Rôle des récepteurs nicotiniques dans différentes formes de mémoire chez l’abeille Apis mellifera ----- Matthieu DACHER Sous la direction de Monique Gauthier

La mémoire chez l’abeille L’étude de la mémoire Conservation d’informations = traces mnésiques Nature de la trace (plasticité comportementale) Support de la trace (plasticité nerveuse) L’abeille : un modèle d’étude de la mémoire Elle manifeste un comportement élaboré Son cerveau peut être facilement étudié Plusieurs protocoles de conditionnements

Le conditionnement olfactif

Le conditionnement mécanosensoriel D’après Erber et al. 1998, JCPA 183

Formation et nature de la mémoire Opérations de la mémoire Rappel Trace mnésique Apprentissage Consolidation

Formation et nature de la mémoire Opérations de la mémoire Différentes phases de la mémoire 1 essai d’apprentissage MMT (3 heures … et plus) 3/5 essais d’apprentissage MLT (à partir de 24 heures)

Support neuronal de la trace mnésique Le NO : dissociation de la MLT et de la MMT NO spécifiquement requis pour MLT après un apprentissage en plusieurs essais Rappel Pas de MLT sans NO Trace mnésique Apprentissage Consolidation

Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire Principal neurotransmetteur excitateur Récepteurs nicotiniques Seraient constitués de plusieurs sous-unités ; 11 gènes Récepteurs ionotropes Couplage récepteurs nicotiniques/NO synthase

Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire Récepteurs nicotiniques chez le vertébré Deux catégories : insensibles/sensibles à l’α-bungarotoxine Antagonistes nicotiniques = drogues interférant avec le fonctionnement du récepteur (MLA, DHE, mécamylamine) Chez l’abeille Pas d’informations chez l’adulte Autres insectes : récepteurs classés par l’α-bungarotoxine

Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire Apprentissage olfactif en 1 essai : Mécamylamine Rappel Mécamylamine Trace mnésique Apprentissage Consolidation

Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire Apprentissage olfactif en plusieurs essais ? Apprentissage mécanosensoriel ? Rappel ??? ??? Trace mnésique ??? Apprentissage Consolidation

Bilan et objectifs Apprentissage mécanosensoriel peu étudié Rôle des récepteurs nicotiniques dans l’apprentissage en plusieurs essais (formation de la MLT) ? Lien avec le NO, implication dans la formation de la MLT ? Le but de ce travail est donc d’étudier le rôle des récepteurs nicotiniques et celui de la synthèse de NO dans la formation et le rappel de la mémoire lors d’un apprentissage mécanosensoriel.

Méthodologie : protocole 1 essai de conditionnement 2s 3 secondes de contiguïté Plaque métallique (5 secondes) Eau sucrée (5 secondes) Conditionnement mécanosensoriel Mesure du taux de réflexe d’extension du proboscis (REP) Apprentissage : un ou plusieurs essais (intervalle 1 min) Rappel 3h (MMT) ou 24h (MLT) après l’apprentissage

Méthodologie : traitement Blocage pharmacologique Injection globale (0,3/0,5 µl) dans l’hémolymphe de la tête Antagonistes nicotiniques (α-bungarotoxine 1 µM, MLA 2 µM, mécamylamine 10 mM ou DHE 1mM) ou inhibiteur de la synthèse de NO (L-NAME 200 µM) Contrôle par injection du solvant (solution saline), sauf L-NAME : énantiomère inactif (D-NAME, pas différent de la solution saline) Concentrations utilisées sans effets sur la sensibilité au sucre ou l’extension du proboscis Diffusion dans tout le cerveau

Effet des drogues sur le rappel : Apprentissage en un essai (récupération de la MMT)

Protocole pour l’étude du rappel Apprentissage Délai variable (3h/24h) Injection 10/15 min

Mécamylamine et α-bungarotoxine Rappels après 1 essai (MMT) La mécamylamine (pas l’α-bungarotoxine) bloque le rappel

MLA et DHE Rappels après 1 essai (MMT) Ces deux drogues ne bloquent pas le rappel

L-NAME Rappels après 1 essai (MMT) L’inhibition de la synthèse de NO ne bloque pas le rappel

Effet des drogues sur le rappel : Apprentissage en plusieurs essais (récupération de la MMT et de la MLT)

Mécamylamine et α-bungarotoxine Rappel 3h après plusieurs essais (MMT)

La mécamylamine (pas l’α-bungarotoxine) bloque le rappel Mécamylamine et α-bungarotoxine Rappel 24h après plusieurs essais (MLT) La mécamylamine (pas l’α-bungarotoxine) bloque le rappel

MLA et DHE Rappel 3h après plusieurs essais (MMT)

MLA et DHE Rappel 24h après plusieurs essais (MLT) Ces deux drogues ne bloquent pas le rappel

L-NAME Rappel 3h après plusieurs essais (MMT)

L-NAME Rappel 24h après plusieurs essais (MLT) L’inhibition de la synthèse de NO ne bloque pas le rappel

Rappel mécanosensoriel : bilan La mécamylamine bloque le rappel Quels que soient les délais et le nombre d’essais Les autres drogues n’ont pas d’effet Ni les autres antagonistes nicotiniques, ni le L-NAME Elles n’affectent pas la perception mécanosensorielle de la plaque ou les mouvements de l’antenne

Effet des drogues sur l’acquisition : Apprentissage en un essai (formation de la MMT)

Protocole pour l’étude de l’acquisition Injection Apprentissage Rappel Délai variable (3h/24h) 10/15 min

Mécamylamine et α-bungarotoxine Apprentissage en 1 essai (MMT) La mécamylamine bloque l’apprentissage en 1 essai, mais pas la consolidation ; l’α-bungarotoxine n’a pas d’effet

MLA et DHE Apprentissage en 1 essai (MMT) Ces deux drogues n’affectent pas l’apprentissage en 1 essai

L-NAME Apprentissage en 1 essai (MMT) Le L-NAME n’affecte pas l’apprentissage en 1 essai

Effet des drogues sur l’acquisition : Apprentissage en plusieurs essais (formation de la MMT et de la MLT)

Mécamylamine et α-bungarotoxine Apprentissage en plusieurs essais (MMT et MLT) L’α-bungarotoxine bloque spécifiquement la formation de la MLT, tandis que la mécamylamine n’a pas d’effet sur la MLT

MLA et DHE Apprentissage en plusieurs essais (MMT et MLT) Le MLA bloque spécifiquement la formation de la MLT, tandis que la DHE n’a pas d’effet

L-NAME Apprentissage en plusieurs essais (MMT et MLT) La synthèse de NO est nécessaire à la formation de la MLT

Bilan pour l’acquisition Apprentissage en 1 essai Bloqué par la mécamylamine Pas d’effet des autres drogues Apprentissage en plusieurs essais MLA, α-bungarotoxine et L-NAME : bloquent formation MLT Mécamylamine sans effet sur la MLT (donc elle n’affecte pas la perception mécanosensorielle de la plaque ou les mouvements de l’antenne)

Conclusions Mêmes résultats pour l’apprentissage olfactif Dissociation de différentes formes de mémoire Mécamylamine : une seule stimulation (apprentissage en un essai, rappel) α-bungarotoxine, MLA et L-NAME : plusieurs stimulations (formation de la MLT) Différents récepteurs nicotiniques Couplage des récepteurs nicotiniques avec la NO-synthase

Hypothèse explicative Questions soulevées Nature du lien avec la NO synthase ? Plusieurs stimulations pour la MLT ?

Perspectives Le support de la mémoire La nature de la trace mnésique Caractérisation des récepteurs nicotiniques chez l’adulte (aux niveaux moléculaire et pharmacologique) Neuroanatomie fonctionnelle (injections locales) La nature de la trace mnésique Autres formes d’apprentissage (aversif, vol libre) et apprentissages non-élémentaires

Merci de votre attention Merci aux membres du groupe abeille du CRCA Travaux financés par l’AMOPA, le Ministère de l’agriculture et l’Université Toulouse III Merci de votre attention

Image obtenue par R. Brandt