Des chercheurs ont identifié un mécanisme biologique impliquant la molécule KIBRA qui explique la stabilité à long terme des souvenirs, mettant en lumière des traitements potentiels pour les troubles liés à la mémoire.
Une étude pionnière révèle une « colle moléculaire » essentielle à la formation et à la stabilisation de la mémoire.
De nouvelles recherches identifient la molécule KIBRA comme une « colle » essentielle pour stabiliser les souvenirs à long terme en maintenant la force synaptique, offrant ainsi des informations sur la persistance de la mémoire malgré les changements cellulaires en cours.
Qu'il s'agisse d'une première visite au zoo ou de l'apprentissage du vélo, nous avons des souvenirs de notre enfance qui perdurent jusqu'à l'âge adulte. Mais qu'est-ce qui explique comment ces souvenirs durent presque toute une vie ?
Une nouvelle étude dans la revue Progrès scientifiquesUne étude menée par une équipe de chercheurs internationaux a permis de découvrir une explication biologique des souvenirs à long terme. Elle repose sur 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 individuelles », explique André Fenton, professeur de neurosciences à l'Université de New York et l'un des principaux chercheurs de l'étude. « Notre étude montre comment elles travaillent ensemble pour assurer le stockage perpétuel de la mémoire. »
« Une meilleure compréhension de la façon dont nous conservons nos souvenirs aidera à guider les efforts visant à éclairer et à traiter les affections 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.
Le défi de la stabilité synaptique
Il est établi depuis longtemps que les neurones stockent les informations dans la mémoire sous forme de synapses fortes et de synapses faibles, ce qui détermine la connectivité et le fonctionnement des réseaux neuronaux. Cependant, les molécules des synapses sont instables, se déplacent continuellement dans les neurones et s'usent et sont remplacées en quelques heures ou quelques jours, ce qui soulève la question suivante : comment les souvenirs peuvent-ils alors rester stables pendant des années, voire des décennies ?

Les souvenirs sont stockés par l'interaction de deux protéines : une protéine structurale, KIBRA (vert), qui agit comme une étiquette synaptique persistante, et une enzyme de renforcement des synapses, la protéine kinase Mzeta (rouge). Les médicaments qui perturbent l'interaction qui perpétue la mémoire (autres couleurs) effacent les souvenirs à long terme et les souvenirs anciens préétablis. Crédit : Changchi Hsieh, Ph.D.
Dans une étude réalisée sur 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 la fois 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 d’« étiquette synaptique persistante », ou de colle, qui adhère aux synapses fortes et à PKMzeta tout en évitant les synapses faibles.
Mécanismes de rétention de la mémoire
« Lors de la formation de la mémoire, les synapses impliquées dans cette formation sont activées et KIBRA est positionné de manière sélective dans ces synapses », explique Sacktor, professeur de physiologie, de pharmacologie, d’anesthésiologie et de neurologie à SUNY Downstate. « PKMzeta se fixe ensuite à l’étiquette synaptique KIBRA et maintient ces synapses fortes. Cela permet aux synapses de se coller au KIBRA nouvellement formé, attirant ainsi davantage de PKMzeta nouvellement formés. »
Plus précisément, leurs expériences dans le Progrès scientifiques les documents montrent que rupture la liaison KIBRA-PKMzeta efface les vieux souvenirs. Des travaux antérieurs avaient montré que l'augmentation aléatoire de PKMzeta dans le cerveau améliore des souvenirs faibles ou atténués, 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 améliorait la mémoire, en agissant uniquement sur les sites marqués par 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 NYU Langone Medical Center.
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 de nouvelles planches remplacent les anciennes pour maintenir le vaisseau de Thésée pendant des générations, et permet aux souvenirs de durer des années même lorsque les protéines qui maintiennent la mémoire sont remplacées », explique Sacktor. « Francis Crick a eu l'intuition de ce 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.
Ce travail a été soutenu par des subventions du Instituts nationaux de la santé (R37 MH057068, R01 MH115304, R01 NS105472, R01 MH132204, R01 NS108190), le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada Discovery (203523) et le Fonds Garry et Sarah S. Sklar.