

L'équipe a identifié la "voie de signalisation" en affaiblissant divers gènes dans les vers. Ils ont découvert qu'un neurone transmet un récepteur de signaux nerveux appelé acétylcholine (ACR-16) à un autre neurone lui demandant d'augmenter le nombre de récepteurs à sa surface, augmentant ainsi la force des signaux nerveux entre les neurones.
Les chercheurs ont constaté que lorsqu'ils affaiblissaient le gène qui produit la protéine du récepteur ACR-16, il n'y avait pas suffisamment de récepteurs, de sorte que les signaux nerveux étaient perturbés et que les vers «avaient un mouvement non coordonné», selon Maricq. "Ils étaient à moitié paralysés."
L'équipe a découvert des variations d'autres gènes qui ont également affaibli les récepteurs ACR-16 et altéré le mouvement des vers. Ils ont constaté que ces gènes appartiennent à la "voie de signalisation Wnt" qui place une quantité suffisante de récepteurs à la surface de la cellule pour recevoir des signaux.
Outre ACR-16, les gènes de cette voie ont produit des protéines appelées CWN-2 - une protéine Wnt - LIN-17, CAM-1 et DSH-1. Comment la voie contrôle la force des signaux nerveux entrants:

• 1. Le CWN-2 est libéré par un neurone et se fixe sur une protéine réceptrice de la cellule réceptrice du signal. CWN-2 est une combinaison récemment découverte des protéines LIN-17 et CAM-1.


• 2. La protéine LIN-17 / CAM-1 transmet un signal à une protéine appelée disheveled (DSH-1).


• 3. "DSH-1 envoie en quelque sorte le signal de contrôle du volume qui envoie plus de récepteurs ACR-16 des dépôts à l'intérieur du deuxième neurone vers la surface de cette cellule, augmentant ainsi le volume du signal nerveux reçu", a déclaré Maricq.

L'équipe a marqué les récepteurs ACR-16 en utilisant une protéine de méduse verte afin qu'ils puissent être vus au microscope.Les chercheurs ont pu voir les récepteurs marqués en vert se rassembler sous la surface des cellules nerveuses, plutôt que de se déplacer à la surface, lorsque l’un des gènes de la voie de signalisation Wnt était mutant.

Les chercheurs ont également enregistré des courants électriques dans les synapses et découvert qu'il était plus petit lorsque l'un des gènes de la voie de signalisation Wnt était muté. Selon l'équipe, cette découverte explique pourquoi les vers mutants ont été partiellement paralysés.
Le récepteur nicotinique de l'acétylcholine alpha-7 est la version humaine et d'autres vertébrés du récepteur ACR-16. Les deux récepteurs ont une fonction et une structure similaires chez les animaux, des vers aux souris et des humains.
Maricq a expliqué:

"Le récepteur alpha-7 est important dans la schizophrénie et dans un certain nombre de troubles mentaux différents et peut jouer un rôle dans la dépendance, mais nous ne comprenons pas comment il est régulé."

Il existe actuellement de nombreux médicaments psychiatriques qui modifient la force synaptique. Les résultats de l'étude indiquent que d'autres études devraient être menées afin de déterminer si les mêmes gènes de signalisation Wnt dans les vers contrôlent également les taux de récepteurs alpha-7 sur les cellules cérébrales humaines. Si tel est le cas, de nouveaux médicaments pourraient être développés pour cibler ces gènes afin de traiter les troubles mentaux, y compris la dépendance.
Maricq a dit:

"La dépendance est comme apprendre à un niveau primitif. La dépendance signifie que quelque part dans votre cerveau, les synapses sont trop fortes. Donc, vous en voulez plus."

Écrit par Grace Rattue