Ladépression
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.
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