Rôle de la neurogénèse hippocampique dans la reconsolidation de la mémoire – ReconsoNeuro

Pour étudier le rôle des neurones adultes dans la stabilisation de la mémoire, nous utilisons une stratégie de perte ou de gain de fonction. En effet, nous avons généré un nouvel outil basé sur les progrès récents de la biologie moléculaire : l'approche pharmacogénétique des récepteurs DREADD. Les DREADD sont une famille de récepteurs couplés aux protéines G qui sont conçus pour être insensibles à leurs ligands endogènes, mais qui peuvent être activés par des composés de type synthétique. Nous avons utilisé les récepteurs muscariniques humains mutés hM3Dq, hM3Ds et hM4Di respectivement liés aux protéines Gq, Gs et Gi. En collaboration avec le Dr Pacary (Bordeaux, Laboratoire Abrous), nous avons inséré ces récepteurs dans le rétrovirus CAG-GFP, qui ne s'incorpore que dans les cellules en division et exprime la protéine fluorescente GFP en permanence. La GFP étiquette les neurones adultes qui ont incorporé l'ADN viral, et ils peuvent ensuite être inhibés sélectivement (rétrovirus-hM4Di) ou stimulés (retrovirus-hM3Dq ou Ds) par une injection intrapéritonéale (IP) de Clozapine-N-Oxyde ( CNO) - le ligand synthétique des DREADD qui est autrement pharmacologiquement inerte. Le grand avantage offert par cette approche est que les neurones nés à l'âge adulte restent tout au long de la vie de l'animal, et peuvent être réduits au silence ou stimulés à des moments spécifiques. Contrairement à d'autres approches disponibles, qui diminuent ou éliminent la neurogenèse (composés pharmacologiques, irradiation ou outils transgéniques), notre approche nous permet d'étiqueter et de moduler une population spécifique de neurones adultes chez le rat sans perte de cellules dans le réseau.

Lors d’études préalablement réalisées et publiées, nous avons démontré que le fait d’entrainer des animaux dans une tâche d’apprentissage spatial augmentait la survie et accélérait le développement des neurones générés dans l’hippocampe une semaine avant l’apprentissage. Nous avions alors conclu que l’apprentissage stimulait la neurogénèse adulte. Dans ce projet, nous avons cherché à montrer que ces neurones spécifiquement sélectionnés par l’apprentissage jouaient un rôle important dans le maintien de la mémoire de cet apprentissage et ceci à long terme. Grace à la méthode de pharmacogénétique qui nous permet de marquer spécifiquement cette population de nouveaux neurones et de les stimuler ultérieurement nous avons montré que l’on pouvait améliorer la mémoire. Ces résultats montrent que certaines cellules qui sont nées dans le cerveau adulte pourraient être une cible pour développer de nouveaux traitements thérapeutiques lors de déficits mnésiques.

Une meilleure compréhension des mécanismes biologiques qui sous-tendent la formation de la mémoire et de la récupération des souvenirs est essentielle pour pouvoir développer des cibles thérapeutiques nécessaires au traitement des maladies cognitives.
Dans ce projet nous avons déjà mis en évidence qu’en stimulant certaines populations de neurones générés à l’âge adulte, nous sommes capables d’améliorer la mémoire à long terme. Ces résultats renforcent de manière générale l’importance de la neurogénèse adulte chez les mammifères et notamment chez l’homme. Il existe actuellement de nombreuses études corrélatives qui montrent l’impact de traitements médicamenteux, mais aussi de l’alimentation et de l’exercice physique, sur la formation et la rétention de la mémoire chez l’homme notamment au cours du vieillissement. Ces « conditions » sont connues pour influencer le bon développement de la neurogénèse adulte chez les rongeurs. En conclusion il reste maintenant à développer de nouveaux outils qui permettent, chez l’homme, de cibler spécifiquement des populations neuronales et de les manipuler.

Nous avons présenté les résultats au cours de différents congrès scientifiques nationaux et internationaux. Un article scientifique est en cours de préparation.

La formation de la mémoire est un processus indispensable et capital au bon fonctionnement de tout individu et se retrouve au centre de nombreuses maladies cognitives. La découverte que la mémoire peut de nouveau devenir labile lorsqu’elle est réactivée et qu’elle nécessite un processus de reconsolidation pour redevenir stable a renforcé l’idée que la stabilisation de la mémoire est un processus extrêmement plastique. Le grand intérêt du processus de reconsolidation réside dans le fait qu' il ouvre une fenêtre d’opportunité pour perturber la mémoire longtemps après l’encodage initial et qu'il suggère que la réactivation joue un rôle dans la modulation de la mémoire en renforçant celle ci ou bien en la mettant à jour. La compréhension du processus de reconsolidation est donc capital pour la compréhension de la stabilisation de la mémoire et pour développer de nouveaux outils thérapeutiques dans la traitement des pathologiques mnésiques. A ce jour, de très nombreuses études se sont intéressées aux bases cellulaires et moléculaires de la reconsolidation et de la stabilisation de la mémoire, notamment dans l’hippocampe. Très récemment, de nombreuses études se sont également intéressées aux bases cellulaires de la trace mnésique, appelée aussi « engramme ». Des populations neuronales, actives au moment de l’encodage et au moment de la récupération de l’information ont été identifiées et définies comme « les cellules de l’engramme »
Néanmoins, le processus de reconsolidation n’a jamais été étudié dans le contexte de l’addition continue de nouveaux neurones dans l’hippocampe. Pourtant cette neurogénèse hippocampique confère un nouveau support à la mémoire.
La neurogénèse hippocampique chez l’adulte est la création de nouveaux neurones dans le gyrus dentelé de l’hippocampe. Une décennie de recherches a établi le rôle de cette neurogénèse dans la formation de la mémoire, en particulier dans les processus comme l’apprentissage spatial, la flexibilité, la séparation de patrons, la résolution de problèmes, l’oubli, etc…Néanmoins le rôle de cette addition continue de néo-neurones sur la reconsolidation d’une mémoire pré-existante n’a jamais été étudiée.
C’est pourquoi le rôle de la neurogénèse hippocampique sur la stabilisation de la mémoire reste à déterminer.
Je propose de démontrer que les néo-neurones joue un rôle dans la reconsolidation de la mémoire. Des données préliminaires démontrent que les néo-neurones sont activés lors de la reconsolidation d’un apprentissage spatial. La première partie de ce projet consistera à démontrer que les néo-neurones sont impliqués dans la reconsolidation des mémoires dépendantes de l’hippocampe en utilisant une autre tâche comportementale, celle du conditionnement de peur au contexte. Puis je démontrerai qu’il existe une relation de causalité entre ces néo-neurones et la reconsolidation de la mémoire. Pour ce faire, nous avons développé un nouvel outil basé sur la technique de pharmacogénétique des Dreadds. Nous avons développé un rétrovirus qui ne s’incorpore que dans les cellules en division et donc les néo-neurones, qui exprime la GFP et contient les récepteurs Dreadds couplés aux protéines Gi ou Gs. Une fois mature, les cellules infectées peuvent donc être respectivement inhibées ou stimulées.
Enfin, je chercherai à comprendre comment ces nouveaux neurones deviennent des cellules de l’engramme. Pour ce faire j’étudierai la connectivité des nouveaux neurones immatures au moment de l’apprentissage avec les cellules granulaires matures du gyrus denté. Nous utiliserons alors de récentes techniques virales basées sur l’activation spécifique de promoteurs permettant d’identifier les neurones activés par l’apprentissage et leurs projections ainsi que des techniques d’imagerie permettant d’identifier la nature de ces connections.
L’ensemble de ces résultats permettra une meilleure compréhension du processus de reconsolidation et du rôle de la neurogénèse adulte dans la dynamique de la mémoire.