Mémoire & Apprentissage Pr Anh Tuan DINH-XUAN Service de Physiologie-Explorations Fonctionnelles, Hôpital Cochin, Faculté de Médecine, Université Paris Descartes

Objectifs Ce cours a pour objectif de transmettre à l’étudiant(e) les notions suivantes : –Définitions et exemples de mémoires déclarative & procédurale –Bases cellulaires et moléculaires de la mémoire –Définition de la potentialisation à long terme (LTP) –Rôles de la PKA, du CREB, de l’ubiquitine hydrolase dans la LTP –Mécanismes de la mémoire moléculaire de la CaM kinase II –Rôle du NO dans les modifications du neurone présynaptique

Définitions MémoireMémoire ApprentissageApprentissage OubliOubli mécanismes permettant au SNC de stocker et/ou de récupérer des informations (anciennes)mécanismes permettant au SNC de stocker et/ou de récupérer des informations (anciennes) mécanismes permettant au SNC d’acquérir de nouvelles informationsmécanismes permettant au SNC d’acquérir de nouvelles informations mécanismes entraînant la perte des informations emmagasinées avec le tempsmécanismes entraînant la perte des informations emmagasinées avec le temps

Classification temporelle Mémoire immédiateMémoire immédiate Mémoire à court termeMémoire à court terme Mémoire à long termeMémoire à long terme capacité de garder un événement en mémoire pendant quelques secondescapacité de garder un événement en mémoire pendant quelques secondes quelques minutes.quelques minutes. des jours, des semaines, des années....des jours, des semaines, des années....

Classification qualitative ÉpisodiqueÉpisodique –mémoire des évènements SémantiqueSémantique –langage –maniement des concepts Stockage (et récupération) de données pouvant :Stockage (et récupération) de données pouvant : 1.encodées sous forme de symboles 2.émerger à la conscience 3.exprimées par le langage. Ex : numéro de téléphone Non accessible (dans les détails) à la conscience.Non accessible (dans les détails) à la conscience. AutomatismesAutomatismes compétences techniques : –nager, rouler en bicyclette Peu sujet à l’oubliPeu sujet à l’oubli consolidation continuelle Ex : comment jouer d’un instrument de musique. Mémoire déclarative Mémoire explicite) Mémoire déclarative (Mémoire explicite) (Mémoire implicite) Mémoire procédurale (Mémoire implicite)

Bases cellulaires et moléculaires Aplysie (lièvre de mer)

Bases cellulaires et moléculaires –Mollusque marin neurones (facilement identifiables par leur taille ou leur emplacement) neurones (facilement identifiables par leur taille ou leur emplacement) –Expérience : étude d’un phénomène réflexe : la stimulation du siphon qui entraîne la rétraction de la branchiela stimulation du siphon qui entraîne la rétraction de la branchie Eric Kandel (1929, Nobel 2000) Aplysie (lièvre de mer) :

Branchie (gill) Neurone moteur Siphon Neurone sensoriel Interneuronefacilitateur 5-HT

Transmission sérotoninergique (5-HT)

Neurone Moteur Interneurone facilitateur Adénylyl cyclase ATP AMPc 5-HT-R GsGsGsGs ss Canaux K + Canaux Ca 2+ Canaux Ca 2+ Ca 2+ 5-HT PKA P Effecteur (Branchie)

Potentialisation à long terme Modifications fonctionnelles & structurales de la cellule impliquant :Modifications fonctionnelles & structurales de la cellule impliquant : –des changements de la fonction de certaines protéines –la synthèse de novo d’ARNm et de protéines Phénomène de plasticité neuronale (cérébrale)Phénomène de plasticité neuronale (cérébrale) t0t0 S0S0 R0R0 t1t1 S1S1 R1R1

Adénylyl cyclase ATP AMPc5-HT5-HT-R GsGsGsGs ss PKA Canaux K + P Noyau CRE CREB P CRE CREB P Facteurs de croissance Ubiquitinehydrolase

Changement de la fonction de la Protéine Kinase A

Ubiquitine hydrolase Changement de la fonction de la Protéine Kinase A PDE-4 5’ AMP (inactif)

Neurone moteur Interneurone facilitateur Adénylyl cyclase ATP AMPc 5-HT-R GsGsGsGs ss Canaux K + Canaux Ca 2+ Canaux Ca 2+ Ca 2+ 5-HT PKA P Effecteur (Branchie) PKA pré-activée

Transmissions synaptiques (rappels de cours de la PAES)

Transmission glutamatergique

(rôle du monoxyde d’azote)

Neurotransmetteurs (NO)

Cellule cible PKG GMPc Effets cellulaires GCs GTP NO

t1t1 t0t0 Glu (Ca 2+ ) i NO

Transmission glutamatergique (rôle de la CaM kinase II)

CaM kinase II Ca 2+ VOC (Ca 2+ ) 4 /calmoduline AMPA Na + NMDA Ca 2+ NO synthase neuronale NONO GMPc

Calmoduline

COOH NH 2 Ca 2+ NH 2 COOH Ca 2+ CaM Ca 2+

1   3   2  

3 Inh Ca 2+ 1 Inh C CaM kinase II C Inh C 2 A B P P P 4 autophosphorylation - PKA P CREB P

COOH NH 2 Ca 2+ 1 Inh C CaM kinase II seule inactive C Inh P 3 2 C CaM kinase II associée avec (Ca 2+ ) 4 /CaM totalement active CaM kinase II seule encore partiellement active Mémoire moléculaire

Morris Water Maze

Oubli

Amnésie incapacité pathologique :incapacité pathologique : –d’apprendre des informations nouvelles, ou –de récupérer les informations déjà acquises amnésie antérograde : incapacité de fixer de nouvelles connaissancesamnésie antérograde : incapacité de fixer de nouvelles connaissances amnésie rétrograde : incapacité de retrouver des souvenirs (anciens) déjà fixésamnésie rétrograde : incapacité de retrouver des souvenirs (anciens) déjà fixés

Amnésies : étiologies 1.vasculaires 2.tumorales 3.traumatiques (chirurgicales) 4.infectieuses : encéphalite herpétique 5.nutritionnelles : avitaminose B (syndrome de Korsakoff) 6.dégénérative : maladie d’Alzheimer