Des neuroscientifiques de l’Université de Boston ont découvert que les souvenirs de peur chez les rongeurs conduisent à des comportements différents en fonction de la taille de l’environnement. Cette étude, impliquant l’activation optogénétique des engrammes de peur, offre de nouvelles perspectives sur l’adaptabilité des réponses à la peur et les traitements potentiels des troubles liés à la peur. Crédit : Issues.fr.com
Dans une nouvelle recherche, le Dr Steve Ramirez, neuroscientifique à l’Université de Boston, et ses collaborateurs examinent la nature dynamique des réactions de peur dans des environnements variés et leurs impacts.
Dans un monde aux prises avec la complexité des problèmes de santé mentale comme l’anxiété, la dépression et SSPT, une nouvelle recherche du Dr Steve Ramirez, neuroscientifique de l’Université de Boston, et de ses collaborateurs offre une perspective unique. L’étude, récemment publiée dans le Journal des neurosciences, explore la relation complexe entre les souvenirs de peur, les fonctions cérébrales et les réponses comportementales. Le Dr Ramirez, avec ses co-auteurs Kaitlyn Dorst, Ryan Senne, Anh Diep, Antje de Boer, Rebecca Suthard, Heloise Leblanc, Evan Ruesch, Sara Skelton, Olivia McKissick et John Bladon, explorent le concept insaisissable des engrammes de peur, mettre en lumière la manifestation physique de la mémoire dans le cerveau. Comme le souligne Ramirez, l’initiative a été dirigée par Dorst et Senne, le projet constituant la pierre angulaire du doctorat de Dorst.
Au-delà de ses implications pour les neurosciences, leurs recherches marquent des progrès significatifs dans la compréhension de la formation de la mémoire et sont prometteuses pour faire progresser notre compréhension de diverses réponses comportementales dans différentes situations, avec des applications potentielles dans le domaine de la santé mentale. Dans cette séance de questions-réponses, le Dr Ramirez discute des motivations, des défis et des principales conclusions de l’étude.
Dr Steve Ramírez. Crédit : Photo gracieuseté de Steve Ramirez
Qu’est-ce qui vous a motivé, vous et vos collaborateurs de recherche, à étudier l’influence des souvenirs de peur sur le comportement dans différents environnements ?
La première chose est que, avec les souvenirs de peur, c’est l’un des types de mémoire les plus, sinon le plus étudiés chez les rongeurs. C’est quelque chose qui nous donne une lecture comportementale quantitative et mesurable. Ainsi, lorsqu’un animal est dans un état de peur, nous pouvons commencer à observer comment son comportement a changé et marquer ces changements de comportement comme un indice de peur. Les souvenirs de peur en particulier sont notre point de mire car ils conduisent à certains comportements stéréotypés chez les animaux, tels que le gel sur place, qui est l’une des nombreuses façons dont la peur se manifeste comportementalement chez les rongeurs.
Voilà donc un angle. Le deuxième point de vue est que la peur est une composante essentielle de divers états pathologiques du cerveau. Cela inclut probablement surtout le SSPT, mais aussi l’anxiété généralisée, par exemple, et même certaines composantes de la dépression d’ailleurs. Il y a donc un lien très direct entre un souvenir de peur et sa capacité à évoluer ou à dévolution en un sens vers un état pathologique tel que le SSPT. Cela nous donne également une idée de ce qui se passe dans ces cas-là. Nous avons étudié la peur parce que nous pouvons la mesurer de manière prévisible chez les rongeurs, et elle a également une pertinence translationnelle directe dans les troubles impliquant des réponses de peur dérégulées.
Pouvez-vous expliquer ce que sont les engrammes de peur et comment vous avez utilisé l’optogénétique pour les réactiver dans l’hippocampe ?
Un engramme est ce terme insaisissable qui désigne généralement la manifestation physique de la mémoire. Ainsi, quelle que soit l’identité physique de la mémoire dans le cerveau, c’est ce que nous appelons un engramme. L’architecture globale du cerveau qui soutient le bâtiment qu’est la mémoire. Je dis insaisissable parce que nous ne savons pas vraiment à quoi ressemble la mémoire dans le cerveau. Et nous ne savons certainement pas à quoi ressemble un engramme. Mais nous avons des indices de type iceberg qui suggèrent qu’au cours de la dernière décennie, nous avons été en mesure d’utiliser de nombreux outils de pointe en neurosciences pour étudier.
Dans notre laboratoire, nous avons fait de grands progrès dans la visualisation des substrats physiques des souvenirs dans le cerveau. Par exemple, nous savons qu’il y a des cellules partout dans le cerveau. C’est un phénomène 3D réparti dans tout le cerveau mais il y a des cellules dans tout le cerveau qui sont impliquées dans la formation d’un souvenir donné comme un souvenir de peur et il y a des zones du cerveau qui sont particulièrement actives lors de la formation d’un souvenir.
Quelles ont été les principales conclusions sur le comportement de gel dans des environnements plus petits ou plus grands lors de la réactivation de la mémoire de peur ?
Heureusement, c’est simple et la science est souvent tout le contraire. Premièrement, si nous réactivons cette mémoire de peur lorsque les animaux se trouvent dans un petit environnement, ils se figeront par défaut : ils resteront en place. Il s’agit probablement d’une réponse adaptative visant à éviter d’être détecté par une menace potentielle. Nous pensons que le cerveau a fait le calcul : puis-je échapper à cet environnement ? Peut-être pas. Laissez-moi m’asseoir dans un coin, être vigilant et essayer de détecter toute menace potentielle. Ainsi, le comportement se manifeste par un gel.
Ce qui est intéressant, c’est que chez ce même animal, si on réactive exactement les mêmes cellules qui ont conduit au gel dans le petit environnement, tout est exactement pareil : les cellules que l’on active, la mémoire de peur à laquelle elle correspond, les travaux . Mais si nous faisons cela dans un environnement plus vaste, alors tout disparaît. Les animaux ne gèlent plus. Au contraire, un répertoire différent de comportements émerge. Fondamentalement, ils commencent à faire d’autres choses qui ne sont tout simplement pas figées, et c’est ce que nous avons d’abord retenu, c’est qu’eux, lorsque nous réactivons la mémoire de la peur, ou artificiellement, lorsque nous faisons cela dans un petit environnement, ils se figent, lorsque nous faisons cela dans un vaste environnement, ils ne gèlent pas.
Ce qui était cool pour nous dans cette découverte en particulier, c’est que cela signifie que ces cellules de mémoire de peur ne sont pas câblées pour produire la même réponse exacte à chaque fois qu’elles sont réactivées. À un moment donné, le cerveau détermine : « Je me souviens d’un souvenir de peur et maintenant je dois déterminer quelle est la réponse la plus adaptative. »
Avez-vous rencontré des défis ou des obstacles au cours du processus de recherche et comment les avez-vous surmontés ?
Il y en a quelques-uns. La première est que le comportement, assez ironiquement, était raisonnablement simple à reproduire et à répéter encore et encore – de sorte que nous étions convaincus qu’il y avait là un élément de vérité. Dans la seconde moitié de l’étude, et celle qui occupe probablement le plus de place dans l’article, il s’agissait de déterminer ce qui, dans le cerveau, médie cette différence. Comme nous l’avons observé, les animaux gèlent lorsque nous activons artificiellement une mémoire dans un petit environnement, et ils ne gèlent pas dans un grand environnement. Mais nous activons les mêmes cellules. Alors, qu’est-ce qui est différent dans l’état du cerveau de l’animal ? Quel est l’état du cerveau de l’animal lorsque l’on réactive cette mémoire dans le petit environnement par rapport au grand environnement ? De toute évidence, cela se manifeste par des comportements totalement opposés : le gel et l’absence de gel.
Nous voulions donc découvrir ce qui se passe dans le cerveau dans ces deux conditions différentes. Cela nous a conduit dans un terrier de plusieurs années consistant à essayer de cartographier les schémas d’activité dans l’ensemble du cerveau, suite à la stimulation de ces souvenirs dans ces environnements de différentes tailles. Nous avons utilisé tout un tas de technologies pour examiner le cerveau – nous pouvons en fait le rendre complètement transparent – afin de pouvoir prendre des microscopes sophistiqués et imager le cerveau en trois dimensions. Considérez-le comme une IRM cellulaire pour les rongeurs. Nous avons créé ces cartes à l’échelle du cerveau de ce qui réagit dans le cerveau lorsque nous stimulons un souvenir. Ensuite, nous nous sommes demandés : comment cette carte du cerveau dans un petit environnement se compare-t-elle à la carte du cerveau lorsque nous activons la mémoire dans un grand environnement ?
Bref, il y a des similitudes et des différences. Il y a certaines parties du cerveau qui sont toujours actives lorsque nous stimulons un souvenir, quel que soit l’environnement dans lequel se trouvent les animaux. Mais il y a aussi d’autres parties qui ne sont actives que dans un environnement plus large ou uniquement lorsque nous faisons l’expérience dans le petit environnement. C’est bien, car cela nous permet de savoir que les zones qui ne sont pas communes entre les deux pourraient être celles qui sont réellement importantes dans la médiation de la décision du cerveau de geler ou de ne pas geler. Cependant, ce processus était difficile car il nécessitait de nombreuses prouesses techniques, comme rendre les cerveaux transparents et les visualiser en trois dimensions au niveau cellulaire.
Comment les connaissances de cette recherche pourraient-elles être appliquées ou étendues à l’avenir, en particulier dans le contexte de la compréhension et du traitement des troubles liés à la peur ?
Le contexte compte clairement. Un exemple pertinent est que deux personnes peuvent ressentir le même niveau d’anxiété, mais la raison sous-jacente de cette anxiété peut être très différente d’une personne à l’autre. La manière dont l’anxiété affecte le comportement des personnes peut également être très différente. Une personne peut faire les cent pas dans la pièce, tandis que l’autre est simplement assise et perdue dans ses propres pensées. La même faculté de cognition peut apparaître de deux manières très différentes, dans la manière dont elle s’exprime. Dans ce cas, nous pensons que c’est la même chose avec les souvenirs de peur : la manière dont ils s’expriment dépendra de ce que vit l’animal. Peut-être que chez les gens, la façon dont un souvenir donné est exprimé dépendra également du contexte, comme qui est là, quoi, où, pourquoi, etc.
C’est donc un aspect, mais je pense que le plus pertinent est que nous savons depuis une décennie que ces cellules de l’hippocampe sont suffisantes pour relancer un souvenir lorsque nous les réactivons. Mais se pose alors la question : que se passe-t-il si nous les réactivons et que nous modifions plus que la simple taille de l’environnement ? Si nous activons un souvenir de peur, mais alors qu’un animal est avec ses copains rongeurs dans la cage, cela changera-t-il la façon dont ce souvenir de peur se manifeste différemment ?
En ce sens, nous espérons que cela donnera une meilleure idée de ce à quoi ces expériences peuvent ressembler et qu’il s’appuiera réellement sur l’idée selon laquelle nous pouvons activer des souvenirs et retracer ce qui se passe dans le cerveau en trois dimensions. Nous pouvons utiliser cela pour essayer de poursuivre cette chasse au trésor visant à trouver des cibles dans le cerveau pour atténuer les réactions de peur.
En termes d’implications plus larges, comment les résultats de cette étude pourraient-ils contribuer à notre compréhension de la relation entre la mémoire, la fonction cérébrale et les réponses comportementales dans diverses situations ?
Le plus important à retenir est que le cerveau traite beaucoup d’informations avant qu’un souvenir ne se traduise en action. Je pense que pour moi, l’un des points les plus importants est qu’une pensée – et j’utilise ici de manière interchangeable pensée et mémoire – en particulier celle liée à un souvenir, va nous faire ressentir toutes sortes de choses associées à ce souvenir. Encore une fois, il peut s’agir d’un souvenir positif, d’un souvenir négatif, et tout le reste, mais il n’est pas nécessaire qu’il apparaisse de la même manière. Je pense que c’est un point très important à comprendre, car cela rappelle que le processus de transformation de la pensée en action varie selon les individus et selon ce qu’ils vivent en temps réel.
Disons que j’étais assis devant vous en ce moment. Je pourrais parcourir les souvenirs les plus euphoriques que j’ai et les souvenirs les plus sombres que j’ai – parcourir tout le spectre des émotions, du bonheur, de la joie et de l’euphorie aux œuvres sombres, pensives ou tristes. Mais je pourrais parcourir tout cela sans jamais vraiment sourciller, et vous ne sauriez jamais vraiment que ce sont les pensées que j’ai à moins que je fournisse d’une manière ou d’une autre cette information. Mais l’autre chose à considérer serait qu’il se passe peut-être des choses subtiles sous le capot ici que nous pourrions détecter. Peut-être que lorsque je pense à de tristes souvenirs, je m’affale un peu plus, mes pupilles se dilatent ou je transpire un peu plus.
Alors que lorsque je me souviens de souvenirs positifs, peut-être que je m’améliore un peu, ma posture est meilleure, mes pupilles se dilatent d’une autre manière et mon rythme cardiaque augmente. Il existe d’autres mesures pas si évidentes pour lire une mémoire qui, je pense, peuvent être utilisées. En fin de compte, j’espère que cette recherche incitera au moins les gens à plonger un peu plus profondément dans ce qui se passe réellement et à découvrir comment nos souvenirs mènent finalement à une action. Je veux comprendre la magie qui se produit et j’espère que l’étude a aidé à dévoiler un peu cette magie.
Publié à l’origine sur Medium.
