Analyse Intégrée de la Dynamique des Phases de Mémoire Olfactive chez la Drosophile – MemoDynam

Comment les différentes formes de mémoire sont-elles encodées dans le cerveau ? Les modèles mammifères récents montrent que des systèmes distincts anatomiquement co-existent, traitant chacun un des aspects de la mémoire. Ces systèmes ne sont pas indépendants, mais interagissent dynamiquement. Un des défis majeurs que doit affronter les chercheurs dans ce domaine est de définir les liens entre les différents niveaux d'organisation du système nerveux, des molécules aux cellules, puis aux réseaux de neurones et aux systèmes de mémoire, et d'expliquer comment émergent les fonctionnalités globales du cerveau. Dans ce cadre la Drosophile présente des avantages majeurs car les outils de la génétique moléculaire permettent de relier causalement ces différents niveaux d'organisation, en particulier lors d'études in vivo (études comportementales chez des mouches mutantes ou normales ; blocage transitoire de neurones spécifiques ; imagerie cérébrale…). Depuis quelques années, notre équipe a fait d'importantes découvertes puisqu'elle a identifié un centre de la mémoire à long terme (MLT) chez la Drosophile (Pascual and Preat, 2001 Science), et montré que les deux formes de mémoires consolidées de la drosophile, la mémoire résistante à l'anesthésie (MRA) et la MLT, sont exclusives (Isabel et al., 2004 Science). Notre équipe a aussi caractérisé plusieurs gènes impliqués dans la formation de la MLT, et dont l'expression est régulée après conditionnement pour la MLT (Comas et al., 2004 Nature; Didelot et al., 2006 Science). Enfin nous avons montré que le cerveau de drosophile est asymétrique, et que cette asymétrie est nécessaire au maintien de la MLT (Pascual et al., 2004 Nature). Nous projetons d'intégrer les différents niveaux impliqués dans la formation, la consolidation et la restitution de la mémoire olfactive, en utilisant en particulier les techniques récentes d'imagerie cérébrale. Nous avons 5 objectifs principaux: 1) Nous avons montré récemment que la dopamine joue un rôle clé dans la transformation de la mémoire à court terme (MCT) en MLT (Isabel et al., non publié). Nous analyserons comment la dopamine régule l'activité des corps pédonculés, centre de la mémoire olfactive. Nous analyserons en particulier comment la dopamine et le récepteur DAMB contrôlent la transition entre MCT et MLT. Dans ce but nous avons introduit une sonde dans la drosophile qui permet d'enregistrer in vivo l'activité de la protéine kinase A (PKA), un effecteur en aval du récepteur DAMB. 2) L'identification de nouveaux mutants de MRA devrait nous aider à comprendre comment les deux mémoires consolidées interagissent. Un crible que nous avons réalisé récemment au laboratoire ne nous a pas permis d'isoler de nouveaux gènes impliqués dans la formation de la MRA. Nous proposons d'utiliser une nouvelle approche pour isoler des mutants de MRA. Un succès contribuerait de façon importante à la compréhension de la dynamique des phases de mémoire, en démontrant que la MRA agit comme un verrou contrôlant la transition la MCT à la MLT. 3) Nous avons réalisé une étude des modifications du transcriptome après conditionnement pour la MLT. 112 gènes ont été identifiés. Nous comptons caractériser plusieurs voies impliquées dans la MLT. Nous étudierons l'expression de plusieurs gènes dans le cerveau te nous quantifierons l'expression chez des mouches naïves et entraînées pour la MLT. Nous analyserons la MLT des mouches pour lesquelles l'expression de ces mêmes gènes sera inhibée par ARN-interférence. 4) Nous utilisons des sondes calciques codées génétiquement pour imager les changements d'activité du cerveau liés à la formation de la mémoire. Notre équipe s'est équipée d'un microscope biphotonique maintenant fonctionnel. Nous étudierons comment les différents réseaux neuronaux impliqués dans la mémorisation interagissent en visualisant l'activité d'un ensemble neuronal tout en bloquant l'activité d'un autre ensemble avec la protéine inhibitrice shibire. En particulier nous ch