Rôle des récepteurs nicotiniquesdans différentes formes de mémoire

chez l’abeille Apis mellifera-----

Matthieu DACHER

Sous la direction de Monique Gauthier

La mémoire chez l’abeille

• L’étude de la mémoire– Conservation d’informations = traces mnésiques– Nature de la trace (plasticité comportementale)– Support de la trace (plasticité nerveuse)

• L’abeille : un modèle d’étude de la mémoire– Elle manifeste un comportement élaboré– Son cerveau peut être facilement étudié– Plusieurs protocoles de conditionnements

Le conditionnement olfactif

Le conditionnement mécanosensoriel

D’après Erber et al. 1998, JCPA 183

• Opérations de la mémoire

Formation et nature de la mémoire

Apprentissage Trace mnésiqueConsolidation

Rappel

• Différentes phases de la mémoire

Formation et nature de la mémoire

• Opérations de la mémoire

1 essai d’apprentissage

MMT (3 heures … et plus)

3/5 essais d’apprentissage

MLT (à partir de 24 heures)

• Le NO : dissociation de la MLT et de la MMT– NO spécifiquement requis pour MLT après un

apprentissage en plusieurs essais

Support neuronal de la trace mnésique

Apprentissage Trace mnésiqueConsolidation

Rappel

Pas de MLT sans NO

• Principal neurotransmetteur excitateur

• Récepteurs nicotiniques– Seraient constitués de plusieurs sous-unités ; 11

gènes– Récepteurs ionotropes– Couplage récepteurs nicotiniques/NO synthase

Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire

Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire

• Récepteurs nicotiniques chez le vertébré– Deux catégories : insensibles/sensibles à l’α-bungarotoxine– Antagonistes nicotiniques = drogues interférant avec le

fonctionnement du récepteur (MLA, DHE, mécamylamine)

• Chez l’abeille– Pas d’informations chez l’adulte– Autres insectes : récepteurs classés par l’α-bungarotoxine

Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire

Apprentissage Trace mnésiqueConsolidation

Rappel

Apprentissage olfactif en 1 essai :

Mécamylamine

Mécamylamine

Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire

Apprentissage Trace mnésiqueConsolidation

Rappel

Apprentissage olfactif en plusieurs essais ?

Apprentissage mécanosensoriel ?

??????

???

Bilan et objectifs

• Apprentissage mécanosensoriel peu étudié• Rôle des récepteurs nicotiniques dans l’apprentissage

en plusieurs essais (formation de la MLT) ?• Lien avec le NO, implication dans la formation de la

MLT ?Le but de ce travail est donc d’étudier le rôle des

récepteurs nicotiniques et celui de la synthèse de NO dans la formation et le rappel de la mémoire lors d’un

apprentissage mécanosensoriel.

• Conditionnement mécanosensoriel– Mesure du taux de réflexe d’extension du proboscis (REP)– Apprentissage : un ou plusieurs essais (intervalle 1 min)– Rappel 3h (MMT) ou 24h (MLT) après l’apprentissage

1 essai de conditionnement

2s

3 secondes de contiguïté

Plaque métallique (5 secondes)

Eau sucrée (5 secondes)

Méthodologie : protocole

• Blocage pharmacologique– Injection globale (0,3/0,5 µl) dans l’hémolymphe de la

tête– Antagonistes nicotiniques (α-bungarotoxine 1 µM,

MLA 2 µM, mécamylamine 10 mM ou DHE 1mM) ou inhibiteur de la synthèse de NO (L-NAME 200 µM)

– Contrôle par injection du solvant (solution saline), sauf L-NAME : énantiomère inactif (D-NAME, pas différent de la solution saline)

– Concentrations utilisées sans effets sur la sensibilité au sucre ou l’extension du proboscis

Méthodologie : traitement

Diffusion dans tout le cerveau

Effet des drogues sur le rappel : Apprentissage en un essai(récupération de la MMT)

Protocole pour l’étude du rappel

RappelApprentissage

Délai variable(3h/24h)

Injection

10/15 min

Mécamylamine et α-bungarotoxineRappels après 1 essai (MMT)

La mécamylamine (pas l’α-bungarotoxine) bloque le rappel

MLA et DHERappels après 1 essai (MMT)

Ces deux drogues ne bloquent pas le rappel

L-NAMERappels après 1 essai (MMT)

L’inhibition de la synthèse de NO ne bloque pas le rappel

Effet des drogues sur le rappel : Apprentissage en plusieurs essais

(récupération de la MMT et de la MLT)

Mécamylamine et α-bungarotoxineRappel 3h après plusieurs essais (MMT)

Mécamylamine et α-bungarotoxineRappel 24h après plusieurs essais (MLT)

La mécamylamine (pas l’α-bungarotoxine) bloque le rappel

MLA et DHERappel 3h après plusieurs essais (MMT)

MLA et DHERappel 24h après plusieurs essais (MLT)

Ces deux drogues ne bloquent pas le rappel

L-NAMERappel 3h après plusieurs essais (MMT)

L-NAMERappel 24h après plusieurs essais (MLT)

L’inhibition de la synthèse de NO ne bloque pas le rappel

Rappel mécanosensoriel : bilan

• La mécamylamine bloque le rappel– Quels que soient les délais et le nombre d’essais

• Les autres drogues n’ont pas d’effet– Ni les autres antagonistes nicotiniques, ni le L-NAME– Elles n’affectent pas la perception mécanosensorielle

de la plaque ou les mouvements de l’antenne

Effet des drogues sur l’acquisition : Apprentissage en un essai

(formation de la MMT)

Protocole pour l’étude de l’acquisition

Injection

Apprentissage RappelDélai variable (3h/24h)10/15 min

Mécamylamine et α-bungarotoxineApprentissage en 1 essai (MMT)

La mécamylamine bloque l’apprentissage en 1 essai, maispas la consolidation ; l’α-bungarotoxine n’a pas d’effet

MLA et DHEApprentissage en 1 essai (MMT)

Ces deux drogues n’affectent pas l’apprentissage en 1 essai

L-NAMEApprentissage en 1 essai (MMT)

Le L-NAME n’affecte pas l’apprentissage en 1 essai

Effet des drogues sur l’acquisition : Apprentissage en plusieurs essais(formation de la MMT et de la MLT)

Mécamylamine et α-bungarotoxineApprentissage en plusieurs essais (MMT et MLT)

L’α-bungarotoxine bloque spécifiquement la formation de laMLT, tandis que la mécamylamine n’a pas d’effet sur la MLT

MLA et DHEApprentissage en plusieurs essais (MMT et MLT)

Le MLA bloque spécifiquement la formation de la MLT, tandisque la DHE n’a pas d’effet

L-NAMEApprentissage en plusieurs essais (MMT et MLT)

La synthèse de NO est nécessaire à la formation de la MLT

Bilan pour l’acquisition

• Apprentissage en 1 essai– Bloqué par la mécamylamine– Pas d’effet des autres drogues

• Apprentissage en plusieurs essais– MLA, α-bungarotoxine et L-NAME : bloquent formation MLT– Mécamylamine sans effet sur la MLT (donc elle n’affecte

pas la perception mécanosensorielle de la plaque ou les mouvements de l’antenne)

Conclusions

• Mêmes résultats pour l’apprentissage olfactif

• Dissociation de différentes formes de mémoire– Mécamylamine : une seule stimulation (apprentissage

en un essai, rappel)– α-bungarotoxine, MLA et L-NAME : plusieurs stimulations

(formation de la MLT)– Différents récepteurs nicotiniques– Couplage des récepteurs nicotiniques avec la NO-

synthase

Hypothèse explicative

• Questions soulevées– Nature du lien avec la NO synthase ?– Plusieurs stimulations pour la MLT ?

Perspectives

• Le support de la mémoire– Caractérisation des récepteurs nicotiniques chez

l’adulte (aux niveaux moléculaire et pharmacologique)

– Neuroanatomie fonctionnelle (injections locales)

• La nature de la trace mnésique– Autres formes d’apprentissage (aversif, vol libre) et

apprentissages non-élémentaires

Merci aux membres du groupe abeille du CRCA

Travaux financés par l’AMOPA, le Ministère de l’agriculture et l’Université Toulouse III

Merci de votre

attention

Image obtenue par R. Brandt