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Posté par Michel le Lundi 05/03/2012 à 00:00
Trier l'information pour mieux la mémoriser
Pour être efficace, un système mnésique doit à la fois être capable de stocker de manière stable les informations les plus pertinentes et, a contrario, de filtrer les données les moins fiables. Mais comment le cerveau sélectionne-t-il les expériences qui méritent d'être retenues à long terme ? Des chercheurs du Laboratoire de neurobiologie (LNB, CNRS/ESPCI Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au...) Tech), de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute...) de neurobiologie Alfred Fessard (INAF) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et de l'Institut Max Planck de neurobiologie en Allemagne, apportent des éléments de réponse à cette question. Leur travail a été publié dans Nature Neuroscience.

Bien que le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la...) de la mouche (Mouche est un nom vernaculaire ambigu en français. Le terme mouche (/muʃ/) provient du mot italien musca, qui désigne de nos jours principalement un genre (Musca) comprenant la mouche domestique. Il désigne d'une...) drosophile se compose de seulement 100 000 neurones, contre 100 milliards chez l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme...), il fonctionne selon les mêmes principes de base que celui des mammifères. Après un conditionnement olfactif associatif, au cours duquel la drosophile perçoit simultanément une odeur et des chocs électriques, il se forme une mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) aversive à court terme vis-à-vis de cette odeur. Après plusieurs cycles de conditionnement espacés d'intervalles de repos d'au moins quinze minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon,...), une mémoire à long terme se forme et perdure plusieurs jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...).

Comme c'est le cas chez les mammifères, la formation de la mémoire à long terme nécessite la synthèse de nouvelles protéines spécifiques ; elle est donc coûteuse en énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) pour l'organisme. Les chercheurs du LNB, de l'INAF et de l'Institut Max Planck de neurobiologie ont montré que même chez un organisme aussi simple que la drosophile, le cerveau est le siège de mécanismes puissants, qui contrôlent très précisément les informations qui seront stockées à long terme.

Par des expériences d'enregistrement de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) cérébrale in vivo (In vivo (en latin : « au sein du vivant ») est une expression latine qualifiant des recherches ou des examens pratiqués sur un...), les scientifiques sont parvenus à caractériser l'activité électrique au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale...) de deux paires de neurones bilatéraux. Ces neurones, qui utilisent la dopamine comme neurotransmetteur (Les neurotransmetteurs et les neuromédiateurs sont des substances chimiques libérées par les neurones agissant sur d'autres neurones ou plus rarement sur d'autres types de cellules...), innervent les corps pédonculés, une structure bilatérale d'environ 5 000 neurones qui joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et...) un rôle fondamental dans la formation et le stockage de la mémoire olfactive chez la drosophile. Les chercheurs ont démontré que lors de la formation de la mémoire à long terme, l'activité spontanée de ces deux paires de neurones dopaminergiques prend la forme d'oscillations calciques, lentes et régulières, d'une période d'environ 10 secondes (voir Figure).



Parmi les neurones dopaminergiques qui innervent les corps pédonculés dans chaque hémisphère du cerveau, on trouve des neurones impliqués dans la formation de la mémoire olfactive à court terme (en vert) et deux neurones (en orange) qui présentent une activité oscillante donnant lieu à la formation de la mémoire à long terme lors d'un conditionnement espacé. © LNB, Thomas Préat, Pierre-Yves Plaçais

Etant donné que la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de...) corporelle de la drosophile n'est pas régulée, il est possible d'utiliser des toxines thermosensibles encodées génétiquement pour manipuler spécifiquement l'activité de ces deux paires de neurones. Ainsi, les chercheurs ont établi qu'en bloquant artificiellement ces neurones oscillants après conditionnement, il est possible d'empêcher la consolidation des souvenirs en mémoire à long terme.

Ces travaux montrent donc que la dopamine, comme chez les mammifères, joue un rôle positif essentiel, après conditionnement, dans la consolidation de la mémoire à long terme chez la drosophile. La précision des outils disponibles pour l'étude fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent...) du cerveau de cet animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de substances organiques. On...) a permis d'élucider le mécanisme par lequel un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) extrêmement réduit de neurones dopaminergiques (deux neurones dans chaque hémisphère !) contrôlent la formation de la mémoire aversive à long terme. Ce mécanisme pourrait être de portée plus générale et servir de base à l'étude de la mémoire à long terme et à la compréhension de ses dysfonctionnements chez les mammifères.


Référence:

Slow oscillations in two pairs of dopaminergic neurons gate long-term memory formation in Drosophila, Pierre-Yves Plaçais, Séverine Trannoy, Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm, heaume, casque, protection.) Isabel, Yoshinori Aso, Igor Siwanowicz, Ghislain Belliart-Guérin, Philippe Vernier, Serge Birman, Hiromu Tanimoto, Thomas Préat, Nature Neuroscience (2012), doi:10.1038/nn.3055.


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Source: CNRS-INSB