Flexibilité du métabolisme énergétique du cerveau et dynamique des phases de mémoire – MetaFlex

Une question émergente en neurosciences est de savoir comment la régulation du métabolisme énergétique intervient dans les fonctions cérébrales de haut niveau. Il est actuellement admis que, contrairement aux organes périphériques, le cerveau ne présente pas de flexibilité quant à sa source primaire d’énergie ; ainsi, dans des conditions normales, le fonctionnement du cerveau utilise essentiellement du glucose. Sur la base de mes recherches récentes à l'interface entre la mémoire et le métabolisme énergétique, et d'un ensemble de données préliminaires, mon hypothèse est que le cerveau présente en réalité une flexibilité métabolique lors de la formation de la mémoire. La source primaire d’énergie (sucres ou lipides) et son allocation préférentielle aux neurones ou aux cellules gliales définissent un répertoire d'états métaboliques discrets. Chaque état métabolique, mis en œuvre suite à un apprentissage de manière dépendante du contexte, est spécifique d’un type de mémoire, définissant ainsi un « code métabolique » de la mémoire.
Les voies métaboliques étant très bien conservées au cours de l'évolution, ce projet utilisera comme Drosophila melanogaster, espèce pour laquelle j’ai une expertise de longue date en études comportementales et en imagerie cérébrale in vivo. Je propose:
1) de caractériser l’ensemble des états métaboliques sous-tendant les phases de mémoire, démontrant en particulier que les acides gras peuvent être utilisés comme source d'énergie par les neurones.
2) d'étudier le rôle de la signalisation par les dérivés réactifs de l'oxygène dans la formation de la mémoire à long terme.
3) de mettre en évidence un nouveau rôle des neuropeptides pour la mémoire, en tant que médiateurs des transitions entre les états métaboliques.
Ce projet permettra de reconsidérer plusieurs principes établis concernant le métabolisme énergétique du cerveau, et d’aboutir à un nouveau cadre conceptuel de la formation et la régulation de la mémoire.