Des chercheurs de UCLA présentent une hypothèse alternative au modèle actuel du stockage de la mémoire

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Une équipe de chercheurs de UCLA a réalisé un transfert d’ARN chez des modèles d’escargots de mer afin de tenter de mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires de la mémoire.

Le contexte

L’ARN (acide ribonucléique) est largement connu en tant qu’intermédiaire pour la synthèse de protéines. De plus, il a également été démontré que l’ARN possède de nombreuses autres fonctions, parmi lesquelles la régulation de multiples processus cellulaires impliqués dans le développement sain et la maladie. Dans cette étude, dont le premier signataire est un post-doctorant français, Alexis Bédécarrats, et dont les résultats ont été publiés dans la revue eNeuro (revue online de la Society for Neuroscience), des biologistes de UCLA ont cherché à mettre en évidence le rôle de l’ARN en tant que support de la mémoire.

Un modèle proche du modèle humain

Le Dr. David Glanzman est spécialisé dans la biologie cellulaire liée à l’apprentissage et à la mémoire. Ses études se consacrent essentiellement à deux espèces, l’escargot de mer Aplysia californica, et le poisson-zèbre Danio rerio : ces deux modèles sont très répandus en neurosciences. Ceci s’explique par le fait que le système nerveux de l’escargot de mer est un système simple, composé d’environ 20 000 neurones (versus approximativement 100 milliards chez l’homme), larges et individuellement indentifiables. Ces caractéristiques neuronales permettent une étude anatomique, biophysique, biochimique et moléculaire plus aisée. David Glanzman déclare à ce sujet : « Au niveau cellulaire, les mécanismes d’apprentissage et de mémoire [entre l’homme et l’escargot de mer] sont identiques, d’après ce que nous savons aujourd’hui. Les cerveaux humains possèdent bien plus de neurones que ceux des escargots de mer, mais il ne semble pas exister de différence à un niveau moléculaire ou synaptique ».

L’expérience

L’expérience de David Glanzman et de son équipe repose sur le phénomène de renforcement de l’activité synaptique appelé Potentialisation à Long Terme (PLT), qui est un corollaire simplifié de la mémoire. Les chercheurs ont ici appliqué de légers chocs électriques au niveau de la queue des escargots de mer. Ceux-ci ont reçu 5 chocs espacés chacun de 20 minutes, et 24 heures plus tard de nouveau 5 chocs. Un groupe contrôle n’a reçu aucun stimulus. Les chocs électriques répétés ont induit chez les individus stimulés un réflexe de retrait et de contraction défensive lorsque par la suite les chercheurs ont essayé de les frapper doucement à l’aide d’une sonde molle. Les individus ayant reçu les chocs électriques ont maintenu cette contraction défensive pendant 50 secondes en moyenne, tandis que le groupe contrôle a présenté une contraction moyenne défensive de seulement une seconde (figure 1).

Les scientifiques ont ensuite extrait l’ARN du système nerveux des escargots de mer du groupe sensibilisé et du groupe contrôle. Cet ARN a été injecté à de nouveaux individus n’ayant jamais reçu de chocs. 24h après l’injection d’ARN, les chercheurs ont de nouveau stimulé les 2 groupes d’escargots à l’aide d’une sonde.

Des résultats étonnants, une remise en question des modèles actuels de la mémoire ?

De façon remarquable, les chercheurs ont découvert que le groupe d’escargots ayant reçu l’ARN provenant des escargots « sensibilisés » s’est comporté comme si les individus avaient eux-mêmes reçu les chocs électriques : la contraction moyenne défensive des escargots a été de 40 secondes, contre seulement 5 secondes chez les animaux ayant reçu l’ARN du groupe contrôle (figure 2).

« C’est comme si nous avions transféré la mémoire » déclarait a déclaré à ce sujet le Dr. Glanzman.

Les chercheurs ont reproduit ces résultats in vitro, directement sur des neurones sensoriels isolés et mis en culture (figure 3). L’ARN provenant du groupe sensibilisé, mais pas du groupe contrôle, augmentait l’excitabilité des neurones.

Dans le domaine des neurosciences, il est depuis longtemps supposé que le stockage des souvenirs s’effectue dans le cerveau au niveau des synapses. Selon Glanzman, qui réfute cette théorie, ces souvenirs font siège dans les noyaux des neurones : « Si les souvenirs étaient effectivement stockés au niveau synaptique, cette expérience n’aurait jamais fourni de tels résultats ».
Ce travail a suscité beaucoup d’intérêt dans la presse à en juger par sa reprise sur de très nombreux sites web. Il est aussi certain de susciter la controverse dans le monde des Neurosciences. Si ces résultats peuvent être reproduits, ils pourraient ouvrir la voie par exemple à des études sur la faisabilité de la restauration de souvenirs.

Rédacteur :
- Raphaël Dubois, Attaché Adjoint pour la Science et le Technologie, Consulat Général de France à Los Angeles, deputy-sdv.la@ambascience-usa.org