Apprentissage et mémoire : Découverte d’une molécule clé

La nétrine renforce les connexions entre les cellules cérébrales

Contrairement à la croyance populaire, l’être humain peut continuer d’apprendre jusqu’à un âge avancé grâce à une molécule protéique appelée « nétrine ».

La nétrine est connue pour son rôle dans le développement normal du cerveau pendant la première enfance. Cette protéine guide les cellules cérébrales pour qu’elles établissent de bonnes connexions entre elles. Une nouvelle étude réalisée par des chercheurs du Neuro montre que la nétrine participe au renforcement des connexions neuronales dans le cerveau adulte et joue donc un rôle essentiel non seulement dans l’apprentissage, mais également dans la préservation d’une bonne mémoire.

« On se demandait jusqu’ici pourquoi les neurones continuaient de produire de la nétrine dans le cerveau adulte, alors que toutes les connexions neuronales avaient déjà été établies au cours de la première enfance », souligne le Pr Timothy Kennedy, chercheur au Neuro et auteur en chef de l’article publié dans l’édition du 2octobre2018 de la revue Cell Reports. « Nous avons découvert que lorsqu’il est actif, un neurone libère de la nétrine. Cette dernière participe alors au renforcement de la connexion entre ce neurone et un neurone voisin au niveau de la jonction synaptique (synapse) activée. La nétrine envoie essentiellement le message suivant aux deux neurones: "Renforcez la synapse". »

Il y a de cela de nombreuses années, le neuropsychologue Donald Hebb, de l’Université McGill, avait évoqué la possibilité que l’activité synaptique en soi puisse influer sur la robustesse ou la faiblesse des connexions synaptiques. Ainsi, en 1949, il formulait la théorie selon laquelle « des neurones qui s’excitent ensemble se lient entre eux ». Lorsque plusieurs neurones s’excitent mutuellement de façon répétée, ils forment un circuit capable de processus cognitifs. La théorie de Hebb apportait alors une explication physiologique novatrice à l’existence de processus tels que l’apprentissage et la mémoire.

« Selon nous, le processus moléculaire que nous venons de découvrir 69 ans plus tard est au cœur même de cette théorie », affirme le Pr Kennedy.

En 1957, Brenda Milner, neuroscientifique œuvrant au Neuro, a publié un article qui a fait autorité dans lequel elle démontrait l’importance de l’hippocampe dans certains types d’apprentissage et de mémoire. Les scientifiques se sont ensuite intéressés de plus près à l’hippocampe et à la complexité de l’activité synaptique.

« Si on ramène tout le processus à une seule molécule », affirme le Pr Kennedy, «la libération régulée de nétrine est essentielle au type de modifications synaptiques qui président aux changements neuronaux intervenant dans l’apprentissage et la mémoire. C’est exactement ce dont parlait Brenda Milner. »

Stephen Glasgow, chercheur associé au Neuro et auteur principal de l’article publié dans la revue Cell Reports, qualifie ces travaux sur la nétrine « d’énorme avancée dans la compréhension des mécanismes à l’origine de la formation des souvenirs et du stockage de ces derniers dans notre mémoire. Nos travaux montrent que la nétrine joue un rôle essentiel dans la modulation de la force des connexions entre les cellules cérébrales, et constitue une nouvelle cible pour la recherche sur les maladies qui touchent la fonction mnésique. »

Par ailleurs, même si des données génétiques viennent étayer le rôle de la nétrine dans de nombreuses maladies neurodéveloppementales et neurodégénératives, comme la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et la sclérose latérale amyotrophique, la nature exacte de ce rôle est loin d’avoir été décrite avec précision.

« Nous avons mis au jour une excellente cible pour la conception de médicaments», précise le Pr Kennedy. « Idéalement, pour préserver la fonction mnésique, il faudrait disposer d’un composé capable de cibler les mécanismes moléculaires synaptiques clés. Des études récentes ont révélé que de nombreuses connexions synaptiques dans le cerveau adulte ne sont pas activées, à l’instar d’ampoules électriques éteintes. Elles sont tout à fait fonctionnelles, mais inactives. Il existe peut-être un réservoir de synapses dans lequel nous pourrions puiser afin de modifier la puissance des connexions entre les neurones. Nous croyons avoir trouvé un mécanisme moléculaire pour activer ces synapses. »

Comme le souligne Edward Ruthazer, également chercheur au Neuro et coauteur de l’étude, « il est particulièrement intéressant de constater que le renforcement de ces connexions synaptiques semble nécessiter la libération de nétrine dans l’espace extracellulaire, offrant ainsi une occasion jusqu’ici insoupçonnée d’interaction avec d’autres cellules. »

Forts de leur découverte, le Pr Kennedy et ses collègues poursuivent maintenant leurs travaux en étudiant la réaction des neurones au retrait ou à l’ajout de nétrine.

Les travaux de recherche dont il est question dans l’article publié dans la revue Cell Reports ont été réalisés non seulement au Neuro, mais également à l’Université McGill et au Centre de recherche CERVO de l’Université Laval.

Pour consulter l’article intégral publié en libre accès dans Cell Reports, visitez le https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.09.028.

 

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