Mécanismes cellulaires et moléculaires de la mémoire

Cellular and molecular mechanisms of memory

Centre de Neurosciences Paris-Sud, CNRS UMR 8195, Université Paris-Sud XI, 91405 Orsay, France

Auteur correspondant : Serge Laroche, serge.laroche@u-psud.fr

Reçu : 30 Janvier 2010

Résumé

Il est maintenant largement démontré qu’une des caractéristiques fondamentales du cerveau est sa capacité d’exprimer des propriétés de modifiabilité fonctionnelle et structurale par des mécanismes de plasticité qui se trouvent au cœur de nos capacités d’apprentissage et de mémoire. On admet généralement qu’un mécanisme central de la formation des souvenirs repose sur des modifications acquises de la force synaptique et le remodelage des réseaux de neurones activés par l’apprentissage. De nombreuses études montrent qu’un des mécanismes de l’apprentissage et de la mémoire au niveau cellulaire repose sur une forme particulièrement durable de plasticité, connue sous le nom de potentialisation à long terme. Les étapes-clés de ces mécanismes de plasticité commencent à être identifiées. Elles nécessitent l’activation de récepteurs spécifiques et un ensemble de cascades d’activations moléculaires permettant la conversion des signaux extracellulaires en changements fonctionnels de la connectivité neuronale. On découvre aussi que la régulation rapide de programmes d’expression de nombreux gènes dans les neurones permet le remodelage durable des réseaux neuronaux à la base de la formation de traces mnésiques stables. Les avancées récentes dans la recherche des mécanismes cellulaires et moléculaires de la mémoire sont résumées.

Abstract

A defining characteristic of the brain is its remarkable capacity to undergo activity-dependent functional and morphological remodelling via mechanisms of plasticity that form the basis of our capacity to encode and retain memories. Today, it is generally accepted that one key neurobiological mechanism underlying the formation of memories reside in activity-driven modifications of synaptic strength and structural remodelling of neural networks activated during learning. The discovery and detailed report of the phenomenon generally known as long-term potentiation, a long-lasting activity-dependent form of synaptic strengthening, opened a new chapter in the study of the neurobiological substrate of memory in the vertebrate brain, and this form of synaptic plasticity has now become the dominant model in the search for the cellular bases of learning and memory. To date, the key events in the cellular and molecular mechanisms underlying synaptic plasticity and memory formation are starting to be identified. They require the activation of specific receptors and of several molecular cascades to convert extracellular signals into persistent functional changes in neuronal connectivity. Accumulating evidence suggests that the rapid activation of neuronal gene programs is a key mechanism underlying the enduring modification of neural networks required for the laying down of memory. The recent developments in the search for the cellular and molecular mechanisms of memory storage are reviewed.