C9. Mécanismes moléculaires de la mémoire et l'apprentissage Flashcards
Comment Kandel a-t-il utilisé l’aplysie ?
étudier trace mnésique + réflexe de retrait de la branchie déclenché par une stimulation tactile du siphon
*jet d’eau sur le siphon = rétraction de la branchie
Qu’est-ce que l’aplysie ?
limace de mer
Comment se déroule l’habituation chez l’aplysie ?
répétition de la stimulation tactile sur le siphon atténue la réponse comportementale (retrait de la branchie)
Comment se déroule l’habituation chez l’aplysie au niveau moléculaire ?
- neurone sensoriel libère du glutamate (NT excitateur) à la fente synaptique le séparant du neurone moteur
- stimulation répétée du neurone sensoriel = diminution progressive de la libération de glutamate = réduction du nombre de vésicules contenant le glutamate = diminution réponse du neurone moteur qui retire la branchie
Pourquoi les sessions doivent être espacées dans le temps (h à jours) et non pas à la suite ?
pas de repos = apprentissage massé = mêmes sessions d’APP produisent pas de MLT = APP + efficace
Que permet la sensibilisation ?
apprendre à éviter les stimuli nocifs/menaçants
Comment se passe la sensibilisation chez l’aplysie ?
choc sur la queue (stimulus nocif) →aplysie répond à stimulation tactile du siphon par amplification du retrait de la branchie → sensibilisation
Comment se passe la sensibilisation chez l’aplysie au niveau moléculaire ?
- stimulus douloureux sur la queue (choc) active neurone modulateur sérotoninergique → facilite neurotransmission à la synapse entre neurone sensoriel et neurone moteur
- amplification réflexe de retrait de la branchie
- résulte d’un renforcement temporaire de l’activité des connections synaptiques (MCT ish)
Que se passe-t-il au niveau moléculaire (sensibilisation) s’il y a un choc électrique sur la queue de l’aplysie ?
libération de sérotonine par la terminaison présynaptique = élévation de messagers secondaires (AMPc + PKA) → facilite (amplifie) libération de glutamate par le neurone sensoriel quand y’a stimulation tactile du siphon
*augmentation transitoire du glutamate = MCT
V ou F ? Il est possible de retirer l’hippocampe du cerveau des souris/rats de laboratoires et de le
découper en fines tranches avec un microtome
Vrai
Que se passe-t-il au niveau moléculaire (sensibilisation) s’il y a plusieurs chocs électriques sur la queue de l’aplysie ?
- création d’une MLT qui résulte du renfo persistant des connections synaptiques
- stimulation répétée des chocs du neurone modulateur sérotoninergiques = sensibilisation à long terme →PKA se rendent au noyau + y induit transcription de nouveaux gènes = synthèses de nouvelles protéines = formation de nouvelles connections synaptiques → augmentent efficacité de la synapse
Comment maintient-on vivantes les tranches de l’hippocampe des souris/rats ?
pendant qlq heures en les perfusant dans une solution oxygénée (reconstituant le LCR) et faire enregistrements in vitro
Quelles sont les 2 couches de l’hippocampe d’un rat ?
- gyrus denté
- corne d’Ammon (CA)
Quelles sont les régions les plus importantes de la corne d’Ammon ?
CA1 et CA3
Quel est le circuit/boucle trisynaptique de l’hippocampe ?
- info entre dans l’hippocampe par le cortex entorhinal via la voie perforante
- axones de la voie perforante font synapse sur les neurones du gyrus denté
- cellules granulaires du gyrus denté émettent des axones (FIBRES MOUSSUES)
- fibres moussues forment synapses sur les cellules pyramidales de l’aire CA3
- ramification des axones des cellules pyramidales CA3
- une des branches quitte l’hippocampe par le fornix
- l’autre branche forme les COLLATÉRALES DE SCHAFFER + fait synapse sur les neurones pyramidaux de CA1
- cellules pyramidales CA1 projettent leurs axones vers le subiculum/cortex entorhinal
Que sont les fibres moussues ?
axones émises par les cellules granulaires du gyrus denté du rat
Que sont les collatérales de Schaffer ?
formés par la deuxième branche de la ramification des axones des cellules pyramidales CA3 dans l’hippocampe du rat
Qu’est-ce que la potentialisation à long terme ?
- mécanisme de plasticité synaptique initialement décrit dans l’hippocampe
- augmentation persistante de l’activité synaptique après la stimulation à haute fréquence d’une synapse
Dans quels processus cognitifs est impliquée la PLT ?
PLT = un des mécanismes cellulaires principaux qui sous-tendent l’apprentissage et la mémoire
Sur quelles structures ont été faites la plupart des études subséquentes sur la PLT ?
sur les synapses formées par :
- collatérales de Schaffer (stimulation)
- neurones de CA1 (enregistrement)
sur des tranches d’hippocampe de rats (in vitro)
Quel a été le déroulé de l’expérience de la PLT dans CA1 ?
- électrode implantée dans un neurone CA1 de tranches d’hippocampe enregistre l’activité post-synaptique (PPSE) induite par stimulation de 2 afférences
- stimulations-test sont pratiquées alternativement à chaque minute pendant 15-30 minutes
- brève stimulation à haute fréquence (100 Hz) → TÉTANISATION par la même électrode sur les afférences 1
- induction de la PLT : stimulation-test suivante génère un PPSE de plus grande amplitude que ceux de la ligne de base
- afférences 2 sur le même neurone (PAS DE TÉTANISATION) démontrent pas de PLT
V ou F ? La PLT n’est pas spécifique à l’afférence tétanisée
Faux, elle est spécifique à l’afférence tétanisée, donc à certaines synapses d’un neurone seulement
Quel est l’effet des modifications synaptiques (par tétatnisation) sur les synapses stimulées ?
rendent les synapses stimulées + efficaces
V ou F ? La PLT est très durable
Vrai (était encore présente après une année dans une expérience sur un rat in vivo)
Quels sont les médiateurs de la transmission synaptique excitatrice dans l’hippocampe ?
récepteurs du glutamate
Dans une synapse typique entre les collatérales de Schaffer et les cellules pyramidales CA1, que provoque la stimulation des collatérales de Schaffer ?
libération de glutamate qui agit sur les récepteurs post-synaptiques AMPA et NMDA
Quelles sont les étapes du mécanisme de la PLT dans CA1 (niveau moléculaire) ?
- potentiel de membrane post-synaptique négatif → récepteurs NMDA bloqués par les ions Mg2+
*courant ionique produit (PPSE) provient du passage des ions Na+ à travers les récepteurs AMPA = dépolarisation membrane
- quand la libération de glutamate coïncide avec dépolarisation post-synaptique suffisante pour enlever les ions Mg2+ → canal du récepteur NMDA se libère et laisse entrer les ions Na+ ET ions Ca2+
Quelle est la preuve de l’augmentation de la [Ca2+] post-synaptique durant une PLT ?
2 expériences typiques qui inhibent l’induction de la PLT :
- blocage des récepteurs NMDA par un antagoniste (ex. APV)
- blocage de l’élévation de la [Ca2+] intracellulaire par l’injection d’un chélateur de Ca2+ dans le neurone post-synaptique
Quelle est la fonction du chélateur de Ca2+ ?
fixe les ions Ca2+
Quels sont les effets de l’augmentation du Ca2+ post-synaptique ?
activation 2 protéines kinases :
- protéine kinase C (PKC)
- protéine-kinase II calcium-calmoduline-dépendante = CaMKII
Quelle est la fonction des protéines kinases au niveau post-synaptique durant une PLT ?
régulation activité d’autres protéines par phosphorylation
Quels sont les 2 mécanismes par lesquels les protéines kinases augmentent l’efficacité d’une synapse ?
- phosphorylation des récepteurs AMPA (par PKC ou CaMKII) → changement de conformation de la protéine = augmentation conductance ionique du canal = augmentation de l’efficacité des récepteurs AMPA pré-existants
- insertion de récepteurs AMPA nouvellement formés dans la membrane post-synaptique → vésicules à proximité de la membrane contiennent des récepteurs AMPA en réserve → peuvent fusionner avec la membrane post-synaptique → augmenter nombre de récepteurs AMPA
Quel est le lien entre l’épine dendritique et l’efficacité des synapses lors d’un apprentissage ?
augmentation du nombre de récepteurs dans la membrane post-synaptique = modifications structurales qui élargissent l’épine dendritique = augmentation efficacité synapse
Comment se produit la croissance des épines dendritiques en réponse à une PLT ?
addition de membrane + récepteurs = modifications structurales des épines dendritiques → gonflées
après PLT → épines dendritiques se développent et parfois se divisent pour accueillir de nouvelles synapses
Combien de temps prend la formation de nouvelles épines dendritiques après l’induction d’une PLT dans l’hippocampe ?
1 heure après
Qu’est-ce que la dépression à long terme (DLT) dans l’hippocampe ?
stimulation tétanique à basse fréquence (1 Hz) des collatérales de Schaffer = affaiblissement de la transmission synaptique
Comment fonctionne la DLT dans l’hippocampe ?
- enregistrement des PPSE d’un neurone CA1 quand il est stimulé alternativement par 2 inputs
- enregistrement montre que la stimulation tétanique à basse fréquence des afférences 1 → réduction de la R par rapport à la ligne de base = DLT
- DLT est spécifique : stimulation de l’afférence 1 n’affecte pas la R produite par la stimulation de l’afférence 2
Par quoi est induite la DLT, à part la stimulation à basse fréquence ?
- activation récepteurs NMDA
- entrée Ca2+ dans le neurone post-synaptique
Comment le même signal (élévation Ca2+ au niveau post-synaptique) peut conduire à la fois à la PLT et à la DLT ?
différence est liée au niveau d’activation des récepteurs NMDA et à l’entrée de Ca2+ suite à la stimulation haute/basse fréquence
Que se passe-t-il lors d’une SHF ?
neurone post-synaptique est fortement dépolarisé → Mg2+ sort et libère tous les canaux des récepteurs NMDA → afflux massif d’ions Ca2+ (> 5 microM) entrant par les canaux = PLT
Que se passe-t-il lors d’une SBF ?
neurone post-synaptique est faiblement dépolarisé → blocage partiel des récepteurs NMDA → afflux moindre de Ca2+ (1microM) entrant par les canaux des récepteurs NMDA = DLT
Les différentes [Ca2+] intracellulaires induisent activation de différentes _____
enzymes
Que provoque une forte augmentation de [Ca2+] intracellulaire ?
activation protéines kinases :
- phosphorylation récepteurs AMPA → PLT → augmentation conductance ionique
- insertion de nouveaux récepteurs AMPA dans la membrane
Que provoque une faible augmentation de [Ca2+] intracellulaire ?
activation protéines phosphatases :
- déphosphorylation récepteurs AMPA → réduction conductance ionique
- internalisation (contraire de l’insertion - endocytose) des récepteurs AMPA à la synapse → DLT
Les protéines synaptiques sont les _______
récepteurs AMPA
Quelle a été la 1ère expérience faite avec une souris mutante ?
délétion gène CaMKII :
comportement → souris présentaient déficits mnésiques dans les tests d’apprentissage
enregistrements électrophysiologiques →PAS de PLT
conclusion → corrélation entre PLT et mémoire
Quelle a été l’avancée remarquable avec souris mutantes du récepteur NMDA
restriction de la délétion des récepteurs NMDA à une région spécifique (CA1) et à un moment précis du développement :
comportement → perf. médiocre dans le test d’apprentissage de la piscine de Morris
enregistrements → souris présentent un déficit de la PLT et DLT
conclusion → récepteurs NMDA jouent un rôle clé dans l’APP et leur action est spécifique aux neurones CA1 de l’hippocampe