Potentialisation à long terme

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La potentialisation à Long terme (PLT) est une augmentation persistante de la force synaptique après stimulation à haute fréquence d'une synapse chimique. Des études de la PLT sont souvent réalisées dans des parties de l'hippocampe, un organe important pour l'apprentissage et la mémoire. Dans ces études, les enregistrements électriques sont obtenus à partir de cellules et tracés dans un graphique comme celui-ci. Ce graphique compare la réponse à des stimuli au niveau des synapses qui ont subi PLT contre les synapses qui n'ont pas subi la PLT. Les Synapses qui ont subi PLT ont tendance à avoir des réponses électriques plus fortes aux stimuli que les autres synapses. Le terme de potentialisation à long terme vient du fait que cette augmentation de la force synaptique, ou de potentialisation, dure plus longtemps par rapport à d'autres processus qui affectent la force synaptique[1].

La potentialisation à long terme (PLT) est un renforcement persistant des synapses basé sur les derniers schémas d'activité. Ces derniers produisent une augmentation durable du taux de transmission du signal entre deux neurones[2]. L'opposé de la PLT est la dépression synaptique à long terme, ce qui produit pour une longue durée une diminution de la force synaptique.

C'est l'un de plusieurs phénomènes qui sous-tendent la plasticité synaptique, la capacité des synapses chimiques pour modifier leur force. Que les souvenirs sont pensés pour être codée par la modification de la force synaptique[3].

PLT a été découvert pour la première fois au niveau de l' hippocampe du lapin par Terje Lømo en 1966 et elle demeure un populaire sujet de recherche depuis. De nombreuses modernes études concernant la PLT visent à mieux comprendre sa biologie de base, tandis que d'autres visent à établir un lien de causalité entre la PLT et l'apprentissage comportemental . D'autres tentent de développer des méthodes, pharmacologiques ou autres, de renforcement de la PLT afin d'améliorer l'apprentissage et la mémoire. La PLT est également un sujet de recherche clinique, par exemple, dans les domaines de la maladie d'Alzheimer et de médecine de l'addiction.

Histoire[modifier | modifier le code]

Premières théories de l'apprentissage[modifier | modifier le code]

Au XIXe siècle, neuroanatomiste Santiago Ramón y Cajal a proposé une théorie selon laquelle les souvenirs peuvent être stockées dans les synapses; les jonctions entre les neurones qui permettent de leur communication.

À la fin du XIXe siècle, les scientifiques ont généralement reconnu que le nombre de neurones dans le cerveau adulte (environ 100 milliards de dollars[4]) n'a pas augmenté de façon significative avec l'âge, en donnant des neurobiologistes de bonnes raisons à croire que les souvenirs n'étaient généralement pas le résultat de la production de nouveaux neurones[5]. Avec cette réalisation est née la nécessité d'expliquer comment est-il possible de former de nouvelles mémoires en absence de la formation de nouveaux neurones.

L'espagnol neuroanatomiste Santiago Ramón y Cajal a été parmi les premiers à proposer un mécanisme d'apprentissage qui ne nécessite pas la formation de nouveaux neurones. Dans sa Croonian Conférence en 1894, il a proposé que les souvenirs peuvent être formés par le renforcement des connexions entre les neurones existants améliorant l'efficacité de leur communication. la théorie de Hebb, introduit par Donald Hebb en 1949, propose en outre que les cellules peuvent développer de nouvelles connexions ou subir des changements métaboliques qui améliorent leur capacité à communiquer:

« Let us assume that the persistence or repetition of a reverberatory activity (or "trace") tends to induce lasting cellular changes that add to its stability.... When an axon of cell A is near enough to excite a cell B and repeatedly or persistently takes part in firing it, some growth process or metabolic change takes place in one or both cells such that A's efficiency, as one of the cells firing B, is increased[6]. »

Bien que ces théories de la formation de la mémoire sont maintenant bien établis, ils ont été prévoyants pour leur temps: à la fin du 19e et début du XXe siècle, les neurologues et les psychologues n'étaient pas équipés des techniques neurophysiologiques nécessaires pour élucider les fondements biologiques de l'apprentissage chez les animaux. Ces compétences ne viendraient pas avant la seconde moitié du XXe siècle, à peu près en même temps que la découverte de la potentialisation à long terme.

Découverte[modifier | modifier le code]

PLT a été découvert au niveau de l'hippocampe du lapin. Chez l'homme, l'hippocampe est situé dans la partie médiane du lobe temporal. Cette illustration de la face inférieure du cerveau humain montre l'hippocampe mis en évidence en rouge. Le lobe frontal est en haut de l'illustration et le lobe occipital est en bas.

PLT a été d'abord observé par Terje Lømo en 1966 à Oslo, Norvège, laboratoire de Par Andersen[7],[8]. Lømo y mena une série d'expériences neurophysiologiques sur des lapins anesthésiés pour explorer le rôle de l'hippocampe dans la mémoire à court terme.

Les expériences de Lømo portant sur les connexions, ou synapses, à partir de la voie perforante du gyrus denté. Ces expériences ont été réalisées par la stimulation présynaptique des fibres de la voie perforante et l'enregistrement des réponses à partir d'une collection de cellules post-synaptiques du gyrus denté. Comme prévu, une impulsion de stimulation électrique pour les fibres de la voie perforante causa des potentiels postsynaptiques excitateurs (Ppse) dans les cellules du gyrus denté. Ce que Lømo a observé, de façon inattendue, c'est que la réponse des cellules post-synaptiques à ces stimuli à impulsion unique pourrait être améliorée pour une longue période de temps s'il a d'abord livré une suite de stimuli à haute fréquence aux fibres présynaptiques. Quand une telle suite de stimuli a été appliquée, des stimuli suivants à impulsion unique ont suscité de fortes et prolongée EPSPs dans la populations des cellules post-synaptiques. Ce phénomène, par lequel un stimulus de haute fréquence peut produire à long terme de l'amélioration dans le post-synaptique des cellules de réponse ultérieure par la seule impulsion de stimuli, a d'abord été appelé "potentialisation de longue durée"[9],[10].

Timothy Bliss, qui a rejoint le Laboratoire Andersen en 1968, a collaboré avec Lømo et, en 1973, les deux publié la première caractérisation de la potentialisation à longue durée au niveau de l'hippocampe du lapin. Bliss et Tony Gardner-Medwin ont publié un rapport similaire sur la potentialisation à longue durée chez l'animal éveillé qui a paru dans le même numéro que le rapport de Bliss et Lømo . En 1975, Douglas et Goddard ont proposé "potentialisation à long terme" comme nouveau nom pour le phénomène de potentialisation de longue durée[11],[12]. Andersen a suggéré que les auteurs ont choisi "potentialisation à long terme", peut-être en raison de la facilité à prononcer l'acronyme "LTP"[13].

Modèles et théories[modifier | modifier le code]

A synapse is repeatedly stimulated.

Le mécanisme biologique et physique de la PLT ne sont pas encore compris, mais certains modèles ont été développés. Des études des épines dendritiques, les excroissances de la membrane des dendrites des neurones) qui croissent qui se rétractent au cours des minutes ou des heures, ont suggéré une relation entre la résistance électrique de l'épine et la force synaptique effective , en raison de leurs liens avec les canaux calciques.D'autres modèles mathématiques tels que le BCM Théorie, qui dépend également du calcium intracellulaire par rapport au canal tensiodépendant à récepteurs NMDA , ont été développés depuis les années 1980 et ont modifié le traditionnel (a priori) le modèle d'apprentissage de Hebb avec à la fois des justifications biologiques et expérimentales . D'autres encore ont proposé de revoir ou de synchroniser la relation entre la régulation des récepteurs, la PLT, et de la force synaptique

[14]

Types[modifier | modifier le code]

Depuis sa découverte dans l'hippocampe de lapin, PTL a été observée dans d'autres structures nerveuses, y compris le cortex cérébral, le cervelet, l'amygdale[15], et beaucoup d'autres. Robert Malenka, un éminent chercheur de la PTL, a suggéré que la PTL peut même se produire au niveau de toutes les synapses excitatrices dans le cerveau des mammifères[16].

Les différentes zones du cerveau présentent différentes formes de la PTL. Le type spécifique de la PTL exhibé entre les neurones dépend d'un certain nombre de facteurs. L'un de ces facteurs étant l'âge de l'organisme lors de la PLT est observée. Par exemple, les mécanismes moléculaires de la LTP dans l'hippocampe immature diffèrent de celles des mécanismes qui sous-jacent de la PLT d'un hippocampe adulte[17]. Les voies de signalisation utilisées par une cellule en particulier, contribuent également à la spécificité de ce type de PLT. Par exemple, certains types de PLT hippocampique dépendent du récepteur NMDA, d'autres dépendent des récepteurs métabotropes au glutamate (mGluR), tandis que d'autres dépendent d'une toute autre molécule carrément . La variété des voies de signalisation qui contribuent à la PLT et la distribution à grande échelle de ces différentes voies dans le cerveau font que le type de la PLT exposées entre les neurones dépend en partie de l'emplacement anatomique dans lequel la PLT est observée. Par exemple, la PLT dans la collatérale de Schaffer de l'hippocampe est récepteur NMDA-dépendante, alors que la PLT dans les fibres moussues est récepteurs NMDA-dépendante[18] .

L'activité pré - et post-synaptiques nécessaire pour induire la PLT sont d'autres critères de classification PLT. Globalement, cela permet de classification de la PLT en mécanisme Hebbien, non Hebbien, et anti-Hebbien . Empruntant son nom à partir de postulat de Hebb, résumée par la maxime selon laquelle " « des neurones qui stimulent en même temps, sont des neurones qui se lient ensemble.» (« cells that fire together, wire together »), la PLT Hebbienne nécessite dépolarisation pré - et post-synaptiques simultanéen pour son induction[19]. Non Hebb PLT est un type de PLT qui ne nécessitent pas de telles dépolarisations pré - et post-synaptiques simultanée des cellules; un exemple de cela se produit dans la voies des fibres moussues de l'hippocampe[20]. Un cas particulier de non-Hebb PLT est la LTP anti-Hebb qui nécessite simultanément une explicite dépolarisation présynaptique et une relative hyperpolarisation postsynaptique pour son induction[21].

En raison de son organisation prévisible et sa LTP facilement inductible, la région CA1 de l'hippocampe est devenu le site prototype de l'étude de LTP chez les mammifères. En particulier, les LTP récepteurs NMDA-dépendante au niveau de la région CA1 d'un l'hippocampe adulte est le type de LTP le plus largement étudié et est donc l'objet de cet article.

Propriétés[modifier | modifier le code]

Des LTP récepteurs NMDA-dépendante présente plusieurs propriétés, y compris spécificité d'entrée, l'associativité, la coopérativité, et de la persistance.

Spécificité à l'entrée
Une fois induite, LTP à une synapse ne se propage pas à d'autres synapses; On peut dire que la LTP est caractérisée par une spécificité à l'entrée. La potentialisation à Long terme ne se propages qu'à ces synapses qui répondent aux règles de l'associativité et de la coopérativité .Un modèle pour expliquer l'entrée de la spécificité de la LTP a été présenté par Frey et Morris en 1997 et est appelé l'hypothèse de l'étiquetage synaptique et capture .[réf. nécessaire]
L'associativité
L'associativité se réfère à l'observation faite que lorsqu'une stimulation faible d'une voie unique est insuffisante pour l'induction de la LTP, une forte stimulation simultanée d'une autre voie va induire la PLT dans les deux voies.[réf. nécessaire]2
La coopérativité
La PLT peut être induite soit par une forte stimulation tétanique d'une voie unique vers une synapse, ou en collaboration de plusieurs faible stimulation de nombreuses voies. Quand une voie vers une synapse est stimulée faiblement, il produit une dépolarisation postsynaptique insuffisante pour induire la LTP. En revanche, lorsque les stimuli faibles sont appliquées à de nombreuses voies qui convergent sur un seul patch de membrane postsynaptique, la dépolarisation individuelle post-synaptique générée collectivement dépolarise la cellule postsynaptique suffisamment pour induire des LTP de concert. Bruce McNaughton fait valoir que toute différence entre l'associativité et la coopérativité est strictement sémantique[22].
La persistance
La LTP est persistante, durant d'une durée de quelques minutes à plusieurs mois, et c'est cette persistance qui sépare la LTP d'autres formes de plasticité synaptique[23].

Phase précoce[modifier | modifier le code]

La phase précoce de la LTP, un modèle qui est montré ici, est indépendant de la synthèse des protéines[24].
Ca2+/calmoduline-dépendante protéine kinase II (CaMKII) semble être un médiateur important au début, de la synthèse des protéines-phase indépendante de la LTP.

Maintenance[modifier | modifier le code]

Alors que l'induction implique une activation transitoire de la CaMKII et de la PKC, la maintenance de l'E-LTP (Early-LTP : forme précoce de la PLT) est caractérisée par leur activation persistante . Au cours de cette étape, PKMz (Protéine kinase Mz) qui est calcium-indépendante , devient active de façon autonome . Par conséquent, ils sont en mesure de mener à bien les événements de phosphorylation qui sont à la base de l'expression de la E-LTP.

Expression[modifier | modifier le code]

La phosphorylation est une réaction chimique dans laquelle un petit groupe phosphate est ajouté à une autre molécule permettant une changement de son activité. Une CaMKII et PKC activées utilisent la phosphorylation afin de de mener les deux principaux mécanismes sous-jacents à l'expression de la E-LTP. Tout d'abord, et surtout, elles phosphorylent récepteurs AMPA existant pour augmenter leur activité. Deuxièmement, ils servent de médiateurs ou de modulateur d'insertion de récepteurs AMPA supplémentaires au niveau de la membrane postsynaptique. Surtout, la livraison des récepteurs AMPA à la synapse au cours du E-LTP est indépendante de la synthèse des protéines. Ceci est réalisé par la présence d'un pool non-synaptique des récepteurs AMPA adjacente à la membrane postsynaptique. Quand un stimulus capable d'induire une PTL arrive, les récepteurs AMPA non-synaptiques sont rapidement acheminés vers la membrane postsynaptique sous l'influence de protéines kinases[25]. Comme mentionné précédemment, les récepteurs AMPA sont les récepteurs du glutamate les plus abondant du cerveau et qui médient de la majorité de son activité excitatrice. Par l'augmentation de l'efficacité et du nombre de récepteurs AMPA au niveau des synapses, les prochains stimuli excitateurs vont générer une réponse post-synaptique plus importante.

Bien que le modèle ci-dessus de E-LTP décrit entièrement les mécanismes post-synaptiques pour l'induction, l'entretien, et de l'expression, un élément supplémentaire de l'expression peut se produire en présynaptique[26]. Une hypothèse de cette facilitation présynaptique est que la persistance de l'activité de CaMKII dans la cellule post-synaptique au cours de E-LTP peut conduire à la synthèse d'un "messager rétrograde". Selon cette hypothèse, le nouvellement synthétisé messenger voyage à travers la fente synaptique de la cellule post-synaptique à la cellule présynaptique, conduisant à une chaîne d'événements qui facilitent la réponse présynaptique à des stimuli ultérieurs. De tels événements peuvent inclure une augmentation dans le nombre de vésicules de neurotransmetteurs, la probabilité de libération des vésicules, ou les deux. En plus de l'action du messager rétrograde à l'expression présynaptique de la phase précoce de PLT , ce dernier peut également jouer un rôle dans l'expression de la phase tardive de la PLT.

La phase tardive[modifier | modifier le code]

Le début et la fin des phases de la LTP sont pensés pour communiquer via le extracellular signal-regulated kinase (ERK).

La phase tardive de la PLT (en anglais Late LTP ou L-LTP) est le prolongement naturel de l'E-LTP. Contrairement à l'E-LTP, qui est indépendant de la synthèse des protéines, de la L-LTP nécessite la transcription du gène[27] et de la synthèse des protéines[28] dans la cellule post-synaptique. Il existe deux phases de la L-LTP: la première dépend de la synthèse des protéines, tandis que la seconde dépend à la fois de la transcription des gènes et la synthèse des protéines. Ces phases sont parfois appelés LTP2 et LTP3, respectivement, avec E-LTP dénommé LTP1 sous cette nomenclature.

Induction[modifier | modifier le code]

La phase tardive de la PLT est induite par des changements dans l'expression des gènes et la synthèse des protéines apportées par la persistance de l'activation de protéines kinases activées au cours de E-LTP, tels que les MAPK. En fait, MAPK, et plus précisément la extracellular signal-regulated kinase (ERK) sous-famille des Mapk—peut-être le lien moléculaire entre les E-LTP et la L-LTP, puisque de nombreuses cascades de signalisation impliqués dans l'E-LTP, y compris la CaMKII et de la PKC, et peuvent converger sur ERK. la recherche Récente a montré que l'induction de la L-LTP peut dépendre d'événements moléculaires coïncidant , à savoir l'activation de la PKA et l'influx de calcium, qui convergent sur CRTC1 (TORC1), un puissant coactivateur transcriptionnel pour cAMP response élément binding protein (CREB)[29]. Cette exigence pour une coïncidence moléculaire va parfaitement pour la nature associative de la PLT, et, sans doute, pour l'apprentissage.

Maintenance[modifier | modifier le code]

Au moment de l'activation de ERK peut phosphoryler un certain nombre de molécules cytoplasmiques et nucléaires qui aboutissent à la synthèse des protéines et des changements morphologiques observés dans la L-LTP. Ces molécules peuvent inclure des facteurs de transcription tels que CREB. Les changements médiés par ERK dans l'activité de facteur de transcription peut déclencher la synthèse de protéines qui sous-tendent le maintien de la L-LTP. Une telle molécule peut être la protéine kinase Mz (PKMz), la persistance de la kinase active dont la synthèse augmente à la suite de l'induction de la PLT.[30],[31] PKMz est une isoforme de la PKC atypique qui n'a pas de sous-unité régulatrice et reste donc constitutivement active. Contrairement à d'autres kinases qui interviennent dans PLT, PKMz est active non seulement dans les 30 premières minutes après l'induction de la PLT; plutôt , PKMz ne devient une exigence pour la maintenance de PLT de que durant la phase tardive de la PLT. PKMz apparaît donc importante pour la persistance de la mémoire et donc devrait jouer un rôle important dans le maintien de la mémoire à long terme. En effet, l'administration d'un inhibiteur de PKMz dans l'hippocampe du rat entraina une l'amnésie rétrograde avec une mémoire à court terme qui resta intacte (PKMz ne joue pas un rôle dans l'établissement de la mémoire à court terme.). Mais encore plus récemment , des souris transgéniques dépourvues de PKMz ont démontrés une PLT qui est normale, remettant en cause la nécessité de PKMz[32]

La stabilisation à long terme des changements synaptiques est également déterminée par une augmentation parallèle de structures pré - et post-synaptiques telles que les boutons axonaux, des épines dendritiques et la densité post-synaptique[33]. Au niveau moléculaire, une corrélation entre une augmentation des protéines d'échafaudage post-synaptique PSD-95 et Homer1c et la stabilisation de l'élargissement synaptique a été mis en évidence.

Expression[modifier | modifier le code]

Seulement quelques protéines synthétisés au cours de la L-LTP sont connus. Quelle que soit leur nature, on pense qu'elles contribuent à l'augmentation de nombre des épines dendritiques, de la surface et la sensibilité post-synaptique aux neurotransmetteurs associés à l'expression de la L-LTP. cette dernière peut être provoquée en partie par une amélioration de la synthèse des récepteurs AMPA au cours de la L-LTP. la phase tardive de la PLT est également associée à la synthèse présynaptique de la synaptotagmine et une augmentation du nombres des vésicules synaptiques, ce qui suggère que la L-LTP induit la synthèse de protéines non seulement dans les cellules post-synaptiques, mais aussi dans les cellules présynaptiques. Comme mentionné précédemment, pour que l'induction post-synaptique de la PLT provoque une synthèse présynaptique des protéines, il doit y avoir communication de la cellule post-synaptique à la présynaptique. Cela peut se produire via la synthèse d'un messager rétrograde (voir section suivante).

Même dans les études limitées à événements postsynaptiques , les enquêteurs n'ont pas déterminé le lieu de synthèse des protéines qui sont à la base de la L-LTP. Plus précisément, il est difficile de savoir si la synthèse des protéines a lieu dans le corps cellulaire des cellules post-synaptique ou dans ses dendrites[34]. Malgré l'observation des ribosomes (les principaux composants de la machinerie de synthèse protéique) dans les dendrites dès les années 1960, l'idée dominante était que le corps de la cellule a été le principal site de la synthèse des protéines dans les neurones. Ce raisonnement n'a pas été sérieusement mis en question jusqu'aux années 1980, lorsque les enquêteurs ont rapporté l'observation de la synthèse des protéines dans les dendrites dont le rapport à leur corps cellulaire a été rompu[34]. Plus récemment, des chercheurs ont démontré que ce type de la synthèse locale de protéines est nécessaire pour certains types de PLT.[35],[36]

L'une des raisons de la popularité de l'hypothèse de synthèse locale de protéines est qu'elle fournit un mécanisme possible pour la spécificité associée avec la PLT. plus Précisément, si en effet une synthèse des protéines est à la base de la L-LTP, seulement des épines dendritiques recevant des stimuli induisants de la PLT seront soumis à cette dernière ; la potentialisation ne seront pas propagées aux synapses adjacentes . En revanche, la synthèse protéique globale qui se produit dans le corps de la cellule nécessite que les protéines soient expédiées à tous les régions de la cellule, y compris les synapses qui n'ont pas reçu des stimuli induisant la PLT. Tandis que la synthèse locale des protéines fournit un mécanisme à la spécificité que la synthèse protéique globale semble directement compromettre.

signalisation rétrograde[modifier | modifier le code]

La signalisation rétrograde est une hypothèse qui tente d'expliquer que, bien que la PLT est induite et exprimé en postsynaptique, certaines données suggèrent qu'elle est également exprimé en présynaptique[37]. L'hypothèse tire son nom du fait que la transmission synaptique normale est directionnel et va de la cellule présynaptique vers la cellule post-synaptique. Pour que l'induction se produise en postsynaptique et qu'elle soit partiellement exprimée en présynaptique, un message doit s'effectuer à partir de la cellule post-synaptique à la cellule présynaptique dans une direction rétrograde (sens inverse) . Une fois là, le message vraisemblablement déclenche une cascade d'événements qui conduirait à une composante présynaptique d'expression, telles que l'augmentation de la probabilité de libération de neurotransmetteur des vésicules synaptiques [38].

La signalisation rétrograde est actuellement un sujet de controverse, certains enquêteurs ne croient pas du tout que la cellule présynaptique puisse contribuer à l'expression de la LTP. , Même parmi les partisans de l'hypothèse il existe une controverse sur la nature du messager. Au début pensant qu'il s'agirait de l'oxyde nitrique, tandis que les plus récentes données orientent vers les protéines d'adhérence cellulaire.

La modulation[modifier | modifier le code]

Modulateurs proposés de la PLT[39]
Modulateur Cible
des récepteurs β-Adrénergiques cAMP, MAPK amplification
Synthase de l'oxyde nitrique Guanylate cyclase, PKG, NMDAR
Des récepteurs de la Dopamine cAMP, MAPK amplification
Des récepteurs métabotropiques du glutamate La PKC, MAPK amplification

Comme décrit précédemment, les molécules qui sont à la base de la PLT peuvent être classés comme des médiateurs ou des modulateurs. Un médiateur de la PLT est une molécule, comme le récepteur NMDA ou de calcium, dont la présence et l'activité est nécessaire pour générer des PLT sous presque toutes les conditions. En revanche, un modulateur est une molécule qui peut altérer la PLT mais n'est pas indispensable pour sa génération ou l'expression.

En plus de la signalisation des voies décrites ci-dessus, la PLT au niveau e l'hippocampe peut être modifié par une variété de modulateurs. Par exemple, l' oestradiol (une hormone stéroïdienne) peut améliorer la PLT par l'augmentation de la phosphorylation de CREB et par conséquent la croissance des épines dendritiques[40]. en Outre, des récepteurs β-adrénergiques agonistes tels que la noradrénaline , peut altérer la phase tardive de la PLT dépendante de la synthèse des protéines[41] . l'activité de l'oxyde Nitrique synthase peut également entraîner l'activation ultérieur de la guanylate cyclase et PKG.[42] de Même, l'activation de récepteurs de la dopamine peut améliorer la PLT via la voie de signalisation de cAMP/PKA[43],[44].

La relation avec la mémoire du comportement[modifier | modifier le code]

Alors que la potentialisation à long terme des synapses en culture cellulaire semble fournir un élégant substrat pour l'apprentissage et la mémoire, la contribution de la PLT dans L'apprentissage comportemental - l'apprentissage au niveau de l'organisme entier - ne peut pas tout simplement être extrapolées à partir des études in vitro . Pour cette raison, un effort considérable a été consacrée afin d'établir si la PLT est indispensable pour l'apprentissage et la mémoire chez les animaux vivants. De ce fait, la PLT joue également un rôle crucial dans le traitement de la peur.

La mémoire spatiale[modifier | modifier le code]

Le labyrinthe aquatique de Morris a été utilisé pour démontrer la nécessité des récepteurs NMDA dans l'établissement de souvenirs spatiaux.

En 1986, Richard Morris donné les premières preuves que la PLT est en effet nécessaire à la formation des souvenirs in vivo[45]. Il a testé la mémoire spatiale chez des rats ayant subi une modification pharmacologique de leur hippocampe, une structure du cerveau, dont le rôle dans l'apprentissage spatial est bien établi. Les Rats ont été formés sur le labyrinthe aquatique de Morris, une tâche de mémoire spatiale dans laquelle des rats nagent dans une piscine d'eau trouble jusqu'à ce qu'ils localiser la plate-forme cachée sous sa surface. Au cours de cet exercice, les rats normaux sont censés associer l'emplacement de la plate-forme cachée avec des repères marquants placés à des positions spécifiques autour de la circonférence du labyrinthe. Après la formation, un groupe de rats a leurs hippocampes baigné dans le NMDA-receptor bloquant APV, tandis que l'autre groupe a servi le contrôle. Les deux groupes ont ensuite été soumis à l'eau labyrinthe de la mémoire spatiale de la tâche. Les Rats du groupe témoin ont été en mesure de localiser la plate-forme et s'échapper de la piscine, tandis que les performances de l'APV chez les rats traités a été sensiblement réduite. En outre, lorsque les tranches de l'hippocampe ont été prises à partir de ces deux groupes, la PLT était facilement induite dans les contrôles, mais n'a pas pu être induite dans le cerveau des APV chez les rats traités. Cela a fourni des preuves que le récepteur NMDA — et, par extension, PLT — était nécessaire pour au moins certains types d'apprentissage et de mémoire.

De même, Susumu Tonegawa montré en 1996 que la région CA1 de l'hippocampe est essentiel à la formation des souvenirs spatiaux chez des souris vivantes[46]. Les soi-disant cellules de lieu situées dans cette région ne deviennent actives que lorsque le rat est dans un endroit particulier, appelé " champ de place" — dans l'environnement. puisque ces champs sont distribués partout dans l'environnement, une interprétation est que les groupes de cellules de lieu forment des cartes dans l'hippocampe. La précision de ces cartes détermine la façon dont un rat apprend à connaître son environnement et donc comment il peut naviguer. Tonegawa constaté que, en altérant le récepteur NMDA, en particulier par retrait génétique de la sous-unité NR1 dans la région CA1, les champs de place générés ont été nettement moins précis que ceux des contrôles. Ces souris ont produit des cartes spatiales défectueuses lorsque leurs récepteurs NMDA ont été altérés. Comme prévu, ces souris ont réalisé très mal les tâches spatiales par rapport aux témoins, mettant encore le point sur le rôle de la PLT dans l'apprentissage spatial.

L'évitement inhibiteur[modifier | modifier le code]

En 2006, Jonathan Whitlock et ses collègues ont rapporté une série d'expériences qui fournissent peut-être la meilleure preuve du rôle de la PLT dans la mémoire du comportement, en argumentant que pour conclure que la PLT est à la base de l'apprentissage , les deux processus doivent imiter et occlure l'un l'autre[47]. En employant un paradigme de l'apprentissage de l'évitement inhibiteur , les chercheurs ont formé des rats dans un système à deux chambres, l'une obscure et l'autre éclairée, cette dernière étant équipée d'un dispositif qui a livré un choc chez le rat à l'entrée. Une analyse des synapses de CA1 de l'hippocampe a révélé que l'entraînement à l'évitement inhibiteur induit in vivo la phosphorylation des récepteurs AMPA du même type que celle observée dans les PLT in vitro; c'est-à-dire que l'entraînement à l'évitement inhibiteur a imité la PLT. En outre, les synapses potentialisées au cours de l'entrainement ne pouvaient pas encore être potentialisé par des manipulations expérimentales qui, autrement, auraient induit PLT; c'est-à-dire , que cet entraînement a occlus la PLT. Dans une réponse à l'article, Timothy Bliss et Al ont fait remarquer que ces expériences " font progresser de manière substantielle le cas pour la PLT comme un mécanisme neuronal de la mémoire."[48]

La signification clinique[modifier | modifier le code]

Le rôle de la PLT dans la maladie est moins clair que son rôle dans les mécanismes de base de la plasticité synaptique. Cependant, les modifications dans la PLT peut contribuer à un certain nombre de maladies neurologiques, y compris la dépression, la maladie de Parkinson, l'épilepsie et les douleurs neuropathiques[49]. Altération de la PLT peut également avoir un rôle dans la maladie d'Alzheimer et chez des toxicomanies.

La maladie d'Alzheimer[modifier | modifier le code]

Misprocessing de la protéine précurseur amyloïde (APP) dans la maladie d'Alzheimer perturbe la PLT et est pensé pour aboutir à au début le déclin cognitif chez les personnes atteintes de la maladie.

PLT a reçu beaucoup d'attention parmi ceux qui étudient la maladie d'Alzheimer (MA), une maladie neurodégénérative qui provoque le déclin cognitif marqué et la démence. Une grande partie de cette détérioration se produit en association avec des changements dégénératifs dans l'hippocampe et d'autres structures lobe temporal médial . En raison du rôle bien établi de l'hippocampe dans la PLT, certains ont suggéré que le déclin des fonctions cognitives observé chez les individus avec MA peut résulter de l'altération de la PLT.

En 2003, par une revue de de la littérature, Rowan et coll. proposé un modèle pour la façon dont PLT peut être affectée dans la MA.[50] La MA semble résulter, au moins en partie, d'un mauvais traitement de la protéine précurseur amyloïde (APP). Le résultat de ce traitement anormal est l'accumulation de fragments de cette protéine, appelée amyloïde ß (Aß). Aß existe dans les deux soluble et fibrillaire formes. le mauvais traitement de l'APP résulte en l'accumulation de la solubles Aß que, selon l'hypothèse de Rowan , porte atteinte de l'hippocampe PLT et peut entraîner le déclin cognitif observé en début de la MA.

La MA peut également nuire à la PLT par le biais de mécanismes distincts de Aß. Par exemple, une étude a démontré que l'enzyme PKMz s'accumule dans les dégénérescences neurofibrillaires, qui sont un marqueur pathologique de la MA. PKMz est une enzyme ayant une importance cruciale dans le maintien de la fin de la PLT[51].

La toxicomanie[modifier | modifier le code]

La recherche dans le domaine de la médecine de l'addiction a récemment tourné son attention vers PLT, en raison de l'hypothèse que l'addiction à la drogue représente une forme puissante de l'apprentissage et de la mémoire[52]. la Dépendance est un complexe neuro-phénomène impliquant diverses parties du cerveau, comme l'aire tegmentale ventrale (VTA) et le noyau accumbens (NAc). Des études ont démontré que les synaspses de l'aire tegmentale ventrale et NAc sont capables de subir la PLT et que cette PLT peut être responsable des comportements qui caractérisent la dépendance[53].

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Paradiso, Michael A., Bear, Mark F. et Connors, Barry W., Neuroscience: Exploring the Brain, Hagerstwon, MD, Lippincott Williams & Wilkins, (ISBN 0-7817-6003-8), p. 718
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