L'une des fonctions essentielles de notre cerveau est de stocker des informations dans la mémoire. Les recherches sur le nématode C. elegans éclairent le fonctionnement de la mémoire.
Les scientifiques étudient la mémoire depuis des décennies, mais sa base moléculaire reste partiellement mystérieuse. En étudiant le ver rond C. elegans, nous avons découvert le rôle clé d'une petite molécule de signalisation, la Neuromedin U, dans le rappel des souvenirs.
Apprendre de l'expérience est crucial : face à une situation similaire, nous ajustons nos choix et comportements. Cela vaut pour les expériences positives comme négatives. Si une nourriture vous a rendu malade, vous l'éviterez par la suite. De même pour les situations inconfortables passées. Ces associations se forment via la communication neuronale par des molécules de signalisation, dont le neuropeptide Neuromedin U. Bien que soupçonné d'importance pour l'apprentissage humain, son rôle précis était inconnu. Dans ma thèse doctorale dirigée par Isabel Beets et Liliane Schoofs à la KU Leuven, j'ai élucidé son effet dans le « mini-cerveau » de Caenorhabditis elegans (C. elegans).
Le cerveau humain, avec ses milliards de neurones, complique l'étude de l'apprentissage et de la mémoire. Celui de C. elegans, limité à 302 neurones, produit pourtant des molécules similaires à celles humaines. Ainsi, ces études révèlent des mécanismes communs. De plus, ce ver apprend des expériences antérieures, associant stimuli environnementaux à des événements négatifs.
C. elegans choisit entre environnements salés ou non. Naturellement attiré par le sel (associé à la nourriture), il l'évite après exposition sans nourriture, illustrant un apprentissage pavlovien.
Les vers sont attirés par le sel, lié à la nourriture. Sans nourriture, ils forment une association négative et préfèrent un milieu pauvre en sel – un conditionnement pavlovien observé dès la fin du XIXe siècle par Ivan Pavlov chez les chiens.
Nous avons montré que ce processus est régulé par la Neuromedin U. Les vers sans cette molécule ne se souviennent pas du sel comme négatif. En la restaurant dans des neurones spécifiques, nous avons identifié son rôle messager entre cellules sensorielles au sel. Bloquer sa libération empêche le rappel de la mémoire négative : les vers apprennent mais « oublient » l'association. Ainsi, la Neuromedin U convertit les expériences en souvenirs actionnables.
Manipulation génétique illuminant les neurones producteurs de Neuromedin U, pour observer leur réponse au sel.
Ce rôle spécifique de la Neuromedin U suggère l'implication d'autres neuropeptides dans la mémoire. Présente chez de nombreux animaux, y compris humains, elle ouvre des pistes pour comprendre les souvenirs négatifs, influençant anxiété et dépression. Mieux cerner ces bases moléculaires éclaire le cerveau humain.
Étude publiée dans Nature Communications : https://www.nature.com/articles/s41467-020-15964-9
Financée par le Conseil européen de la recherche (Grant 340318), la Research Foundation - Flanders (FWO) et la KU Leuven (C14/15/049).
