Les chercheurs ont découvert comment un canal ionique dans les neurones du cerveau a une sorte de «mémoire moléculaire», qui contribue à la formation et à la préservation de souvenirs à vie. Les chercheurs ont identifié une partie spécifique du canal ionique auquel de nouveaux médicaments pour certaines maladies génétiques pourraient être ciblés. L'étude, dirigée par l'Université de Linköping en Suède, a été publiée dans Communications de la nature.
L'un des superpuissances du cerveau est sa capacité à apprendre des expériences passées et à former des souvenirs. Ces processus vitaux dépendent du remodelage des connexions entre les neurones dans le cerveau. Les jonctions nerveuses, appelées synapses, sont renforcées ou affaiblies tout au long de la vie de telle manière que le cerveau est, dans un certain sens, en constante évolution au niveau cellulaire. Ce phénomène est appelé plasticité synaptique.
Plusieurs processus contribuent à la plasticité synaptique dans le système nerveux. L'un de ces processus a à voir avec un type de molécules appelées canaux d'ions calcium, qui intéressent depuis longtemps les chercheurs de l'Université de Linköping (LIU).
« Je veux découvrir la vie secrète de ces molécules de canaux ioniques. L'étude.
L'objectif de cette étude était sur un type spécifique de canal ionique, le canal Cav2.1, qui est le canal d'ion calcium le plus courant dans le cerveau. Le canal ionique est situé à la synapse, à la toute fin du neurone. Lorsqu'un signal électrique passe par le neurone, le canal ionique s'ouvre, mettant en mouvement un processus conduisant à la libération de neurotransmetteur vers le neurone récepteur dans la synapse. De cette façon, les canaux CAV2.1 sont les gardiens de la communication synaptique, neurone-neuron.
L'activité électrique prolongée réduit le nombre de canaux CAV2.1 qui peuvent s'ouvrir, entraînant une libération moins émetteur, de sorte que le neurone récepteur reçoit un message plus faible. C'est comme si les canaux pouvaient «se souvenir» de la signalisation précédente et, ce faisant, se rendre à l'ouverture par les signaux ultérieurs. La façon dont cela fonctionne au niveau moléculaire est inconnue des scientifiques jusqu'à présent.
Les chercheurs de Linköping ont maintenant découvert un mécanisme sur la façon dont le canal ionique peut «se souvenir». Le canal est une grande molécule composée de plusieurs pièces interconnectées, qui peuvent se déplacer par rapport aux autres en réponse aux signaux électriques. Ils ont découvert que le canal ionique peut prendre près de 200 formes différentes en fonction de la résistance et de la durée d'un signal électrique; Il s'agit d'une machine moléculaire très complexe.
Nous pensons que lors de la signalisation du nerf électrique soutenu, une partie importante de la molécule se déconnecte de la porte du canal, similaire à la façon dont l'embrayage dans une voiture brise la connexion entre le moteur et les roues. Le canal ionique ne peut alors plus être ouvert. Lorsque des centaines de signaux se produisent sur un temps assez long, ils peuvent convertir la plupart des canaux en cet «état de mémoire décrochés» pendant plusieurs secondes. »
Antonios Pantazis, professeur agrégé, Département des sciences biomédicales et cliniques à Liu
Si le canal ionique peut «se souvenir» de quelques secondes, comment contribue-t-il à l'apprentissage tout au long de la vie? Ce type de mémoire collective dans les canaux ioniques peut s'accumuler avec le temps et réduire la communication entre deux neurones. Cela conduit ensuite à des changements dans le neurone récepteur, dure des heures ou des jours. Finalement, il se traduit par des changements beaucoup plus longs dans le cerveau, comme l'élimination des synapses affaiblies.
« De cette façon, une« mémoire »qui dure quelques secondes dans une seule molécule peut apporter une petite contribution à la mémoire d'une personne qui dure toute une vie», explique Antonios Pantazis.
Une connaissance accrue du fonctionnement de ces canaux ioniques de calcium peut à long terme contribuer au traitement de certaines maladies. Il existe de nombreuses variantes du gène qui produisent le canal Cav2.1, CACNA1A, qui sont liées à des maladies neurologiques rares mais graves, qui se déroulent souvent dans les familles. Pour développer des médicaments contre ceux-ci, il est utile de savoir quelle partie du grand canal ionique que vous souhaitez affecter et de quelle manière son activité devrait être modifiée.
« Notre travail indique dans quelle partie de la protéine devrait être ciblée lors du développement de nouveaux médicaments », explique Antonios Pantazis.
La recherche a été financée par le Conseil suédois de recherche, le Centre de la médecine moléculaire de l'Université de Linköping, la Fondation suédoise du cerveau, la Swedish Heart-Lung Foundation, le Lions Research Fund for Public Diseases and the NIH.
