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Nanoscale Analytical Methods to gain insight into the Initiation of Short-Term Memory

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Découvrir les mécanismes à l’origine de la mémoire à court terme

Des recherches révolutionnaires ont permis aux scientifiques de mieux comprendre certains des processus chimiques impliqués dans la formation de la mémoire à court terme. Cela pourrait un jour aboutir à de nouveaux traitements pour de nombreuses maladies, telles que la maladie d’Alzheimer.

Santé

La démence est la principale cause de dépendance et de handicap en Europe, touchant actuellement près de 10 millions de personnes. Sa prévalence devrait doubler d’ici 2030. La maladie d’Alzheimer est la forme la plus fréquente de démence. Le projet NAMISTMem, financé par l’UE, entendait étudier de façon plus détaillée la formation de la mémoire à court terme (STM pour «short-term memory»), et développer des méthodes analytiques pour permettre aux scientifiques de mieux comprendre les processus chimiques qui s’y opèrent. Cela pourrait aboutir potentiellement à de nouveaux traitements pour des maladies impliquant la mémoire et la cognition. Les neurones sont des cellules du cerveau dont la tâche principale consiste à transmettre des informations. Cette transmission peut avoir lieu de deux façons: électrique, par le biais de pores entre cellules, ou chimique, par la libération de neurotransmetteurs des vésicules. Ce processus de neurotransmission est appelé exocytose. «Notre objectif consistait à comprendre comment les modifications intracellulaires des lipides pourraient être liées aux maladies impliquant la mémoire et la cognition», explique Andrew Ewing, coordinateur du projet NAMISTMem et professeur au département de chimie et de biologie moléculaire de l’Université de Göteborg, en Suède. Les membranes cellulaires et vésiculaires sont composées de couches lipidiques. L’échange de lipides entre les membranes cellulaires et vésiculaires, en réponse à un stimulus, peut entraîner une modification dans le processus de neurotransmission. «Ceci, à son tour, peut déclencher à terme la formation de la STM», explique Andrew Ewing.

Comprendre la formation de la mémoire

À la pointe des neurosciences figure l’étude de l’influence des modifications lipidiques sur la dynamique membranaire durant le processus de neurotransmission. Pour ce faire, des méthodes analytiques capables de mesurer directement la force de neurotransmission à l’échelle unicellulaire et en temps réel s’avèrent nécessaires. «Dans des études antérieures, des lipides ont été ajoutés à des cultures cellulaires en dehors de la cellule, afin d’étudier les effets des lipides sur l’exocytose», poursuit Andrew Ewing. «Il n’était pas possible sur le plan analytique de restreindre ou d’isoler les mesures à l’intérieur de la cellule.» Le projet NAMISTMem, entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, a présenté une technique pionnière pour la nano-injection intracellulaire de différents phospholipides. Cela a permis à l’équipe de surveiller les effets de l’ingénierie des membranes sur la formation de la STM. Tout au long du projet, Mohaddeseh Amiri Aref, bénéficiaire d’une bourse Marie Skłodowska-Curie, a travaillé en étroite collaboration avec Andrew Ewing dans son laboratoire de pointe pour mener des analyses unicellulaires en temps réel. Ensemble, l’équipe du projet a conçu et mis en œuvre de nouvelles techniques pour surveiller l’effet des lipides intracellulaires sur le processus de neurotransmission.

Lutter contre les troubles neurodégénératifs

Le projet a démontré que l’analyse in vivo et en temps réel des modifications des lipides intracellulaires est possible, à l’aide de certaines des techniques développées. En outre, les travaux menés ont apporté de nouvelles preuves du rôle fondamental que jouent les lipides dans la modulation du processus de neurotransmission. Ces découvertes susciteront un grand intérêt chez les chercheurs travaillant dans le domaine de la chimie nanobioanalytique. Les analyses in vivo s’avéreront probablement essentielles dans la découverte de solutions pour traiter les troubles neurodégénératifs et la perte de la STM. «Le mécanisme moléculaire qui déclenche la formation de la STM est clairement attribué aux principaux symptômes des troubles neurodégénératifs et neurodéveloppementaux, tels que la maladie d’Alzheimer ou les troubles du spectre autistique», signale Andrew Ewing. «Nos conclusions pourraient faire le lien entre les processus exocytotiques et la STM.» Les plans pour l’avenir comprennent le développement d’une analyse in vivo pour étudier l’effet intracellulaire d’autres facteurs liés à la STM en ce qui concerne le processus de neurotransmission.

Mots‑clés

NAMISTMem, STM, maladie d’Alzheimer, neurones, cerveau, lipides, biologie, mémoire, démence

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