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Neural mechanisms of action learning in mouse models

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Les bases de l'apprentissage des compétences motrices

Que ce soit pour tenir une fourchette et un couteau ou faire du vélo, l'apprentissage d'une nouvelle compétence motrice peut s'avérer compliqué. La recherche est en train de comprendre les mécanismes responsables de cet apprentissage au niveau de la cellule neuronale.

Santé

L'apprentissage d'une nouvelle routine se compose d'une période initiale d'amélioration rapide suivie par l'acquisition plus graduelle des nouvelles compétences au fur et à mesure de l'automatisation du processus. Les scientifiques estiment que la zone du cerveau impliquée dans l'apprentissage de ces compétences est le striatum. On connait très peu de choses quant aux mécanismes neuronaux impliqués dans ce processus, c'est pourquoi le projet NEUROACTION («Neural mechanisms of action learning in mouse models»), financé par l'UE, a été lancé pour étudier l'activité cérébrale pendant l'apprentissage des compétences motrices en utilisant un modèle murin. Les chercheurs ont utilisé des protéines fluorescentes pour observer les circuits nerveux directs et indirects du striatum. Leurs travaux montrent qu'un apprentissage intensif s'accompagnait d'une plasticité de certaines régions spécifiques dans les circuits neuronaux du striatum dorsal. Les chercheurs ont également montré une augmentation de l'influx glutamatergique en fin d'apprentissage dans les voies neuronales indirectes. Le glutamate joue en général le rôle de neurotransmetteur excitateur et accroît la transmission des informations. Les souris devaient appuyer de plus en plus rapidement sur un levier pour recevoir leur récompense alimentaire. Plusieurs versions de cette routine ont été réalisées en la combinant à des manipulations optogénétiques (association de l'optique et de la génétique) afin d'identifier les voies impliquées dans l'apprentissage ou permettant d'effectuer une tache déjà acquise. Les chercheurs ont montré qu'une inhibition ou une simulation préalable de l'une ou l'autre des voies directes et indirectes altérait l'initiation de la séquence motrice. Par contre, une inhibition ou une stimulation des voies directes et indirectes du striatum postérieurement à l'initialisation de la séquence motrice entraînait deux effets, l'automatisation de la compétence et la formation de l'habitude. En appliquant une méthode mise au point pour enregistrer l'activité de différents types cellulaires, les chercheurs ont par ailleurs observé que différents neurones étaient actifs au cours des différentes phases de l'exécution motrice. La perte des compétences motrices représente un aspect essentiel de troubles comme la maladie de Parkinson ou celle d'Huntington. Les résultats obtenus par les partenaires du projet NEUROACTION permettront peut-être de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans ces maladies neurodégénératives.

Mots‑clés

Action, compétence, apprentissage, striatum, neuronal, activité cérébrale, moteur, plasticité, optogénétique, voies, troubles neurodégénératifs

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