• English

Centre de recherche
mercredi 26 août 2020

Percer les mystères du traitement, stockage et intégration de l’information dans notre cerveau

Une équipe de recherche au CHU Sainte-Justine met en lumière les mécanismes sous-jacents notre mémoire et capacité d’apprentissage

MONTRÉAL, le 26 août 2020 – Comment arrive-t-on à stocker de l’information dans notre cerveau?

Voilà une question sur laquelle des chercheurs du CHU Sainte-Justine et de l’Université de Montréal se sont penchés et qui les a menés vers une découverte majeure dans la compréhension des mécanismes sous-jacents notre mémoire et capacité d’apprentissage.

Les résultats de cette étude sont présentés aujourd’hui dans la revue Nature Communications.

Ici, l’équipe de Roberto Araya, chercheur au CHU Sainte-Justine et professeur à l’Université de Montréal, a étudié la fonction et la transformation morphologique des épines dendritiques, de minuscules protubérances situées au niveau des branches des neurones, durant la plasticité synaptique, et dont le rôle serait directement relié au phénomène de mémoire et d’apprentissage.

« Nous sommes très enthousiastes, car c'est la première fois que les lois de la plasticité synaptique, un processus directement lié à la formation des souvenirs dans le cerveau, sont révélées de manière à mieux comprendre non seulement le phénomène de plasticité, mais aussi comment les souvenirs se forment lorsque des flux uniques ou multiples d'informations sensorielles arrivent dans les neurones du néocortex cérébral », explique le professeur Araya.

Arbre neuronal

Le cerveau est composé de milliards de cellules nerveuses excitables mieux connues sous le nom de neurones. Ils se spécialisent dans la communication et le traitement d’informations.

« Imaginez-vous un arbre. Les racines sont représentées par l’axone, le tronc central par le corps cellulaire, les branches en périphérie par les dendrites et finalement, les feuilles, par les épines dendritiques. Ces milliers de petites feuilles servent de passerelle en recevant l’information excitatrice provenant d’autres cellules. Elles vont décider si cette information est suffisamment significative pour être amplifiée et circulé vers d’autres neurones ou tissus. », explique le professeur Araya.

« Il s’agit d’un concept clé dans le traitement, l’intégration et le stockage des informations et conséquemment, dans la mémoire et l’apprentissage », poursuit-il.

Transmission de l’information

Les épines dendritiques servent donc de zone de contact entre les neurones en recevant les influx nerveux (information) selon une force variable. Si l’information est persistante, un mécanisme où les neurones vont amplifier le « volume » s’enclenche afin que la cellule destinataire puisse mieux « entendre » cette information.

Dans le cas contraire, l’information d’un faible volume sera davantage réduite pour qu’il passe inaperçu. Ce phénomène correspond à la plasticité synaptique qui comprend la potentialisation ou la dépression de la force synaptique.

« C’est la loi fondamentale de la plasticité fonction du temps d'occurrence des impulsions, en anglais Spike-timing-dependent plasticity (STDP), qui ajuste la force des connexions entre les neurones dans le cerveau et qui contribuerait à l’apprentissage et la mémorisation », explique Sabrina Tazerart, PhD, co-première auteure de l’étude.

Cependant, bien que dans la littérature on puisse observer ce phénomène et comment les neurones se connectent, l'organisation structurelle précise des épines dendritiques et les lois qui commandent l’induction de la plasticité synaptique restaient inconnues.

Lois de connexions

L’équipe de recherche a donc mis en lumière les mécanismes sous-jacents la STDP.

« Jusqu’à présent, personne ne savait comment l’information était agencée dans "l’arbre neuronal" et qu’est-ce- qui incitait précisément une épine dendritique à augmenter ou baisser le volume de l’information. Notre objectif était d’extraire des "lois de connexions synaptiques" », souligne le professeur Araya.

L’étude a été réalisée en utilisant des modèles précliniques à un stade juvénile, période critique pour l’apprentissage et la mémoire puisque le cerveau est encore très malléable.

En utilisant des techniques de pointe en microscopie biphotonique qui permettent de mimer des contacts synaptiques entre deux neurones, les chercheurs ont découvert une importante loi liée à l’agencement de l’information reçue par les épines dendritiques.

Leurs travaux montrent qu’en fonction du nombre d’influx nerveux reçus (synapses) et de leur proximité, l’information sera prise en compte différemment.

« Nous sommes arrivés à la conclusion que du moment où plus d’un influx nerveux est présent dans un petit morceau de branche d’arbre, la cellule considérera toujours cette information comme importante et augmentera son volume », précise Diana E. Mitchell, PhD, co-première auteure de l’étude.

Une découverte majeure

« Cette découverte est majeure, car des altérations structurelle et fonctionnelle des épines dendritiques recevant l'influx nerveux sont souvent associées à des pathologies neurodégénératives, telles que le syndrome de l’X fragile ou l’autisme, puisque le patient n’arrive plus à traiter l’information ou à l’emmagasiner correctement. Sa logique de construction de la mémoire en est perturbée. En comprenant les mécanismes sous-jacents la dynamique des épines dendritiques et comment elles impactent le système nerveux, nous pourrons développer de nouvelles approches thérapeutiques mieux adaptées », conclut le professeur Araya.

À propos de l’étude

L’article « A spike-timing-dependent plasticity rule for dendritic spines » a été publié dans la revue Nature Communications le 26 août 2020. L’auteur principal est le professeur Roberto Araya, chercheur au CHU Sainte-Justine et professeur au Département de neurosciences de l’Université de Montréal. Les auteures sont Sabrina Tazerart, PhD, et Diana E. Mitchell PhD (co-premières auteures) et Soledad Miranda-Rottmann, PhD, dans le laboratoire du professeur Araya. L’étude a été financée par les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), la Fondation canadienne pour l'innovation (FCI) et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG).

À propos du Centre de recherche du CHU Sainte-Justine

Le Centre de recherche du CHU Sainte-Justine est un établissement phare en recherche mère-enfant affilié à l’Université de Montréal. Axé sur la découverte de moyens de prévention innovants, de traitements moins intrusifs et plus rapides et d’avenues prometteuses de médecine personnalisée, il réunit plus de 210 chercheurs, dont plus de 110 chercheurs cliniciens, ainsi que 450 étudiants de cycles supérieurs et postdoctorants. Le centre est partie intégrante du Centre hospitalier universitaire Sainte-Justine, le plus grand centre mère-enfant au Canada et le deuxième centre pédiatrique en importance en Amérique du Nord. Détails au recherche.chusj.org

Source
CHU Sainte-Justine
Renseignements

Source :

Maude Hoffmann
Communications, Centre de recherche du CHU Sainte-Justine
communications@recherche-ste-justine.qc.ca 

Autre source / renseignements

Personnes-ressources auprès des médias :

Julie Gazaille
Attachée de presse
Université de Montréal
Tél. : 514 343-6796
j.cordeau-gazaille@umontreal.ca 

Personnes nommées dans le texte
À propos de cette page
Mise à jour le 24 août 2020
Créée le 24 août 2020
Signaler ou faire une remarque
 

Chaque dollar compte !

Merci de votre générosité.

Ce sont les donateurs comme vous qui nous permettent d’accélérer la recherche, de guérir, à chaque année, plus d’enfants et continuer d’offrir un des meilleurs niveaux de santé au monde.

Il est également possible de donner par la poste ou de donner par téléphone au numéro sans frais

1-888-235-DONS (3667)

Nous contacter

514 345-4931

Légal

© 2006-2014 Centre de recherche du CHU Sainte-Justine.
Tous droits réservés.
Avis légaux  Confidentialité  Sécurité

Avertissement

Les informations contenues dans le site « CHU Sainte-Justine » ne doivent pas être utilisées comme un substitut aux conseils d’un médecin dûment qualifié et autorisé ou d’un autre professionnel de la santé. Les informations fournies ici le sont à des fins exclusivement éducatives et informatives.

Consultez votre médecin si vous croyez être malade ou composez le 911 pour toute urgence médicale.

CHU Sainte-Justine