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Deux petits noyaux thalamiques pour se souvenir durablement d'un lieu

 

L'échange bidirectionnel d'informations entre les deux structures clé de la mémorisation à long terme d'une expérience, l'hippocampe et le néocortex, passe par un relai thalamique constitué des noyaux rhomboïde et reuniens. Lorsque ces deux noyaux sont lésés chez l'animal, le processus d'apprentissage d'une tâche de mémoire spatiale reste tout à fait normal, mais la mémorisation de cet apprentissage ne s'inscrit plus dans le temps, puisque le souvenir n'est conservé que pendant quelques jours. Ces résultats, publiés dans Journal of Neuroscience, ont été obtenus par une équipe du Laboratoire d'imagerie et de neurosciences cognitives (LINC, CNRS/Université de Strasbourg).

 

La conservation durable, éventuellement permanente, de nos expériences sous la forme de souvenirs nécessite un processus de consolidation, qui fait intervenir une structure cérébrale particulière, l'hippocampe. Le rôle de cette structure serait de « formater », à distance et par l'intermédiaire de connexions hippocampo-corticales, un certain nombre de modules neuronaux du néocortex, en particulier du cortex préfrontal. Cette opération, appelée « consolidation systémique », peut s'étaler sur plusieurs jours, voire plusieurs semaines.

La consolidation systémique implique un dialogue entre l'hippocampe et le néocortex, nécessitant des connexions bidirectionnelles entre ces deux structures. Pourtant, si une partie de l'hippocampe établit des connexions directes avec le cortex préfrontal, la réciproque n'est pas vraie. En fait, les connexions entre le cortex et l'hippocampe sont indirectes : elles utilisent, en guise de relai, deux petits noyaux du thalamus nommés rhomboïde et reuniens. Dans l'article publié dans Journal of Neuroscience, l'équipe dirigée par Jean-Christophe Cassel au LINC de Strasbourg a montré, chez le rat, que la lésion sélective de ces deux noyaux thalamiques pourrait compromettre la consolidation à long terme du souvenir d'un lieu et cela, sans affecter ni l'acquisition, ni le rappel récent de ce souvenir.

En utilisant un test basé sur l'apprentissage de l'emplacement d'un refuge invisible dans un bassin aquatique, une tâche fortement dépendante de l'hippocampe, les chercheurs ont d'abord démontré que les rats dont les deux noyaux thalamiques avaient été lésés pouvaient apprendre à localiser l'emplacement de ce refuge. De la même manière que les animaux au cerveau intact, ces rats étaient également capables de conserver le souvenir de cet emplacement jusqu'à cinq jours après la fin de l'apprentissage. Toutefois, vingt-cinq jours après l'apprentissage, les animaux lésés avaient oublié la localisation du refuge dans le bassin, à la différence des rats au cerveau intact. Les chercheurs ont par la suite démontré que chez des rats intacts ayant appris cette tâche vingt-cinq jours plus tôt, l'inactivation temporaire des deux noyaux thalamiques juste avant un test de rappel n'avait aucune incidence sur la capacité de ces animaux à retrouver le refuge, prouvant que l'effet des lésions touchait la consolidation à long terme du souvenir, mais non la capacité des animaux à récupérer ce souvenir.

Sur le plan fondamental, ces résultats démontrent pour la première fois le rôle spécifique des noyaux rhomboïde et reuniens dans la consolidation systémique des souvenirs sur le long terme. Sur le plan clinique, cette découverte contribue à une meilleure compréhension de certaines formes d'amnésies diencéphaliques, liées à des troubles du comportement alimentaire ou consécutives à des accidents vasculaires obstructifs ou hémorragiques affectant le thalamus.



 

Figure : A) Bassin utilisé pour tester l'apprentissage et la mémoire spatiale des rats. Une plateforme invisible est immergée juste sous la surface de l'eau. B) Localisation de la plateforme, symbolisée par un disque blanc au centre du quadrant orange. C) Tracés correspondant au trajet d'un rat lésé, testé 5 ou 25 jours après l'apprentissage. Pour ce test, la plateforme est retirée du bassin et la durée de l'essai est plafonnée à 60 secondes. Tandis que le déplacement du rat est focalisé sur l'emplacement antérieur de la plateforme à 5 jours, il est aléatoire à 25 jours. D) Temps (en secondes) passé par les rats témoins et les rats lésés dans le quadrant-cible où se trouvait la plate-forme pendant l'entraînement, 5 et 25 jours après la fin de l'apprentissage. Un déficit (*) se manifeste chez les rats lésés à 25 jours. © LINC, Jean-Christophe Cassel



 

En savoir plus

  • The ventral midline thalamus (reuniens and rhomboid nuclei) contributes to the persistence of spatial memory in rats, Michaël Loureiro, Thibault Cholvin, Joëlle Lopez, Nicolas Merienne, Asma Latreche, Brigitte Cosquer, Karine Geiger, Christian Kelche, Jean-Christophe Cassel, Anne Pereira de Vasconcelos, Journal of Neuroscience (2012), 32(29):9947-9959, doi:10.1523/JNEUROSCI.0410-12.2012.

 

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