Mécanisme de récupération de mémoire inattendu trouvé dans une étude de référence

Une étude historique explorant une zone peu étudiée de l'hippocampe a fait une découverte inattendue sur la manière dont la mémoire est récupérée. Les scientifiques ont découvert, de manière surprenante, que la récupération de la mémoire et la formation de la mémoire dépendent de mécanismes très distincts.
Une nouvelle étude révèle qu'il existe différentes voies de récupération de la mémoire et de formation de la mémoire.

La recherche sur la formation de la mémoire et la récupération de la mémoire est abondante et continue, car il reste encore beaucoup à apprendre sur le fonctionnement de notre cerveau. Par exemple, Nouvelles médicales aujourd'hui ont récemment rapporté une étude visant à comprendre comment se forme la mémoire à court et à long terme.

La mémoire, en général, a longtemps été associée à une zone du cerveau appelée hippocampe, mais bien que de nombreux progrès aient été réalisés dans la compréhension de ce qui se passe dans cette région du cerveau, certains aspects du fonctionnement de l'hippocampe restent obscurs.

Des recherches antérieures ont suggéré que l'hippocampe et les zones cérébrales environnantes sont responsables à la fois de la formation de la mémoire et de la récupération de la mémoire, mais certaines études ont montré une partie énigmatique de l'hippocamp

Cependant, jusqu'à présent, il était difficile de savoir dans quelle mesure le subiculum est important dans la façon dont nous nous souvenons.

Une étude menée par des neuroscientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge, au Massachusetts, suggère maintenant que le subiculum est central dans le processus de récupération de la mémoire et que le rappel des mémoires suit un circuit neuronal différent.

Selon les chercheurs, ce circuit de rappel n'avait pas encore été identifié chez les vertébrés, bien qu'un mécanisme similaire ait été détecté par les scientifiques Caenorhabditis elegans.

Susumu Tonegawa - Picower, professeur de biologie et de neurosciences et directrice du Centre RIKEN-MIT de génétique des circuits neuronaux à l'Institut Picower pour l'apprentissage et la mémoire du MIT, souligne l'importance des conclusions des scientifiques:

"Cette étude aborde l’une des questions les plus fondamentales de la recherche sur le cerveau - à savoir comment les mémoires épisodiques sont formées et récupérées - et apporte des preuves d’une réponse inattendue: des circuits différentiels pour la récupération et la formation."

Les résultats de l'étude sont rapportés dans la revue Cellule.

Neural bypath connecté à la récupération de mémoire

Le professeur Tonegawa et son équipe ont étudié le subiculum à l'aide de souris de laboratoire qu'ils avaient génétiquement conçues à cette fin. Les souris ont été conditionnées pour réagir aux changements de lumière, de sorte que les neurones subiculum seraient inhibés en réaction à la lumière verte.

Les événements de conditionnement de la peur ont donc été utilisés pour manipuler la formation de la mémoire et son rappel, déterminant ainsi que les souris peuvent faire des associations plus ou moins agréables avec des situations particulières.

Selon les recherches existantes, une région de l'hippocampe appelée CA1 est stimulée par ce type de processus d'encodage de la mémoire. CA1 interagit avec le cortex entorhinal, qui fonctionne comme une zone de communication entre l'hippocampe et d'autres régions du cerveau.

Ainsi, certains groupes de neurones sont activés, et ceux-ci deviennent des "engrammes", également appelés "traces de mémoire". Ce sont des changements permanents dans le cerveau qui enregistrent une association qui peut ensuite être rappelée.

"On pense que les circuits impliqués dans la formation des engrammes sont les mêmes que ceux impliqués dans la réactivation de ces cellules pendant le processus de rappel", explique le professeur Tonegawa.

Pourtant, des expériences antérieures menées par l'équipe de scientifiques avaient remarqué que le rappel de mémoire réussi était corrélé avec un bypath qui déviait de la région CA1, traversait le subiculum et atteignait le cortex entorhinal. Cette voie distincte pour la récupération de la mémoire était une découverte surprenante pour les scientifiques.

Récupération de la mémoire et formation chez la souris

En effectuant leurs expériences in vivo pour la présente étude, les chercheurs ont divisé les souris en deux groupes. Les neurones subiculum des souris du premier groupe ont été inhibés lorsque les animaux ont été soumis au processus de conditionnement de la peur. Cela n'a pas eu d'incidence sur la capacité de la souris à se souvenir de l'expérience plus tard.

Inversement, les neurones subiculum des souris du deuxième groupe ont été inhibés après avoir subi le processus de conditionnement de la peur. Il a été observé que ces souris ne pouvaient pas se rappeler correctement l'expérience, car elles ne présentaient pas une association de peur réussie le cas échéant.

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Le professeur Tonegawa et son équipe suggèrent que cela confirme que le cheminement neuronal impliquant le subiculum est nécessaire à la récupération de la mémoire, mais pas à la formation de la mémoire.

D'autres tests ont également montré l'inverse: la voie neuronale directe entre la région CA1 et le cortex entorhinal est essentielle pour la formation de la mémoire, mais elle est inutile pour la récupération de la mémoire.

"Au départ, nous ne nous attendions pas à ce que [le résultat soit] [...] Nous avons juste prévu d'explorer quelle pourrait être la fonction du subiculum", confie le professeur Tonegawa.

Des implications intrigantes à étudier plus avant

Les chercheurs ont émis l’hypothèse que ces différentes voies pourraient faciliter les mises à jour de la mémoire et les «modifications». Ils suggèrent que, lorsque le chemin de rappel est activé, la voie de formation de la mémoire est également déclenchée, ce qui permet d’enregistrer de nouvelles informations dans le cerveau.

"Nous pensons que le fait d’avoir ces circuits en parallèle aide l’animal à se rappeler d’abord la mémoire et, au besoin, à encoder de nouvelles informations.Il est très courant que vous vous souveniez d'une expérience antérieure, s'il y a quelque chose de nouveau à ajouter, pour intégrer les nouvelles informations dans la mémoire existante », explique le Dr Dheeraj Roy, l'un des principaux auteurs de l'étude.

Parmi les autres explications possibles de la nécessité de deux circuits de mémoire distincts, citons la stimulation de la libération de l'hormone de stress, qui survient après le rappel de souvenirs pénibles.

Bien que les deux voies aient été découvertes lors d’expériences liées à la formation et au rappel de la mémoire émotionnelle, liées à la fois à des événements agréables et stressants, les chercheurs suggèrent que le même mécanisme pourrait être pertinent pour tous les types de mémoire épisodique.

Le professeur Tonegawa et son équipe soulignent l’importance de leur découverte pour comprendre le fonctionnement de la mémoire, et suggèrent même que les nouvelles informations pourraient être pertinentes pour l’étude de la maladie d’Alzheimer, bien que cette voie reste à explorer.