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Chercheur: Sylvain Williams: The Septo-hippocampal Lab
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La dépression à long terme ( DLT) est le phénomène inverse de la PLT qui conduit à la mise sous silence de la synapse. Elle joue un rôle important dans le cervelet, lors de la mémoire implicite procédurale, où les réseaux neuronaux impliqués dans des mouvements erronés sont inhibés par la mise sous silence de leurs connections synaptiques. La DLT permet de corriger les procédures motrices lors de l'apprentissage d'un savoir-faire.

Bien entendu, la mémorisation ne dépend pas uniquement de la PLT dans quelques synapses de l'hippocampe. Par exemple, plusieurs travaux indiquent que les grands systèmes de neuromodulation du cervau (comme ceux utilisant la dopamine ou la sérotonine) influencent aussi grandement la plasticité synaptique.

Ces neuromodulateurs font partie des mécanismes moléculaires par lesquels des facteurs comme la motivation, la récompense ou l'émotion peuvent influencer l'apprentissage. On commence donc à pouvoir relier des observations psychologique à des processus moléculaires précis, même si on est encore loin de comprendre toutes les influences que subissent nos milliards de connexions cérébrales modifiées à chaque jour.

LA POTENTIALISATION À LONG TERME

Même s'ils ne semblent qu'un lieu de passage dans l'établissement de la mémoire à long terme, les neurones de l'hippocampe démontrent un grande plasticité. Celle-ci se manifeste principalement par un mécanisme appelé potentialisation à long terme (PLT) qui fut découvert dans l'hippocampe mais dont la présence a par la suite été démontrée dans de nombreuses régions du cortex.

La caractéristique la plus intéressante de ce mécanisme découvert en 1973 est qu'il permet le renforcement durable des synapses entre deux neurones qui sont activés simultanément. Exactement, donc, le genre de mécanisme d'association qu'avait imaginé Hebb un quart de siècle auparavent.

En effet, lorsque les axones qui font des connexion sur les neurones pyramidaux de l'hippocampe sont stimulés à haute fréquence, l'amplitude du potentiel excitateur enregistré dans ces neurones est augmenté pour un longue période (jusqu'à plusieurs semaines).

Le glutamate, qui est le neurotransmetteur relâché dans ces synapses, se fixe sur plusieurs sous-types de récepteurs différents dont deux sont particulièrement important pour la PLT : les récepteurs AMPA et NMDA.

Le récepteur AMPA est couplé à un canal ionique qui provoque l'entrée de sodium dans le neurone post-synaptique lorsque du glutamate s'y fixe. Cette entrée de sodium amène la dépolarisation locale du dendrite et, si cette dépolarisation atteint le seuil de déclenchement du potentiel d'action, la transmission de l'influx nerveux dans le neurone suivant.

Le récepteur NMDA est également un récepteur couplé à un canal ionique, mais c'est le calcium qu'il laisse entrer de façon privilégiée dans la cellule. Au potentiel de repos de celle-ci, ce canal calcique est cependant bloqué par des ions magnésium (Mg2+) qui, même si du glutamate s'y fixe, empêche l'entrée de calcium dans le neurone. Pour que ceux-ci se retirent du canal, le potentiel membranaire du dendrite doit être dépolarisé.

 

 

 

D'après Nicoll, Malenka et Kauer, 1988.


Et c'est justement ce qui va se produire lors de la stimulation à haute fréquence à l'origine de la PLT : une dépolarisation du neurone post-synaptique suite à l'activation soutenue des récepteurs AMPA ! Le magnésium va alors se retirer des récepteurs NMDA et permettre l'entrée massive de calcium dans la cellule.

Or cette concentration accrue de calcium dans le dendrite mettra en branle plusieurs réactions biochimiques qui conduiront à l'augmentation prolongée de l'efficacité de cette synapse.

Pour laisser entrer le calcium, le récepteur NMDA doit donc à la fois être activé par du glutamate et subir une dépolarisation. La nécessité de ces deux conditions simultanées lui confère des propriétés associatives. Cela lui permet de détecter la coïncidence de deux événements et en fait l'élément clé de la potentialisation à long terme.

D'ailleurs, le blocage pharmacologique de ce récepteur, ou encore la mise hors service d'un gène impliqué dans sa construction, empêche la formation de PLT.

 



Les noms des récepteurs au glutamate sont des abréviations de leur agoniste principal, soit l'acide propionique alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole pour le récepteur AMPA et le N-methyl-D-aspartate pour le NMDA. Cela dit, on comprend mieux le pourquoi de l'abréviation…
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