Des chercheurs ont découvert qu’une protéine mystérieuse se liant à l’ARN, jouait un rôle important dans la formation des souvenirs : c’est la première fois qu’un facteur moléculaire spécifique est lié à la plasticité synaptique et à l’apprentissage.

Les scientifiques ont supprimé la synthèse d’une protéine appelée Staufen homolog 2 (Stau2) chez des rats et ont constaté que les résultats ralentissaient leur capacité à apprendre : les rats ayant des niveaux plus faibles de protéines, présentaient une altération significative de la mémoire, en comparaison avec les rats en possédant un taux normal.

Il faut savoir qu’à chaque fois que nous apprenons quelque chose de nouveau, la structure de notre cerveau se modifie subtilement afin de stocker la nouvelle information dans ce qu’on appelle la « plasticité synaptique ». Les altérations moléculaires à long terme (dans ce type de changement), sont codées dans des molécules d’ARN messager (ARNm), qui se rendent ensuite dans des emplacements précis et programment les protéines spécifiques.

Dans une étude datant de l’année dernière, le neuroscientifique Michael Kiebler de l’Université Ludwig-Maximilian de Munich (Allemagne), a démontré que Stau2 est la protéine qui aide à diriger l’ARNm vers les synapses neuronales : le point de communication entre un neurone et un autre neurone, ou cellule cible.

Mais le rôle que cette protéine joue exactement dans le processus d’apprentissage et de formation de la mémoire était encore mal compris par les chercheurs. De ce fait, Kiebler et ses collègues de l’Université de Mannheim en Allemagne ainsi que de l’Université de Séville en Espagne, ont donc entraîné des rats ayant une déficience de Stau2 afin d’observer, en temps réel, l’effet que la carence aurait sur leur capacité à apprendre. « Ce travail nous a permis, pour la première fois, de lier un facteur moléculaire spécifique – la protéine de liaison à l’ARN, Stau2 – avec la plasticité synaptique et l’apprentissage », a déclaré Kiebler. « De plus, notre approche promet de donner des perspectives complètement nouvelles sur les mécanismes moléculaires qui facilitent l’apprentissage », a-t-il ajouté.

Les rats devaient effectuer une variété de tâches, comme par exemple trouver une plate-forme cachée qui leur permettrait de sortir d’un labyrinthe, ou de reconnaître une zone d’un labyrinthe qu’ils avaient précédemment visité, par rapport à un endroit inconnu. Le groupe aux facultés affaiblies et le groupe témoin ont tous les deux réussi leur tâche, lors de leur deuxième passage (avec une minute d’intervalle entre l’apprentissage et ledit deuxième passage).

Cependant, lorsque ce temps d’interruption a été augmenté à 30 minutes, puis à 6 heures, les rats déficients en Stau2 ont démontré une lenteur notable par rapport au groupe témoin, indiquant un effet néfaste sur la mémoire. « Dans l’ensemble, la mémoire à court terme continue de fonctionner, et les rats restent capables d’apprendre comment trouver une source de nourriture, par exemple », a déclaré Kiebler. « Mais quand on demande aux rats mutants de se souvenir de ce qu’ils ont appris après des périodes de temps plus longues, leur performance est significativement moins bonne que celle des animaux de type sauvage et non altérés », a-t-il ajouté.

Les chercheurs ont également mesuré l’efficacité de la transmission des signaux dans les synapses de l’hippocampe et ont découvert que la potentialisation à long terme (dit PLT, un renforcement persistant des synapses, basé sur les derniers patterns d’activité) ainsi que la dépression à long terme (dit DLT, où l’efficacité synaptique est réduite et les connexions sont rompues) étaient affectées.

Les rats ayant des taux de Stau2 plus bas, avaient une PLT améliorée et une DLT réduite, ce qui indique que la déficience de protéine augmente la réactivité synaptique. « La PLT est considérée comme un modèle d’apprentissage au niveau cellulaire, mais nos résultats indiquent que c’est en fait l’équilibre entre la PLT et la DLT qui est importante », a déclaré M. Kiebler.

À présent, les chercheurs vont devoir effectuer des études supplémentaires afin de déterminer le rôle exact de la protéine Stau2 dans les différentes phases de l’apprentissage et de la mémoire, ainsi que les rôles tenus par la PLT et la DLT, sans oublier leurs relations potentielles.

Sources : Genome Biology, LMU, Current Biology

 

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