Irradiation et gènes cérébraux 06.10.2015

Quand on parle des processus moléculaires qui assurent l'enregistrement de l'information dans le cerveau, on entend généralement que l'activité de certains gènes est renforcée dans les cellules nerveuses. On sait que lors de la formation de la mémoire, de nouvelles connexions sont établies entre les neurones, de nouvelles synapses apparaissent, grâce auxquelles des chaînes neuronales supplémentaires se forment - la base matérielle de la mémoire. Pour qu'une synapse apparaisse, il est nécessaire que des protéines spéciales apparaissent, donc la conclusion suggère que les gènes doivent également fonctionner plus activement - cela est confirmé par de nombreuses expériences.

Cependant, cela pourrait aussi être l'inverse : des chercheurs de l'Université nationale de Séoul ont découvert que dans l'hippocampe de la souris, l'un des principaux centres de mémoire du cerveau, l'activité génétique s'estompe lorsque la mémoire est écrite. Les neuroscientifiques ont développé chez les animaux l'habitude d'avoir peur de certains environnements : lorsqu'une souris se trouvait dans une cage spéciale, elle était choquée ; puis, lorsqu'elle est de nouveau entrée dans cette cage, la peur s'est "rallumée" d'elle-même, sans aucun stimulus - en d'autres termes, les mécanismes de mémorisation et d'apprentissage ont fonctionné.

Pour savoir ce qui se passait dans la cuisine moléculaire du cerveau, des animaux ont été analysés pour déterminer l'ensemble et la quantité d'ARN dans les cellules de l'hippocampe, et pas seulement l'ARN, mais précisément ceux qui étaient impliqués dans la production de protéines, sur lesquelles des machines de synthèse de protéines , ribosomes, assis. Et les molécules ont été analysées non pas du tout après que la souris se soit souvenue de quoi avoir peur, mais après 5, 10, 30 minutes et quatre heures après les "séances de peur" - une telle expérience a permis de voir la dynamique des changements moléculaires.

L'activité des gènes peut être évaluée par deux processus, la transcription et la traduction. Au premier stade, au stade de la transcription, une copie d'ARN est retirée de l'ADN, respectivement, plus d'ARN est synthétisé sur les gènes actifs et moins sur les gènes inactifs. Au deuxième stade, le stade de la traduction, les molécules de protéines sont synthétisées sur l'ARN : plus de protéines sont synthétisées sur les ARN actifs, moins sur les inactifs (c'est-à-dire ici, à proprement parler, nous entendons l'activité de l'ARN). Les scientifiques ont pu "attraper" 104 gènes, dont l'activité à différents moments variait assez fortement au niveau de la transcription ou de la traduction. Pendant les 10 premières minutes, la synthèse de nouveaux ARN sur les gènes est restée la même, ils ne sont pas devenus plus ou moins (c'est-à-dire que l'intensité de la transcription n'a pas changé), ce qui ne pouvait pas être dit de la traduction, c'est-à-dire de la synthèse de molécules de protéines sur l'ARN - ici, les changements se sont produits immédiatement. (Ce qui n'est pas surprenant : la synthèse des protéines répond plus rapidement que la synthèse de l'ARN aux conditions environnementales changeantes et aux besoins cellulaires.) En général, la transcription a rattrapé la traduction 30 minutes après la séance d'entraînement.

La principale surprise était de savoir en quoi consistaient exactement les changements : l'activité de nombreux gènes a chuté. Déjà cinq minutes plus tard, le taux de synthèse des protéines codées par plus de la moitié des gènes affectés par les changements a ralenti. Après une demi-heure, 31 types d'ARN sur 42 sont devenus silencieux, après quatre heures, la traduction s'est arrêtée dans 48 sur 55. L'inhibition était stable, en ce sens que les ARN sur lesquels la synthèse des protéines s'est arrêtée après une demi-heure ont continué à être silencieux. .

Les auteurs des travaux notent que l'activité de plus de la moitié de ces gènes dépendait d'une molécule appelée récepteur alpha des œstrogènes ESR1 : moins elle était synthétisée, moins tous les autres l'étaient. Si le niveau d'ESR1 était augmenté artificiellement, cela avait un effet correspondant à la fois sur la dynamique des autres molécules et sur la capacité des souris à se souvenir de ce dont elles devraient avoir peur. Un effet similaire a été observé avec le gène Nrsn1 : si la synthèse protéique sur l'ARN du gène Nrsn1 était stimulée, les animaux apprenaient moins bien. Autrement dit, les chercheurs ont non seulement trouvé un effet moléculaire étrange, mais l'ont également corrélé avec des changements cognitifs.

Pourquoi il faut désactiver la synthèse d'un assez grand nombre de protéines pour former une mémoire, personne ne le sait jusqu'à présent, mais le fait en lui-même est si remarquable que, évidemment, les biologistes feront tout pour découvrir les fonctions de ces gènes dès que possible. Selon une version, leur rôle est d'empêcher le cerveau de se souvenir d'absolument tout, autrement dit, ils jouent le rôle d'un fusible qui nous protège de la surcharge d'informations. Et lorsqu'il est nécessaire de vraiment se souvenir de quelque chose, ces gènes doivent être désactivés.