| |
| Réorganisation d'un réseau neuronal associée
à la mémoire à long terme |
Quelles sont les conséquences structurales de la formation de la mémoire dans un cerveau capable d'apprendre et de mémoriser et accessible à l'analyse structurale des réseaux qui le composent ? La mémoire à long terme s'accompagne-t-elle de modifications volumétriques de certaines régions du cerveau et si c'est le cas, quels liens existent-ils entre changements éventuels de structure cérébrale et variations d'activité neurale suite à la mémorisation?
|
Afin de répondre à ces questions, Benoît Hourcade et Emmanuel Perisse (thésards au CRCA), avec Jean-Christophe Sandoz (CR1 CNRS) et Jean-Marc Devaud (MCF UPS) ont étudié la formation de la mémoire olfactive à long terme chez les abeilles et ont analysé en parallèle les changements volumétriques du lobe antennaire (le centre de traitement primaire des odeurs dans le cerveau des insectes) qui accompagnent cette mémorisation. Sachant que des abeilles entraînées avec plusieurs présentations d'une odeur associée à une récompense de sucre forment une mémoire stable de cette odeur, récupérable trois jours après l'apprentissage
|
Benoît Hourcade & Emmanuel Perisse
|
et dépendante de la synthèse protéique (mémoire à long terme), les auteurs ont comparé la structure du lobe antennaire d'abeilles entraînées à apprendre une odeur à celle d'animaux témoins n'ayant pas mémorisé l'odeur. Cette recherche a été facilitée par l'organisation modulaire du lobe antennaire qui, comme le bulbe olfactif des Vertébrés, est organisé en glomérules, véritables unités anatomiques et fonctionnelles spécialisées dans le traitement des odeurs (voir image ci-dessous).
En couverture de Learning&Memory :
Représentation tridimensionnelle
du lobe antennaire de l'abeille.
A l'anatomie des glomérules, reconstruite
en trois dimensions, sont superposées
leurs réponses à une odeur pure
(1-nonanol), visualisée en imagerie
fonctionnelle calcique. La mémorisation
à long terme de cette odeur engendre
l'augmentation de la taille de trois
de ces glomérules.
|
Les résultats publiés dans Learning & Memory (Octobre 2009) montrent que trois jours après l'apprentissage, les animaux ayant formé une mémoire olfactive stable présentent une augmentation de taille de certains de leurs glomérules, dont l'identité varie selon l'odeur mémorisée. Curieusement, les glomérules ayant accru leur taille ne sont pas ceux qui sont activés préférentiellement par l'odeur apprise. Des connexions latérales inhibitrices au sein du lobe antennaire peuvent être à l'origine de ce manque de concordance. Ainsi la formation d'une mémoire olfactive à long terme se traduit chez l'abeille par une réorganisation du réseau neuronal, reproductible entre individus, et correspondant à une trace de mémoire stable pour une odeur spécifique. Compte tenu de la forte similarité dans l'organisation du lobe antennaire et du bulbe olfactif des Vertébrés, ce travail permet d'envisager que ce processus puisse avoir lieu dans un cerveau plus ''complexe'' que celui d'une abeille, et ouvre donc des perspectives pour la compréhension des mécanismes généraux de la mémorisation.
 Benoît Hourcade, Emmanuel Perisse, Jean-Marc Devaud and Jean-Christophe Sandoz
"Long-term memory shapes the primary olfactory center of an insect brain"
Learn. Mem. 2009 16: 607-615. |
|
| Calcium, un déclencheur clé de la mémoire à long terme |
Des chercheurs du Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CNRS UMR5169, Université Toulouse 3) en collaboration avec leurs collègues du Centre de Biologie du Développement (CNRS UMR 5567, Université Toulouse 3) ont identifié un acteur central dans la transition entre mémoire à court et mémoire à long terme.
Leur étude, publiée dans la revue généraliste BMC Biology, montre que le calcium joue le rôle d'un déclencheur moléculaire, induisant la formation de la mémoire à long-terme.
|
En modulant les niveaux de calcium intracellulaire dans le cerveau des abeilles, les chercheurs ont pu montrer que durant un conditionnement olfactif, le calcium est un signal aussi bien nécessaire que suffisant pour induire la formation d'une mémoire à long-terme dépendante de la synthèse protéique. Dans le cadre du conditionnement appétitif du réflexe d'extension du proboscis (langue), les abeilles sont entraînées à associer une odeur neutre au départ à une récompense sucrée, de telle sorte que l'odeur induira l'extension du proboscis à la suite du conditionnement. Les niveaux de calcium étaient modulés pharmacologiquement pendant l'apprentissage, et l'effet de ce traitement sur les réponses des abeilles était observé à long terme, après trois jours. Lorsque les niveaux de calcium étaient réduits pendant l'apprentissage, les abeilles ne montraient plus de réponses à l'odeur apprise à long terme, indiquant que la mémoire n'était plus présente. Au contraire, une augmentation du niveau de calcium pendant l'apprentissage induisait une augmentation marquée des réponses à long terme.
De plus, les chercheurs ont montré que cette mémoire plus forte dépendait de la synthèse de nouvelles protéines, caractère principal de la mémoire à long terme. D'autres expériences ont permis de prouver que la modulation des niveaux de calcium agit spécifiquement sur la mémoire à long terme, n'affectant ni l'apprentissage ni les formes de mémoire à court terme.
Les travaux actuels cherchent à découvrir quels gènes sont exprimés dans le cerveau de l'abeille lors de la formation de la mémoire à long terme, ainsi que la manière dont leur expression dépend du calcium.
|
Emmanuel Perisse
Valérie Raymond-Delpech
Jean-Christophe Sandoz |
|
|
Prix SFECA 2009 décerné à Audrey Dussutour
|
Audrey Dussutour
|
Le prix de la Société Française pour l'Etude du Comportement Animale (SFECA) 2009 a été décerné à Audrey Dussutour, Chargée de Recherches au Centre de Recherches sur la Cognition Animale. Ce prix lui a été remis au cours de la 31ème Conférence Internationale d’Ethologie qui s’est tenue à Rennes en Août 2009.
Le Prix SFECA est décerné à un jeune chercheur ayant produit des résultats qui ont fait progresser de manière significative les connaissances en comportement animal au cours de ces dernières années. Ce prix est honorifique. Il permet au lauréat d’être invité pour exposer son travail de recherche sous la forme d’une conférence plénière.
Audrey Dussutour a travaillé au cours de sa thèse à l'Université de Toulouse, en France, sous la supervision de Vincent Fourcassié et Jean-Louis Deneubourg. Elle a obtenu sa thèse sur le trafic des fourmis en 2004.
|
Elle a ensuite fait deux stages postdoctoraux successifs: tout d'abord à l'Université Concordia au Canada, en collaboration avec Emma Despland, elle a travaillé sur la décision collective des chenilles sociales, suivie de trois années à l'Université de Sydney en Australie, où elle a travaillé en collaboration avec le Pr Steve Simpson, sur les décisions collectives nutritionnelles chez les fourmis et les moisissures visqueuses.
Depuis décembre 2008, Audrey Dussutour occupe un poste de chargé de recherches au Centre National de la Recherche Scientifique. Ses recherches portent sur les comportements collectifs et de décision.
 Site Web de la SFECA
|
Recruter de nouveaux neurones pour réactualiser les souvenirs
|
|
Stéphanie Trouche, Pascal Roullet et Claire Rampon, chercheurs du Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CNRS UMR5169, Université Toulouse 3), en collaboration avec Bruno Bontempi, chercheur du Centre de Neurosciences Intégratives et Cognitives (CNRS UMR 5228, Universités de Bordeaux 1 et 2), viennent de montrer que les neurones qui naissent dans le cerveau de souris adultes servent à mettre à jour des informations apprises préalablement.
Leurs travaux, publiés dans the Proceedings of the National Academy of Sciences (USA) le 25 mars 2009, améliorent notre connaissance du rôle fonctionnel des neurones qui continuent à naitre dans le cerveau tout au long de la vie. |
Tout au long de la vie adulte, le cerveau des mammifères produit de nouveaux neurones, notamment dans le gyrus denté de l’hippocampe, une région cérébrale essentielle dans les processus d’apprentissage et de mémorisation. Différentes études ont montré que ces nouveaux neurones sont capables d’intégrer les circuits de l’hippocampe où ils contribueraient à certaines formes d’apprentissage et de mémoire.
Dans cette étude, les chercheurs ont examiné si les nouveaux neurones du gyrus denté participaient à la mémorisation à long terme d’informations spatiales. Pour cela, des souris ont été entraînées à nager dans une piscine où la seule possibilité d’échapper à l’eau consistait à monter sur une plateforme cachée sous la surface. Pour ce faire, les souris devaient mémoriser l’emplacement de cette plateforme invisible à l’aide des repères visuels situés dans l’environnement (mémoire spatiale).
|
 
Stéphanie Trouche & Claire Rampon
 
Bruno Bontempi & Pascal Roullet |
|
Les chercheurs ont mis en évidence que parmi les nouveaux neurones qui survivent sous l’effet de cet apprentissage, une partie d’entre eux est spécifiquement recrutée lorsque la souris rappelle le souvenir de l’information apprise. En effet, lorsque l’animal est replacé dans la piscine un mois plus tard, une plus forte proportion des nouveaux neurones est activée. En revanche, cette activation est plus faible lorsque l’animal est confronté à une situation nouvelle et inconnue, l’incitant à la formation d’un nouveau souvenir. |
Cette étude montre également que les nouveaux neurones encore immatures au moment de l’apprentissage sont plus susceptibles d’être recrutés dans les réseaux hippocampiques impliqués dans l’encodage et le stockage du souvenir, car à cet âge, ils sont plus sensibles et plus réceptifs à l’activité neuronale générale de leur milieu environnant que les neurones déjà existants dans le cerveau.
Les auteurs émettent l’hypothèse de l’existence d’un étiquetage des nouveaux neurones immatures présents dans l’hippocampe lors de l’apprentissage initial qui permettrait, lorsque l’animal se trouve ensuite confronté à une situation mnésique identique, de les recruter en priorité et de mettre à jour l’information préalablement apprise. Ainsi, ces travaux montrent que les nouveaux neurones de l’hippocampe joueraient un rôle spécifique dans la mise à jour et le renforcement des informations mnésiques spatiales précédemment apprises.
|
|
Claire Rampon
