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Posté par Isabelle le Samedi 04/10/2014 à 00:00
La mémoire des neurones silencieux

Neurone. Illustration: Wikmedia Commons
Lorsque nous apprenons, nous associons une expérience sensorielle soit à d'autres stimuli, soit à un comportement. Dans ce contexte, les neurones du cortex cérébral qui effectuent la transmission de l'information vont modifier les connexions synaptiques qu'ils ont avec les autres neurones.

Selon un modèle de plasticité synaptique communément admis, un neurone (Un neurone, ou cellule nerveuse, est une cellule excitable constituant l'unité fonctionnelle de base du système nerveux. Le terme de « neurone » fut introduit dans le vocabulaire médical en 1881...) qui entre en communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces)...) avec d'autres de ses semblables émet une impulsion électrique et active aussi ses synapses de façon transitoire. Cette impulsion électrique combinée au signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour communiquer...) reçu en provenance des autres neurones, agit comme un stimulateur des synapses. Comment expliquer que certains neurones soient entraînés dans des jeux de communication alors même qu'ils sont peu connectés ? C'est cette énigme cruciale de "l'?uf ou la poule (Poule est un nom vernaculaire ambigu en français. Une « poule » est une femelle de plusieurs espèces de galliformes, en particulier la poule domestique. Chez les autres espèces, on...)" de la plasticité synaptique que l'équipe d'Anthony Holtmaat, professeur au Département de neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que...) fondamentales de la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain...) de l'UNIGE, se propose de résoudre: des résultats de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques....) portant sur la mémorisation (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) dans des neurones silencieux, à lire dans la revue Nature.

C'est un mécanisme de renforcement synaptique durable qui régit les mécanismes d'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes ou...) et de mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.). Lorsque nous effectuons un apprentissage, notre cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens,...) associe une expérience sensorielle soit à d'autres stimuli, soit à un comportement. Les neurones du cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) cérébral, chargées d'effectuer la transmission de cette information, vont alors modifier les connexions synaptiques qu'ils ont avec les autres neurones. C'est précisément ce qui permet ensuite au cerveau à la fois d'optimiser le traitement des informations, lorsque celles-ci se présentent à nouveau, et d'en prédire les effets.

Habituellement, pour effecteur leurs recherches sur les mécanismes synaptiques, les neuroscientifiques induisent artificiellement des impulsions électriques dans les neurones. Mais, pour tenter de découvrir ce qui se passe naturellement dans les neurones lorsqu'ils reçoivent des stimuli sensoriels, les neuroscientifiques de l'UNIGE ont au contraire observé le cortex cérébral de souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de...) lorsque leurs moustaches sont stimulées répétitivement par un moyen mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission,...), sans induction artificielle d'impulsion électrique. Les rongeurs se servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) de leurs moustaches comme d'une canne pour s'orienter et pour interagir et celles-ci constituent donc pour eux un élément-clé de la perception.

Un signal extrêmement faible suffit

Grâce à l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) de ces stimuli naturels, l'équipe du professeur Holtmaat a pu démontrer qu'un stimulus sensoriel seul peut provoquer un renforcement synaptique à long terme, sans que le neurone décharge d'impulsion électrique, ni induite ni naturelle. Ainsi, et contrairement à ce que l'on pensait jusqu'ici, les synapses vont se renforcer même quand les neurones impliqués dans un stimulus restent silencieux.

De plus, si la stimulation (Une stimulation est un événement physique ou chimique qui active une ou plusieurs cellules réceptrices de l'organisme. La cellule traduit la stimulation par un potentiel d'action, qui est transmis par les nerfs vers...) sensorielle perdure dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), les synapses se renforcent suffisamment pour que le neurone soit à son tour activé et entièrement engagé dans le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit...) neuronal. Une fois en action, le neurone peut alors renforcer encore plus les synapses impliquées, dans un mouvement d'aller-retour. Ces découvertes pourraient résoudre le mystère de "l'?uf ou la poule" cérébral. Car elles permettent d'interroger l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) des voies synaptiques contribuant à la mémorisation, plutôt que de se cristalliser sur la question de qui, de la synapse ou du neurone, peut activer l'autre.

Le cerveau entier se mobilise

Une deuxième découverte attendait les chercheurs. Au cours de cette même expérience, ils ont également pu établir que les stimuli les plus efficaces pour renforcer les synapses proviennent de régions cérébrales secondaires non corticales, et non des voies corticales principales (qui sont celles qui véhiculent les informations sensorielles proprement dites). Ainsi, la mémorisation des informations nécessiterait simplement la co-activation de plusieurs voies synaptiques au niveau du neurone, même si ce dernier demeure silencieux.

Ces découvertes peuvent avoir des implications importantes dans notre manière de comprendre les mécanismes d'apprentissage, mais également dans des perspectives thérapeutiques, en particulier dans le cadre de la réadaptation (En ergothérapie, la réadaptation est le processus visant à réduire les incapacités d'une personne. La réadaptation s'inscrit...) après une attaque cérébrale ou lors de troubles neurodégénératifs. "Il se pourrait que la stimulation sensorielle combinée à une autre activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.), motrice par exemple, fonctionne mieux pour consolider les connexions synaptiques", souligne le professeur Holtmaat. "Dans le cadre d'une thérapie (Une thérapie est un ensemble de mesures appliquées par un thérapeute à une personne souffrant d'un problème de santé, dans le but de l'aider à guérir, de minimiser ou de soulager ses...), on pourrait donc associer deux stimuli différents, afin d'en renforcer l'efficacité."

Pour plus d'information voir:
- http://www.unige.ch/communication/communiques/2014/CdP140831.html

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Source: Université de Genève