Amélioration de la compréhension de la formation de la mémoire à long terme a des implications pour les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson et d'Alzheimer

Les cellules en forme d'étoile de notre cerveau appelées astrocytes étaient autrefois considérées comme des structures pour combler les lacunes entre les neurones importants. Mais des preuves plus récentes ont émergé pour révéler que ces astrocytes jouent plus qu'un rôle de soutien; ils participent au traitement de l'information et à la transmission du signal et aident à réguler les formes de nos neurones et leurs connexions les uns aux autres.
Maintenant, les chercheurs rapportant le 4 mars Cellule, une publication de Cell Press, a constaté que les astrocytes sont également essentiels pour créer des souvenirs à long terme. Quand ils ne fonctionnent pas correctement, les rats développent une amnésie.
Plus précisément, les nouveaux résultats montrent que la formation de la mémoire à long terme dépend de la délivrance du lactate, une source d'énergie dérivée du glycogène (une forme stockée de glucose), des astrocytes dans les neurones. Si ce transfert est bloqué de plusieurs manières, les rats ne parviennent pas à se souvenir d'événements survenus quelques jours ou une semaine auparavant. Leur mémoire à court terme, par contre, est indemne.
"C'est une nouvelle façon de penser à la façon dont le cerveau travaille à la création de souvenirs et de souvenirs à long terme en particulier", a déclaré Cristina Alberini, de la faculté de médecine de Mount Sinai.
Les scientifiques avaient l'habitude de penser qu'il s'agissait de changements dans les réseaux neuronaux. "Mais cette explication n'est tout simplement plus suffisante", a-t-elle déclaré. "Vous avez aussi besoin d'astrocytes et peut-être d'autres cellules, ce n'est pas juste des neurones."
Il y avait eu des indices que les astrocytes pourraient jouer un rôle important dans la mémoire. Des études ont montré que l'apprentissage spatial et la mémoire de travail chez le rat entraînent une augmentation du nombre d'astrocytes. L'apprentissage chez les jeunes poussins dépend également de la dégradation du glycogène, un processus connu dans les astrocytes et non dans les neurones.
Alberini s'est associé il y a quelques années avec Pierre Magistretti de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Son groupe avait proposé que les neurones et les astrocytes soient liés par ce qu'ils appelaient le couplage métabolique, impliquant le transfert de lactate dérivé du glycogène d'un type de cellule à l'autre.
Le groupe d'Alberini avait un modèle parfait pour tester cette idée chez le rat. Son équipe étudie la mémoire à long terme et les changements sous-jacents dans le cerveau responsable en exposant les rats à une expérience désagréable, à savoir un choc de pied. Après un seul événement, les rats formeront un souvenir durable de l’endroit où cette décharge a été délivrée et l’évitent. Ce comportement d'évitement offre un moyen de mesurer la mémoire.
"Lorsque les événements sont chargés d'émotion, nous nous en souvenons beaucoup mieux", a déclaré Alberini.
Son groupe en sait beaucoup sur les changements que cet événement d'apprentissage produit dans les neurones de l'hippocampe, une région centrale de l'apprentissage et de la mémoire.
Il est également clair que la mémoire à long terme et la mémoire à court terme sont distinctes, a-t-elle expliqué. La mémoire à court terme repose sur des modifications de protéines déjà présentes. La mémoire à long terme dépend de la nouvelle synthèse des protéines et des changements de l'expression des gènes qui entraînent un changement dans la structure des synapses, les connexions d'un neurone à un autre.
Alberini et ses collègues rapportent que l’apprentissage de l’hippocampe chez le rat entraîne une augmentation significative des taux de lactate extracellulaire provenant du glycogène stocké dans les astrocytes. Cette décomposition du lactate est essentielle pour la formation de mémoire à long terme mais pas à court terme. En l'absence de dégradation du glycogène, les rats se sont d'abord souvenus de leur expérience négative, mais un jour plus tard, ils avaient oublié. Lorsque les rats ont été retestés des jours plus tard, leur perte de mémoire a persisté.
Les rats ont également développé une amnésie lorsque les transporteurs de lactate sur leurs astrocytes ou leurs neurones ont été perturbés. Lorsque le lactate était administré directement aux cerveaux de rats dont le transport du lactate hors des astrocytes était bloqué, leur capacité à se souvenir des choses à long terme était rétablie. Fait intéressant, le glucose, une source d'énergie alternative, n'a pas très bien fonctionné.
"Le lactate doit faire quelque chose de différent ou plus efficacement", a déclaré Alberini. Il est possible que le lactate soit plus qu'une simple source d'énergie, dit-elle, une idée qu'elle envisage d'explorer dans d'autres études.
Les résultats apportent non seulement un éclairage sur la formation des souvenirs à long terme, mais ils peuvent également avoir des implications importantes pour les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson ou la perte de mémoire liée à l'âge.
"Ces conditions impliquent souvent la perte de fonctions synaptiques", a déclaré Alberini. "Si c'est un mécanisme [pour la formation de la mémoire à long terme], cela ouvre de nouvelles voies d'investigation." Son équipe se penchera sur des modèles animaux de maladies dégénératives pour voir s'il existe des preuves que le système de transport des lactates astrocytes-neurones pourrait être perturbé.
Source: Cell Press

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