Une nouvelle piste sur le rappel de notre mémoire
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On pensait que la formation et le rappel de la mémoire utilisaient les mêmes circuits. Mais une étude démontre que notre cerveau utilise 2 circuits différents.
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Quand nous vivons une nouvelle expérience, alors le souvenir de cet événement est stocké dans un circuit neuronal qui connecte plusieurs parties de l’hippocampe et d’autres structures cérébrales. Chaque groupe de neurones peut stocker différents aspects de la mémoire tels que l’emplacement où l’événement s’est produit ou les émotions qui y sont associées.
Les neurochimistes, qui étudient la mémoire, pensent que lorsque nous nous rappelons de ces souvenirs, alors nos cerveaux activeront le même circuit de l’hippocampe qui a été activé pendant la formation de la mémoire à l’origine. Cependant, les neuroscientifiques du MIT montrent désormais que le rappel d’une mémoire nécessite un circuit “détour” qui bifurque du circuit de mémoire d’origine.
Cette étude aborde l’une des questions les plus fondamentales dans la recherche sur le cerveau, à savoir la façon dont les mémoires épisodiques se forment et sont récupérées et elle fournit une réponse inattendue qui sont des circuits différentiels pour la récupération et la formation selon Susumu Tonegawa, professeur de biologie et neuroscience au Centre RIKEN-MIT et auteur principal de l’étude.
On n’a jamais vu ce circuit de rappel distinct chez un autre animal vertébré même si une étude publiée l’année dernière a trouvé un circuit de rappel similaire dans le ver Caenorhabditis elegans.
Des parties inconnues
L’hippocampe est divisé en plusieurs régions avec différentes fonctions liées à la mémoire qui sont bien documentées, mais une petite zone appelée Subiculum a été peu étudiée. Le laboratoire de Tonegawa a entrepris d’analyser sur cette région à l’aide de souris génétiquement modifiées afin que leurs neurones Subiculum puissent être activés ou désactivés à l’aide de la lumière.
Les chercheurs ont utilisé cette approche pour contrôler les cellules de mémoire lors d’un événement de conditionnement de la peur qui consiste en un petit choc électrique délivré quand la souris se trouve dans une chambre particulière.
Des recherches antérieures ont montré que l’encodage de ces souvenirs implique des cellules dans une partie de l’hippocampe appelée CA1 qui relaie ensuite l’information à une autre structure du cerveau appelée cortex entorhinal. Dans chaque emplacement, de petits sous-groupes de neurones sont activés en formant des traces de mémoire appelées engrammes.
On pensait que les circuits impliqués dans la formation d’engrammes sont les mêmes que les circuits impliqués dans la réactivation de ces cellules pendant le processus de rappel selon Tonegawa. Cependant, les scientifiques ont déjà identifié des connexions anatomiques qui bifurquent de CA1 à travers le Subiculum qui se connecte ensuite au cortex entorhinal. La fonction de ce circuit et du Subiculum était inconnue.
Dans un groupe de souris, l’équipe du MIT a inhibé les neurones du Subiculum alors que les souris subissaient un conditionnement de la peur ce qui n’a eu aucun effet sur leur capacité à se rappeler plus tard de l’expérience. Mais dans un autre groupe, ils ont inhibé les neurones du Subiculum après le conditionnement par la peur quand les souris ont été placées dans la chambre d’origine. Ces souris n’ont pas montré la réponse habituelle de la peur démontrant que leur capacité à se souvenir de leur mémoire a été altérée.
Cela fournit la preuve que le circuit de détour impliquant le Subiculum est nécessaire pour le rappel de mémoire, mais pas pour sa formation. D’autres expériences ont révélé que le circuit direct de CA1 au cortex entorhinal n’est pas nécessaire pour le rappel de la mémoire, mais il est nécessaire pour la formation de la mémoire. À la base, nous ne nous attendions pas à ce résultat selon Tonegawa. Nous avions uniquement prévu d’explorer la fonction du Subiculum.
La modification des mémoires
Pourquoi l’hippocampe aurait-il besoin de deux circuits distincts pour la formation et le rappel de la mémoire ? Les chercheurs ont trouvé des preuves sur deux explications possibles. La première est que les interactions des deux circuits facilitent la modification ou la mise à jour des mémoires. Quand on active le circuit de rappel, alors l’activation simultanée du circuit de formation de la mémoire permet d’ajouter de nouvelles informations.
Nous pensons que le fait de posséder ces circuits en parallèle permet à l’animal de se rappeler de la mémoire et ensuite, il encode de nouvelles informations si c’est nécessaire explique Roy. C’est une expérience fréquente quand vous vous souvenez d’un événement antérieur et que vous avez besoin d’y ajouter de nouvelles informations.
Une autre fonction possible du circuit de détour est d’aider à stimuler les réponses au stress sur le long terme. Les chercheurs ont constaté que le Subiculum se connecte à une paire de structures dans l’hypothalamus connu sous le nom de corps mamillaires. Les corps mamillaires stimulent la libération d’hormones de stress appelées corticostéroïdes. Et le processus se produit au moins une heure après le rappel du souvenir de la peur.
Même si les chercheurs ont identifié le système à 2 circuits dans des expériences impliquant des souvenirs avec une composante émotionnelle (positive et négative), le système est probablement impliqué dans toute sorte de mémoire épisodique selon les chercheurs. Les résultats suggèrent également une possibilité intrigante liée à la maladie d’Alzheimer selon les chercheurs. L’année dernière, Roy et d’autres dans le laboratoire de Tonegawa ont constaté que les souris, avec une version de la maladie d’Alzheimer au stade précoce, ont du mal à se rappeler des souvenirs, mais elles sont encore capables de créer de nouveaux souvenirs. La nouvelle étude suggère que ce circuit subiculum peut être affecté dans la maladie d’Alzheimer même si c’est juste une spéculation des chercheurs.
Source : Cell (http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.07.013)
