La recherche découvre une « colle moléculaire » qui aide à assurer la formation et la stabilisation de la mémoire

Qu’il s’agisse d’une première visite dans un zoo ou de l’apprentissage du vélo, nous gardons des souvenirs de notre enfance jusqu’à l’âge adulte. Mais qu’est-ce qui explique que ces souvenirs durent presque toute une vie ?

Une étude dans la revue Avancées scientifiques, menée par une équipe de chercheurs internationaux, a découvert une explication biologique des souvenirs à long terme. Il s’articule autour de la découverte du rôle d’une molécule, KIBRA, qui sert de « colle » à d’autres molécules, solidifiant ainsi la formation de la mémoire.

“Les efforts précédents pour comprendre comment les molécules stockent la mémoire à long terme se sont concentrés sur les actions individuelles de molécules uniques”, explique André Fenton, professeur de sciences neuronales à l’Université de New York et l’un des principaux chercheurs de l’étude. “Notre étude montre comment ils travaillent ensemble pour assurer un stockage perpétuel en mémoire.”

“Une meilleure compréhension de la façon dont nous conservons nos souvenirs aidera à orienter les efforts visant à éclairer et à traiter les afflictions liées à la mémoire à l’avenir”, ajoute Todd Sacktor, professeur à la SUNY Downstate Health Sciences University et l’un des principaux chercheurs de l’étude.

Il est établi depuis longtemps que les neurones stockent les informations en mémoire sous forme de synapses fortes et de synapses faibles, qui déterminent la connectivité et le fonctionnement des réseaux neuronaux. Cependant, les molécules des synapses sont instables, se déplacent continuellement dans les neurones, s’usent et sont remplacées en quelques heures, voire quelques jours, ce qui soulève la question suivante : comment, alors, les souvenirs peuvent-ils être stables pendant des années, voire des décennies ?

Dans une étude utilisant des souris de laboratoire, les scientifiques se sont concentrés sur le rôle de KIBRA, ou protéine exprimée par les reins et le cerveau, dont les variantes génétiques humaines sont associées à une bonne et à une mauvaise mémoire. Ils se sont concentrés sur les interactions de KIBRA avec d’autres molécules essentielles à la formation de la mémoire, dans ce cas, la protéine kinase Mzeta (PKMzeta). Cette enzyme est la molécule la plus cruciale connue pour renforcer les synapses normales des mammifères, mais elle se dégrade après quelques jours.

Leurs expériences révèlent que KIBRA est le « chaînon manquant » dans les mémoires à long terme, servant de « balise synaptique persistante », ou colle, qui adhère aux synapses fortes et à PKMzeta tout en évitant les synapses faibles.

“Pendant la formation de la mémoire, les synapses impliquées dans la formation sont activées et KIBRA est positionné de manière sélective dans ces synapses”, explique Sacktor, professeur de physiologie, pharmacologie, anesthésiologie et neurologie à SUNY Downstate. “PKMzeta s’attache ensuite à la balise synaptique KIBRA et maintient ces synapses fortes. Cela permet aux synapses de coller au KIBRA nouvellement créé, attirant davantage de PKMzeta nouvellement créé.”

Plus précisément, leurs expériences dans le Avancées scientifiques Un article montre que la rupture du lien KIBRA-PKMzeta efface l’ancienne mémoire.

Des travaux antérieurs avaient montré que l’augmentation aléatoire de PKMzeta dans le cerveau améliore les souvenirs faibles ou fanés, ce qui était mystérieux car il aurait dû faire le contraire en agissant à des endroits aléatoires, mais le marquage synaptique persistant par KIBRA explique pourquoi le PKMzeta supplémentaire améliore la mémoire, en agissant uniquement sur les sites étiquetés KIBRA.

“Le mécanisme de marquage synaptique persistant explique pour la première fois ces résultats qui sont cliniquement pertinents pour les troubles neurologiques et psychiatriques de la mémoire”, observe Fenton, qui fait également partie du corps professoral de l’Institut de neurosciences du centre médical NYU Langone.

Les auteurs de l’étude soulignent que cette recherche confirme un concept introduit en 1984 par Francis Crick. Sacktor et Fenton soulignent que son hypothèse pour expliquer le rôle du cerveau dans le stockage de la mémoire malgré les changements cellulaires et moléculaires constants est un mécanisme du type « navire de Thésée », emprunté à un argument philosophique issu de la mythologie grecque dans lequel de nouvelles planches remplacent les anciennes pour maintenir le navire de Thésée pendant des années.

“Le mécanisme de marquage synaptique persistant que nous avons découvert est analogue à la façon dont les nouvelles planches remplacent les anciennes planches pour maintenir le vaisseau de Thésée pendant des générations, et permet aux souvenirs de durer des années même si les protéines qui maintiennent la mémoire sont remplacées”, explique Sacktor.

“Francis Crick a eu l’intuition du mécanisme du Vaisseau de Thésée, prédisant même le rôle d’une protéine kinase. Mais il a fallu 40 ans pour découvrir que les composants sont KIBRA et PKMzeta et pour comprendre le mécanisme de leur interaction.”

L’étude a également inclus des chercheurs de l’Université McGill au Canada, de l’hôpital universitaire de Münster en Allemagne et de la faculté de médecine de l’Université du Texas à Houston.