Adam Ramsaran, The Hospital for Sick Children
Gagnant du Prix Marlene Reimer Brain Cerveau en tête de l’année, en tant que gagnant classé premier de 2023
Publication scientifique primée
Ramsaran AI, Wang Y, Golbabaei A, Aleshin S, De Snoo ML, Yeung BA, Rashid AJ, Awasthi A, Lau J, Tran LM, Ko SY, Abegg A, Duan LC, McKenzie C, Gallucci J, Ahmed M, Kaushik R, Dityatev A, Josselyn SA, & Frankland PW. (2023). A shift in the mechanisms controlling hippocampal engram formation during brain maturation. Science, 380(6644), 543-551.
Les mécanismes qui contrôlent la formation de la mémoire évoluent au fur et à mesure que le cerveau juvénile mûrit.
La capacité de mémoire épisodique (souvenirs d’événements vécus personnellement, y compris leur cadre ou contexte) se développe pendant l’enfance. On pense que le développement de la mémoire épisodique chez les enfants humains, et de la mémoire de type épisodique chez les animaux, reflète la maturation fonctionnelle de l’hippocampe, qui est une structure essentielle du réseau de mémoire épisodique du cerveau. Pourtant, les mécanismes neurobiologiques du développement de la mémoire de type épisodique dans l’hippocampe n’ont pas été étudiés. Dans cette étude, Adam Ramsaran et ses collègues ont découvert que, chez les souris, la mémoire de type épisodique (c’est-à-dire le fait de se souvenir non seulement de ce qui s’est passé, mais aussi de l’endroit où cela s’est passé) se développe entre les jours 20 et 24 de la période postnatale, sous l’effet de plusieurs changements cellulaires et moléculaires dépendant de l’âge qui affectent la façon dont les souvenirs sont représentés dans l’hippocampe.
Un engramme est une trace physique d’un souvenir localisé dans le cerveau, qui se réfère généralement à une population spécifique de neurones, ou ensemble de neurones, qui codent un souvenir donné. Conformément aux recherches précédentes, Ramsaran a constaté que les souvenirs de type épisodique chez les souris âgées (plus de 24 jours) étaient codés par des ensembles neuronaux d’engrammes épars dans la région CA1 de l’hippocampe, alors que les souvenirs pré-épisodiques spatialement imprécis chez les souris plus jeunes étaient codés par des engrammes denses. Ils ont démontré que ce changement dans la formation des engrammes hippocampiques est soutenu par la maturation des réseaux périneuronaux extracellulaires autour des interneurones inhibiteurs exprimant la parvalbumine. En d’autres termes, ils ont pu rétablir la formation d’engrammes denses et de mémoires spatiales précises chez les souris adultes en inhibant l’activité des interneurones à parvalbumine ou en interférant avec la stabilité des réseaux périneuronaux dans CA1. Ils ont également pu provoquer l’émergence précoce d’engrammes épars et la formation d’une mémoire de type épisodique chez des souris plus jeunes en accélérant la maturation des réseaux périneuronaux autour des interneurones dans le CA1.
Cette publication identifie plusieurs phénomènes nouveaux liés au développement de la mémoire.
Tout d’abord, alors que l’on pensait que le développement de la mémoire épisodique reflétait l’apparition de la fonction de mémoire de l’hippocampe, cette étude a démontré que la fonction de mémoire de l’hippocampe précède le développement de la mémoire de type épisodique. En d’autres termes, l’hippocampe immature prend en charge différents types de mémoire au début de la vie et ne se met pas en ligne pour prendre en charge la mémoire de type épisodique, comme on le pensait auparavant.
Deuxièmement, cette étude est la première à identifier des différences en fonction de l’âge dans la manière dont les engrammes de mémoire sont formés dans le cerveau. Ils ont identifié les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents à ces différences, qui peuvent être ciblés pour potentiellement inverser les déficiences de la mémoire de type épisodique chez les animaux affectés par le vieillissement ou les troubles du développement neurologique.
Troisièmement, les chercheurs ont identifié une augmentation de l’inhibition au cours du développement comme un facteur clé du développement de la mémoire de type épisodique. Cette augmentation de l’inhibition est soutenue par la maturation des réseaux périneuronaux de l’hippocampe dans la matrice extracellulaire. On sait que la maturation des réseaux périneuronaux dans le cortex cérébral entraîne des changements développementaux dans la sensation et la perception. Par conséquent, des mécanismes neurobiologiques similaires sont responsables du développement de la mémoire et des systèmes sensoriels. La maturation de la matrice extracellulaire et l’inhibition des circuits pourraient être des mécanismes à l’échelle du cerveau pour le développement du cerveau et du comportement.
À propos d’Adam Ramsaran
Adam Ramsaran a effectué cette recherche dans le cadre de sa thèse de doctorat dans le laboratoire de Paul Frankland à l’Hospital for Sick Children, associé à l’Université de Toronto. En tant que premier auteur de cette publication, il a développé les idées de l’étude, conçu et réalisé la plupart des expériences, analysé les données, produit des illustrations et rédigé l’article. Les superviseurs et les collaborateurs des laboratoires de Sheena Josselyn (Hospital for Sick Children) et d’Alexander Dityatev (Otto von Guericke University, Allemagne) ont participé à la plupart des étapes de l’étude. De nombreux coauteurs sont des étudiants de premier cycle et des étudiants en maîtrise en formation sous sa supervision, qui ont apporté à l’étude des contributions dignes d’être publiées.
Sources de financement
Cette étude a été financée par Brain Canada, les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), l’Université de Toronto, le SickKids Research Institute, la German Research Foundation, le German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE), les National Institutes of Health (NIH), le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), le Programme de bourses d’études supérieures de l’Ontario, le Programme de bourses d’études Trillium de l’Ontario et le Vector Institute.
