Roberto Araya étudie le rôle des épines dendritiques dans la mémoire

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  • Le 17 novembre 2014

  • Dominique Nancy

Les travaux du professeur Araya ont révélé que les changements d'efficacité synaptiques, à la suite des processus de mémorisation et d'apprentissage, s'accompagnent d'une transformation morphologique rapide des épines dendritiques.Apprendre et mémoriser reposent sur des mécanismes moléculaires et biophysiques qui sont encore loin d'avoir livrés tous leurs secrets. L'une des avenues prometteuses pour la compréhension de ces mécanismes réside dans l'étude des épines dendritiques, les terminaisons nerveuses où parvient la majorité de l'information. Ces dernières joueraient un rôle important dans le traitement, l'intégration et le stockage des informations synaptiques entrantes.

 

«Les épines dendritiques recouvrent les dendrites de la plupart des neurones du cerveau et sont responsables de capter l'information synaptique, explique Roberto Araya. À l'autre extrémité des neurones se trouvent les axones et leurs terminaisons, qui transmettent les influx nerveux. La communication se fait à travers les synapses, ces zones de contacts biochimiques situées à la jonction des terminaisons axonales et des épines dendritiques.»

Le professeur du Département de neurosciences et membre du Groupe de recherches sur le système nerveux central de l'Université de Montréal s'intéresse tout particulièrement aux neurones pyramidaux du néocortex, là où se déroulerait le processus clé de la stabilisation de la mémoire. Il a récemment reçu une bourse du Fonds de recherche du Québec ? Santé et une autre des Instituts de recherche en santé du Canada pour étudier les rouages moléculaires et biophysiques de la mémoire ainsi que l'intégration de l'information entrante à l'échelle des synapses dans le cortex. «Mon travail va dans le sens des données récemment publiées qui indiquent que les épines dendritiques pourraient bien être des compartiments fonctionnels, contrôlés de façon dynamique, qui influenceraient le décodage du signal neuronal sur le plan de la fente synaptique.»

Ses travaux ont déjà révélé que les épines jouent un rôle fondamental dans le traitement de l'information synaptique et que les changements d'efficacité synaptiques, à la suite des processus de mémorisation et d'apprentissage, s'accompagnent d'une transformation morphologique rapide des épines dendritiques. «Les changements associés à la potentialisation à long terme incluent des altérations radicales dans la morphologie de l'épine, dit-il. Nous avons trouvé une corrélation entre ces changements et une augmentation de l'efficacité synaptique.»

Pour faire simple, disons qu'avant l'apprentissage les épines dendritiques ressemblent à des routes locales où la circulation est occasionnelle, à faible débit et n'assurant pas toujours le passage, explique le chercheur. Après l'apprentissage, ces petites voies se transforment en autoroutes facilitant la circulation dans toutes les conditions. C'est la durabilité de ces changements qui assure la mémoire à long terme.

Image de dentrites observées dans le laboratoire de M.Araya.Questions logiques : quels sont les mécanismes responsables de cette corrélation entre la morphologie des épines et l'efficacité synaptique? Est-ce que les épines dendritiques représentent l'unité fonctionnelle fondamentale et unique dans les mécanismes de plasticité? Si oui, apprendre à manipuler les épines permettrait-il d'effacer et de créer des souvenirs? Pour répondre à ces questions, M. Araya fera appel à des techniques optiques, électrophysiologiques, structurelles, moléculaires et computationnelles afin de mieux comprendre comment s'opère le traitement, le stockage et l'intégration de l'information synaptique entrante dans les épines.

À son avis, l'observation et la manipulation des changements morphologiques des épines dendritiques in vivo représentent des outils intéressants pour l'étude des processus cognitifs et des troubles neurologiques. «Une meilleure compréhension de la fonction des épines dendritiques et de leurs effets sur le stockage, la transmission et l'intégration du signal synaptique nourrirait l'espoir d'élaborer de nouvelles approches thérapeutiques notamment contre la maladie d'Alzheimer, les anomalies relatives aux épines dendritiques n'étant pas étrangères à ce type de démence», conclut le chercheur.

Dominique Nancy

 

Un test classique d'évaluation de la mémoire

L'objectif de ce test, le memory impairment screen, est de discerner l'aptitude de la mémoire à résister à une distraction (ici compter) relativement à une tâche d'encodage et à une tâche de rappel. Voici quatre mots: poireau, merlan, tenaille et dahlia.

Répondez aux questions suivantes (encodage) :

     

  • Quel est le légume? Quelle est la fleur? Quel est le poisson? Quel est l'outil?
  • Comptez de 0 à 20. Puis, comptez de 20 à 0 (interférence).
  • Quels étaient les quatre mots (rappel différé)?
  • En cas d'oubli, par exemple, du mot désignant la fleur, demandez «Quelle était la fleur (indice sémantique)?»
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Deux points sont accordés par mot évoqué spontanément, un point lorsque l'indice sémantique est fourni. Le score varie de 0 à 8.