Les souvenirs sont créés en brisant l’ADN – et en le réparant, selon une étude menée sur des souris
Les cellules nerveuses forment des souvenirs à long terme à l’aide d’une réponse inflammatoire
Bruce Rolff/Stocktrek Images/Getty Images
Lorsqu’une mémoire à long terme se forme, certaines cellules cérébrales subissent une activité électrique si forte qu’elle détruit leur ADN. Ensuite, une réponse inflammatoire se déclenche, réparant ces dommages et aidant à cimenter la mémoire, montre une étude chez la souris.
Les résultats, publiés le 27 mars dans Nature, sont « extrêmement excitants », déclare Li-Huei Tsai, neurobiologiste au Massachusetts Institute of Technology de Cambridge qui n’a pas participé aux travaux. Ils contribuent à l’idée selon laquelle la formation de souvenirs est une « entreprise risquée », dit-elle. Normalement, les ruptures des deux brins de la molécule d’ADN à double hélice sont associées à des maladies, notamment le cancer. Mais dans ce cas, le cycle d’endommagement et de réparation de l’ADN offre une explication sur la manière dont les souvenirs peuvent se former et durer.
Cela suggère également une possibilité alléchante : ce cycle pourrait être défectueux chez les personnes atteintes de maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer, provoquant une accumulation d’erreurs dans l’ADN d’un neurone, explique Jelena Radulovic, co-auteure de l’étude et neuroscientifique à l’Albert Einstein College of Medicine. a New York.
Sur le soutien au journalisme scientifique
Si vous appréciez cet article, pensez à soutenir notre journalisme primé en s’abonner. En achetant un abonnement, vous contribuez à assurer l’avenir d’histoires percutantes sur les découvertes et les idées qui façonnent notre monde d’aujourd’hui.
Réaction inflammatoire
Ce n’est pas la première fois que des dommages à l’ADN sont associés à la mémoire. En 2021, Tsai et ses collègues ont montré que les cassures double brin de l’ADN sont répandues dans le cerveau et les ont liées à l’apprentissage.
Pour mieux comprendre le rôle que jouent ces cassures d’ADN dans la formation de la mémoire, Radulovic et ses collègues ont entraîné des souris à associer un petit choc électrique à un nouvel environnement, de sorte que lorsque les animaux seraient à nouveau placés dans cet environnement, ils se « souviendraient » de l’expérience. et montrer des signes de peur, comme se figer sur place. Ensuite, les chercheurs ont examiné l’activité des gènes dans les neurones d’une zone cérébrale clé de la mémoire : l’hippocampe. Ils ont découvert que certains gènes responsables de l’inflammation étaient actifs dans un ensemble de neurones quatre jours après l’entraînement. Trois semaines après l’entraînement, les mêmes gènes étaient beaucoup moins actifs.
L’équipe a identifié la cause de l’inflammation : une protéine appelée TLR9, qui déclenche une réponse immunitaire aux fragments d’ADN flottant à l’intérieur des cellules. Cette réponse inflammatoire est similaire à celle utilisée par les cellules immunitaires lorsqu’elles se défendent contre le matériel génétique des agents pathogènes envahisseurs, explique Radulovic. Cependant, dans ce cas, les cellules nerveuses ne répondaient pas aux envahisseurs, mais à leur propre ADN, ont découvert les chercheurs.
TLR9 était le plus actif dans un sous-ensemble de neurones hippocampiques dans lesquels les cassures de l’ADN résistaient à la réparation. Dans ces cellules, le mécanisme de réparation de l’ADN s’accumule dans un organite appelé centrosome, souvent associé à la division et à la différenciation cellulaire. Cependant, les neurones matures ne se divisent pas, dit Radulovic, il est donc surprenant de voir des centrosomes participer à la réparation de l’ADN. Elle se demande si les souvenirs se forment selon un mécanisme similaire à la façon dont les cellules immunitaires s’adaptent aux substances étrangères qu’elles rencontrent. En d’autres termes, pendant les cycles de dommages et de réparation, les neurones pourraient coder des informations sur l’événement de formation de la mémoire qui a déclenché les cassures de l’ADN, explique-t-elle.
Lorsque les chercheurs ont supprimé le gène codant pour la protéine TLR9 chez des souris, celles-ci ont eu du mal à se rappeler des souvenirs à long terme de leur entraînement : elles ont gelé beaucoup moins souvent lorsqu’elles ont été placées dans l’environnement où elles avaient été précédemment choquées que les souris dont le gène était intact. . Ces résultats suggèrent que « nous utilisons notre propre ADN comme système de signalisation » pour « conserver les informations pendant une longue période », explique Radulovic.
S’intégrer
La manière dont les découvertes de l’équipe s’intègrent à d’autres découvertes sur la formation de la mémoire n’est toujours pas claire. Par exemple, des chercheurs ont montré qu’un sous-ensemble de neurones de l’hippocampe, appelé engramme, est essentiel à la formation de la mémoire. Ces cellules peuvent être considérées comme une trace physique d’un seul souvenir et elles expriment certains gènes après un événement d’apprentissage. Mais le groupe de neurones dans lequel Radulovic et ses collègues ont observé l’inflammation liée à la mémoire est pour la plupart différent des neurones engrammes, disent les auteurs.
Tomás Ryan, neuroscientifique en engrammes au Trinity College de Dublin, affirme que l’étude fournit « jusqu’à présent la meilleure preuve que la réparation de l’ADN est importante pour la mémoire ». Mais il se demande si les neurones codent quelque chose de distinct de l’engramme. Au lieu de cela, dit-il, les dommages et la réparation de l’ADN pourraient être une conséquence de la création de l’engramme. « Former un engramme est un événement à fort impact ; il faut faire beaucoup de ménage après », dit-il.
Tsai espère que les recherches futures porteront sur la manière dont les cassures de l’ADN double brin se produisent et si elles se produisent également dans d’autres régions du cerveau.
Clara Ortega de San Luis, neuroscientifique qui travaille avec Ryan au Trinity College de Dublin, affirme que ces résultats apportent une attention indispensable aux mécanismes de formation et de persistance de la mémoire à l’intérieur des cellules. « Nous en savons beaucoup sur la connectivité » entre les neurones « et la plasticité neuronale, mais pas autant sur ce qui se passe à l’intérieur des neurones », dit-elle.
Cet article est reproduit avec autorisation et a été première publication le 27 mars 2024.
