Une étude menée par des chercheurs de l’Université Sophia a dévoilé les mécanismes moléculaires par lesquels la mélatonine et ses dérivés améliorent la mémoire, en se concentrant sur la phosphorylation de protéines spécifiques. Cette découverte pourrait conduire à de nouveaux traitements pour les troubles de la mémoire liés à l’âge. Crédit : Issues.fr.com
À l’aide d’un modèle murin, les chercheurs détectent des changements dans les niveaux de phosphorylation de protéines clés impliquées dans la formation de la mémoire à long terme.
De nombreuses études ont démontré les effets de la mélatonine et de ses dérivés sur la mémoire dans des modèles animaux. On sait également que la formation de mémoires à court et à long terme nécessite la phosphorylation de certaines protéines liées à la mémoire. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents à l’amélioration de la mémoire induite par la mélatonine restent insaisissables.
Aujourd’hui, des chercheurs en médecine de l’Université Sophia, au Japon, ont fait des découvertes importantes qui contribuent de manière significative à l’élucidation des mécanismes sous-jacents dans un article récent publié dans la revue NeuroRapport.
Explorer les effets de la mélatonine sur les protéines liées à la mémoire
Concernant les prémisses de l’étude, l’auteur principal, le professeur Atsuhiko Chiba du Département des matériaux et des sciences de la vie, Faculté des sciences et technologies de l’Université de Sophia, déclare : « Notre étude visait à étudier les effets de la mélatonine, du rameltéon et du N1-acétyl- 5-méthoxyquinuramine sur les niveaux relatifs de phosphorylation des protéines liées à la mémoire afin d’explorer les voies de signalisation candidates associées aux effets d’amélioration de la mémoire médiés par les récepteurs et non-récepteurs de la mélatonine.
En termes plus simples, l’équipe de recherche, qui comprenait le Dr Masahiro Sano (actuellement affilié à l’Université du Tohoku) et le Dr Hikaru Iwashita (actuellement affilié à l’Université médicale du Kansai), a examiné les effets de trois composés sur la formation de la mémoire ; ces composés étaient la mélatonine, une hormone sécrétée par la glande pinéale située dans le cerveau ; N1-acétyl-5-méthoxyquinuramine (AMK), métabolite biologique de la mélatonine ; et le ramelteon, un médicament qui lie et active le récepteur de la mélatonine.
En outre, ils ont examiné la « phosphorylation », ou l’ajout biochimique de groupes phosphate aux structures protéiques, dans cinq protéines clés impliquées dans la formation de la mémoire. Celles-ci comprenaient la protéine kinase extracellulaire régulée par le signal (ERK), la kinase IIα dépendante du calcium/calmoduline (CaMKIIα), la CaMKIIβ, la CaMKIV et la protéine de liaison à l’élément de réponse à l’AMPc (CREB).
La mélatonine et ses dérivés améliorent la mémoire de reconnaissance d’objets à long terme chez les souris mâles en modulant la phosphorylation des protéines liées à la mémoire via des voies de signalisation réceptrices et non-réceptrices. Crédit : Atsuhiko Chiba de l’Université de Sophia
Méthodologie et résultats de l’étude sur l’amélioration de la mémoire
Les premières expériences menées sur des souris mâles ont clairement montré que l’administration de mélatonine, de rameltéon ou d’AMK à la dose de 1 mg/kg facilitait la formation de la mémoire à long terme. Les chercheurs n’ont pas étudié les effets des trois composés sur les souris femelles afin d’éviter toute variabilité probable des données résultant des cycles de reproduction survenant chez les mammifères femelles.
La formation de la mémoire à long terme chez les souris mâles a été évaluée en menant une série d’expériences basées sur la nouvelle tâche de reconnaissance des objections ou « NORT ». Dans cette étude, les souris de laboratoire étudiées ont d’abord été acclimatées à une arène expérimentale pendant 5 minutes par jour pendant trois jours consécutifs. Le quatrième jour, deux objets identiques ont été placés dans l’arène expérimentale et les souris ont pu explorer ces objets pendant 5 minutes (phase d’entraînement). Vingt-quatre heures après l’arrêt de la phase d’entraînement, les souris mâles ont été soumises à des tests. Au cours de la phase de test, un objet familier sur deux a été remplacé par un objet nouveau ou inconnu. Le temps passé par les souris à explorer chaque objet – une bonne mesure de la mémoire de reconnaissance d’objets – a été enregistré par un observateur qualifié. C’est un fait connu que les souris passent plus de temps à explorer les objets nouveaux qu’elles rencontrent et moins les objets familiers.
Les chercheurs ont ensuite étudié les effets du ramelteon et de l’AMK sur la phosphorylation de ERK, CaMKIIα, CaMKIIβ, CaMKIV et CREB dans le cerveau de souris mâles après avoir sacrifié les rongeurs à l’aide de protocoles standards. Dans l’hippocampe, qui est le centre d’apprentissage et de mémoire du cerveau des mammifères, le traitement au ramelteon/AMK a augmenté de manière significative la phosphorylation de ERK et de CREB. Cependant, ces médicaments ont significativement diminué la phosphorylation de CaMKIIα/β dans la même région cérébrale. Dans le cortex périrhinal (PRC), qui est également associé aux fonctions de mémoire, le ramelteon et l’AMK ont tous deux augmenté de manière significative l’ERK, et seul le ramelteon a augmenté de manière significative la phosphorylation de CaMKIIβ. Dans l’hippocampe/PRC, ramelteon/AMK n’a pas affecté la phosphorylation de CaMKIV.
Implications pour les traitements des troubles de la mémoire
Parlant des résultats de l’étude, le professeur Chiba conclut : « Nos résultats suggèrent que la mélatonine est impliquée dans la promotion de la formation d’une mémoire de reconnaissance d’objets à long terme en modulant les niveaux de phosphorylation de protéines liées à la mémoire telles que ERK, CaMKII et CREB dans les deux cas. voies de signalisation médiées par les récepteurs et non médiées par les récepteurs.
Quelles implications ces résultats d’étude pourraient-ils avoir sur les humains ? Les chercheurs pensent que les résultats de leur étude contribueront au développement de nouveaux médicaments capables d’améliorer la fonction de mémoire chez les personnes souffrant de troubles de la mémoire liés à l’âge avec moins d’effets secondaires. Pour une société mondiale qui vieillit sans cesse, il s’agit en effet d’une découverte remarquable !
