Cours ESIR N 3 Plasticité synaptique et mémoire - Pascal Benquet 2018
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Cours ESIR N°3
Plasticité synaptique et mémoire
Pascal Benquet 2018
perception Thalamus
Cortex sensoriels
primaires, secondaires
Mémoire de travail Cortex entorhinal
(sec, min)
Verbale Visuospatiale Cortex associatif
pref
entorhinal
préfrontal
Sélection, classification, comprehension, association
Hippocampe
(1-3h) Mémoire à moyen terme gauche : mem verbale
Droit: mem spatiale
(>24h) Mémoire à long terme (>24h) Hippocampe
Mémoire à très long terme
années néocortex
(>année)
1.Mémoire
explicite/déclarative
sémantique
La porte d’entrée
Patient HM
Henry Gustav Molaison, patient H.M.(26 février 1926 - 2 décembre 2008)
en 1953 : patient Epileptique, 27ans, Epilepsie bilatérale des formations hippocampiques
chirurgie bilatérale des hippocampes + tissus environnants des lobes temporaux
Et au réveil…. “For the next 55 years, each time he met a friend,
each time he ate a meal, each time he walked in the
woods, it was as if for the first time.”
Étudié toute la vie par Brenda Milner
Canadienne, neuropsychologue
amnésie antérograde explicite totale
his IQ 104117 apres chirurgie
presumably because he was no longer having frequent seizures and no longer required high doses of medication.
1. Nom, travail, famille, souvenirs d’enfance ok
2. mémoire de travail (secondes) est intacte 3. Mémoire procédurale intacte
intact immediate memory for strings of
digits, words, tones, and nonsense visual
patterns and shapes
Se rappeler Num telok pour 10 sec
Intact working memory and impaired long-term memory. (A) The number of
trials needed to correctly repeat back a string of digits as a function of string
length. MTL patient H.M. succeeded at six digits in his first try but could not
succeed at repeating back seven digits even after 25 attempts with the same
string
Arrêt cardiaque temporaire
Patient RB
Patient RB : destruction sélective des neurones pyramidaux de l’hippocampe
Alzheimer
Correspondance des zones cérébrales avec NFT
Et déficits neurologiques
pertes de mémoire,
les difficultés à
communiquer et les
changements des
humeurs et des
comportements
perte reconn visages,
fonctions exécutives
comme l'attention, la
planification, la
flexibilité et
l'abstraction
+ apraxie
aPhasie
agnosie
Démence sénile
8
Début AD: disparition des souvenirs récents
Longitudinal
annuel
9
2.2.1Hippocampe antérieur / postérieur anterior and posterior regions of the hippocampus form functionally distinct “circuits”,
Dorsal
Ventral
A ventral view on antidepressant action: roles for adult hippocampal neurogenesis along the dorsoventral axis
Olivia F. O’LearyEmail the author Olivia F. O’Leary
, John F. Cryan
Trends in Pharmacological Sciences 2014 35, 675-687DOI: (10.1016/j.tips.2014.09.011)Hippocampe posterieur
Licensed London taxi drivers
Gros hippocampe
posterieur
Anterieur + petit ; posterieur + gros
posterieur + gros si + duréeHippocampe posterieur
High activity in the posterior hippocampus has also been found in non-human primates after
spatial learning9.
These studies have shown that lesions of the dorsal hippocampus primarily impair cognition
and spatial learning
optogenetic inhibition of dorsal dentate gyrus granule cells impairs contextual memory
encoding7.
Hippocampe posterieur (homme)= hippocampe dorsal (rongeur)Hippocampe antérieur
Mémoire émotionelle
Homme animal
Anterior hippocampus receives input from the lesions of the ventral hippocampus alter
amygdala, primary/unimodal sensory cortices, emotional behaviour, social interactions
granular insular and orbitofrontal cortices, and stress resilience
smaller in unmedicated patients with optogenetic activation of ventral dentate
depression gyrus granule cells decreases innate
larger in antidepressant-treated patients than anxiety-like behaviour in rodents7
in healthy individuals15
anxiety-like behaviour and neuroendocrine
activity also show an increase in metabolism
Hippoc ant = Hippoc ventral2.2.2 Hippocampe Gauche/ Droit
Encrage dans la mémoire
Les engramsChaque élément d’information est
encodé en « engram »
Qui va s’accrocher à un espace sémantique proche (catégorie du savoir antérieur)Apprentissage associatif : Bip + choc peurfreezing
activation
engram
Son+
inhibition
engramEmotions positives: Libération de dopamine dans l’hippocampe Mémorisation++
Notion 2
Notion 1
Concept apparenté très procheLe cerveau est construit pour
apprendre
en raccrochant le nouveau
concept au savoir antérieur
(proche de ce que l’on connait déjà)
Plus on connaît et plus il est facile d’apprendre
Et inversement …2.La LTP Potentialisation à long terme
prix Nobel de physiologie ou médecine en 1906 The 19th century neuroanatomist Santiago Ramón y Cajal proposed that memories might be stored across synapses, the junctions between neurons that allow for their communication.
« physiological psychology » « Faisons l'hypothèse qu'une activité persistante et répétée d'une activité avec réverbération (facilitation, frequence élevée )tend à induire un changement cellulaire persistant qui augmente sa stabilité. Quand un axone d'une cellule A est assez proche pour exciter une cellule B de manière répétée et persistante, une croissance ou des changements métaboliques prennent place dans l'une ou les deux cellules ce qui entraîne une augmentation de l'efficacité de A comme cellule stimulant B. »
10ans apres la mort de D Hebb Lapin anesthésié
Stim 100Hz 29
La LTP et la LTD sont retrouvées dans toutes les aires
cérébrales…
Hippocampe
Cervelet
Amygdale
Cortex pyriforme
Cortex moteur
Cortex sentitifs (auditif, visuel, Somesthésique etc….)
Nac
VTA
Striatum
Retine
Moelle epiniere
Etc……et toutes les espèces étudiées…. Humain, poisson, rats, souris, primates, lapins, poulet, xenope, chat, cochon d’inde, mouche etc…
L’observation electrophysiologique
3.1 Les protocolesBasses fréquences (1 Hz) - LTD Haute fréquences (100 Hz, 1sec) –LTP
Reversion LTD-> LTP
3.2 Les mécanismes cellulaires de la LTP
Effets postynaptiques
La phase d’induction
Calcium Chelators Block LTP Induction
350 Control
300
EPSP (% Baseline)
250
200
150
BAPTA
100
50
0
-10 0 10 20 30
Time (min.)CamKII Activation Induces an “LTP-like” Potentiation of
Synaptic Transmission
Liedo et al., PNAS 92: 1995NMDA Receptor Activation
Triggers CamKII
Translocation into Synapses
Leonard et al., PNAS 96: 1999
Zhang et al., PNAS 105: 2008Late LTP (>1h) consolidation
La LTP tardive induit des modifications
morphologiques des synapses
50Elément synaptique du neurone cible
=Les épines dendritiques
épine
51Figure 8.12 Addition of postsynaptic AMPA receptors during LTP (Part 1)
Pousse dendritique post-LTP
56
la cartographie des réseaux est reconfigurée
Avant
AprèsApprentissage, répétition (glutamate) + renforcement positif(dopamine) Pas efficace efficace
3.3 Quel lien avec l’apprentissage?
Brief sleep deprivation specifically impairs forms
of LTP that depend on the cAMP/PKA pathway.
CG Vecsey et al. Nature 461, 1122-1125 (2009) doi:10.1038/nature08488
a, The maintenance of spaced 4-train LTP was significantly disrupted in slices from sleep-deprived (SD) mice (P = 0.03). fEPSPs, field excitatory postsynaptic
potentials; NSD, non-sleep-deprived. b, A similar deficit was observed in LTP induced by TBS (P = 0.003Specific deletion of striatal NMDA receptors impairs the development of this corticostriatal plasticity, and disrupts the ability to learn neuroprosthetic skills
4. La LTD
Effet de la dépression synaptique
(baisse d’activité)
6465
La depression synaptique (synapses inactives)
entraine une diminution du nombre de synapses
66La taille des épines dendritiques informent sur leur niveau d’activité
Grosses = LTP = bcp de rec AMPA
Fines =LTD=peu de rec AMPA
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