OPTOGÉNÉTIQUE et MÉMOIRE : Réactiver le bon circuit pour rétablir le bon comportement

Pouvoir réactiver certaines fonctions cognitives essentielles, en particulier en cas de maladie d’Alzheimer est un objectif vital, poursuivi par de nombreuses équipes de recherche. Ces neuroscientifiques viennent de faire la démonstration que cette réactivation pourrait être possible circuit par circuit, fonction par fonction : un système, Cal-light, permet en effet de cartographier la mémoire au niveau cellulaire et de marquer sélectivement une fonction spécifique du cerveau. Ainsi, il serait possible de réactiver le bon circuit pour rétablir le bon comportement. Ces travaux, publiés dans la revue Nature Neuroscience confirment une avancée possible, avec cette technologie, dans la compréhension de la structure macro de la mémoire et dans le développement de stratégies plus efficaces pour prévenir ou ralentir les maladies neurodégénératives.

Les chercheurs de la Johns Hopkins Medicine (Baltimore) précisent que cette recherche pourrait servir de base à la réactivation ou à l’ingénierie des circuits de mémoire en particulier chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer. D’une part parce que cette technique va permettre de mieux cerner la structure de la mémoire à l’échelle du cerveau mais aussi de réactiver sélectivement ou de manière ciblée, des neurones ayant différentes fonctions dans différentes zones du cerveau.

L’étude préclinique utilise un système d’imagerie cérébrale sophistiqué pour réactiver -chez la souris- un circuit de mémoire spécifique,

le circuit précis qui permet à la souris de chercher ou retrouver un abri.

Dans ces expériences, les chercheurs ont d’abord permis aux souris d’explorer leur environnement et de mieux s’y repérer grâce à une série de repères visuels, notamment des triangles, des cercles et des bandes de différentes couleurs. Les souris pouvaient ainsi mieux repérer et mémoriser leur abri. Ensuite, les chercheurs ont ajouté un signal auditif incitant les souris à rechercher rapidement cet abri.

• Pour marquer de manière sélective les neurones impliqués dans la mémoire ou le souvenir de l’abri, les chercheurs ont utilisé un système de commutation d'expression génétique (optogénétique) activé par la lumière appelé « Cal-light », développé par la même équipe en 2017.
• Une fois ces gènes identifiés dans le noyau accumbens, l’activation de leur expression via la lumière a permis de réactiver, précisément, la mémoire de recherche et la localisation spatiale de l’abri ;
• les souris ont donc adopté un comportement de recherche de l'abri- alors que ni le stimuli auditif ni présence réelle de l'abri…

Ainsi, l’équipe montre que la stimulation par Cal-light des neurones dans 2 zones du cerveau– le noyau accumbens, ou « centre du plaisir » du cerveau, responsable de la transmission des comportements dépendants de la dopamine, et la substance grise périaqueducale dorsale (dPAG), responsable du comportement défensif, permet la réactivation de la « mémoire spatiale »,ce qui permet aux souris de retrouver la localisation de leur abri.

La réactivation de ce circuit précis de la mémoire dans le cerveau, incite le modèle à reproduire son comportement naturel, même sans stimuli de peur- lié à un circuit et une fonction spécifique du cerveau, explique l’auteur principal, le Dr Hyungbae Kwon, professeur de neurosciences à la Johns Hopkins.

1. Ces expériences pourraient permettre enfin de comprendre comment d’autres mammifères dont les humains se comportent, perçoivent, ressentent et mémorisent leur environnement ;
2. la réactivation spécifique de certains circuits cérébraux pourrait constituer une nouvelle stratégie de traitement de l’Alzheimer ;
3. Enfin, le système Cal-light qui permet de marquer et de cibler sélectivement une fonction spécifique du cerveau va également permettre de cartographier la mémoire au niveau cellulaire.

« Comprendre comment tous ces circuits de mémoire fonctionnent ensemble contribuera enfin à mieux comprendre le fonctionnement global du cerveau ».

Source: Nature Neuroscience 27 Sept, 2024 DOI : 10.1038/s41593-024-01770-9 Dopamine-mediated formation of a memory module in the nucleus accumbens for goal-directed navigation

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Équipe de rédaction SantélogNov 11, 2024Rédaction Santé log