via l'amygdale
3.3.3.5. Etude de plasticité synaptique
3.3.3.5.1. Mise en évidence
Si l'amygdale est impliquée dans le stockage de la trace de l'apprentissage et que la trace se fait par des processus de PLT, alors l'amygdale devrait posséder toute la machinerie cellulaire nécessaire à la PLT et l'on devrait pouvoir l'induire artificiellement. De plus, on devrait pouvoir détecter des phénomènes de facilitation synaptique naturelle dans l'amygdale suite à l'apprentissage de peur conditionnée. Dans ce paragraphe, nous verrons qu'il est possible d'induire de la PLT dans l'amygdale par différentes approches, sur tranche, sur animal anesthésié et sur animal vigile.
Tout d'abord, sur tranches, il est possible d'obtenir de la PLT dans l'amygdale, notamment dans le LA. Ainsi, la stimulation de la capsule externe par laquelle est véhiculée l'information du cortex auditif vers le LA, entraîne des phénomènes de PLT dans ce noyau (Chapman, Kairiss, Keenan et Brown, 1990; Huang et Kandel, 1998; Watanabe, Ikegaya, Saito et Abe, 1995). Par ailleurs, la stimulation à haute fréquence du cortex ou du thalamus auditif y induit également de la PLT (Huang, Martin et Kandel, 2000; Weisskopf, Bauer et LeDoux, 1999). Cette plasticité dans le LA est, selon les études, dépendante (Huang et Kandel, 1998) ou non des récepteurs NMDA, mais serait dépendant de récepteurs cholinergiques muscariniques (Watanabe, Ikegaya, Saito et Abe, 1995) ou de canaux calcium dépendants du voltage de type L (Shinnick-Gallagher, McKernan, Xie et Zinebi, 2003; Weisskopf, Bauer et LeDoux, 1999). Le type de récepteurs impliqués dans la PLT du LA n'est encore pas défini clairement.
Il est par ailleurs possible d'étudier la PLT sur tranches provenant d'animaux conditionnés et d'étudier les effets du conditionnement sur l'excitabilité de la structure. Ainsi, sur ces animaux, le seuil de déclenchement des courants post-synaptiques excitateurs dans le LA par stimulation électrique de ses afférences (thalamus, cortex auditif ou capsule interne par laquelle est véhiculée l'information du thalamus auditif vers le LA) est abaissé (McKernan et Shinnick-Gallagher, 1997; Tsvetkov, Carlezon, Benes, Kandel et Bolshakov, 2002; Zinebi et collaborateurs, 2003). Cette plasticité impliquerait à la fois des récepteurs NMDA et AMPA (McKernan et Shinnick-Gallagher, 1997), et serait due à une modification du taux de sécrétion de neurotransmetteurs de l'élément présynaptique de la synapse et une modification
postsynaptique des récepteurs NMDA (Tsvetkov, Carlezon, Benes, Kandel et Bolshakov, 2002; Zinebi et collaborateurs, 2003).
Sur l'animal entier anesthésié, la stimulation des afférences de l'amygdale entraîne également des phénomènes de plasticité dans cette structure. Il est ainsi possible de mettre en évidence de la PLT dans le BL par stimulation de la formation hippocampique (Maren et Fanselow, 1995) ou du cortex entorhinal (Yaniv, Schafe, LeDoux et Richter-Levin, 2001). Dans le LA, la plasticité s'observe suite à la stimulation du thalamus auditif (Clugnet et LeDoux, 1990; Yaniv, Schafe, LeDoux et Richter-Levin, 2001). Ces données laissent supposer que le LA, cible du thalamus qui traite des informations unimodales, sert d'interface pour des représentations d'informations relativement simples alors que le BL sert d'interface amygdalienne pour le traitement d'informations de stimuli complexes de par ses connexions à l'hippocampe (Yaniv, Schafe, LeDoux et Richter-Levin, 2001). Ces auteurs en concluent donc que la plasticité résultant du traitement d'informations simples ou complexes implique des noyaux différents.
Enfin, chez l'animal en comportement, la stimulation à haute fréquence du thalamus ou du cortex auditif qui se projettent que le LA induit une PLT dans ce noyau (Doyère, Schafe, Sigurdsson et LeDoux, 2003). Par ailleurs, la mesure des potentiels évoqués sonores naturels dans le LA montre une augmentation de l’amplitude suite au conditionnement (Rogan, Staubli et LeDoux, 1997). Il existe donc la mise en place d’une plasticité naturelle induite par apprentissage dans ce noyau.
L'ensemble de ces données indique qu'il existe dans l'amygdale, et particulièrement dans le LA (Blair, Schafe, Bauer, Rodrigues et LeDoux, 2001), toute la machinerie cellulaire pour permettre des phénomènes de plasticité. Cela conforte l'idée que la PLT est un bon candidat de mécanisme cellulaire sous-tendant les associations entre SC et SI au cours du conditionnement de peur (Martin, Grimwood et Morris, 2000; Martin et Morris, 2002).
3.3.3.5.2. Approche pharmacologique de la plasticité
synaptique
Pour confirmer l'idée que la PLT ait un rôle fonctionnel dans la mise en mémoire d'une information, l'application de substances empêchant sa mise en place devrait empêcher l'apprentissage. D'après les théories actuelles, les récepteurs NMDA joue un rôle primordial dans la plasticité synaptique (pour revue, voir Maren, 1999b). Ainsi, l'injection d'acide
aminophosphonovalérique un antagoniste compétitif des récepteurs NMDA bloque l'acquisition et l'expression de l'apprentissage. Ces données montrent donc que ces récepteurs jouent un rôle fonctionnel au moment de l'acquisition (Bauer, Schafe et LeDoux, 2002; Goosens et Maren, 2003; Lee et Kim, 1998; Miserendino, Sananes, Melia et Davis, 1990) et de l'expression de l'apprentissage de peur conditionnée (Fendt, 2001; Lee, Choi, Brown et Kim, 2001; Lee et Kim, 1998; Lindquist et Brown, 2004). Par ailleurs, les récepteurs NMDA ne seraient pas les seuls types de récepteurs impliqués dans l'apprentissage de peur conditionnée. Ainsi, comme cela a été proposé sur tranches (Weisskopf, Bauer et LeDoux, 1999), les canaux calcium dépendants du voltage de type L semblent également être de bons candidats. A l'aide d'injections d'antagonistes spécifiques, Bauer, Schafe et LeDoux (2002) ont mis en évidence la coexistence de l'implication des récepteurs NMDA et des canaux calcium dépendants du voltage de type L dans l'acquisition de l'apprentissage. Ce dernier type de récepteurs serait également impliqués dans l'expression (Shinnick-Gallagher, McKernan, Xie et Zinebi, 2003) et l'extinction (Cain, Blouin et Barad, 2002; Cain, Godsil, Jami et Barad, 2005) de l'apprentissage. Toutefois, l'implication des canaux calcium dépendants du voltage de type L aux différents moments de l'apprentissage est encore sujet à débat puisque selon les études, l'importance constatée n'est pas la même. Par exemple, Cain, Blouin et Barad (2002) ne montrent pas de conséquences de l'injection d'antagoniste de ce récepteur lors de l'acquisition et l'expression mais seulement lors de l'extinction.
L'activation des récepteurs NMDA dans l'amygdale au cours du conditionnement n'est que la première étape de la mise en place de PLT (pour revue, voir Maren, 2001, 2005; Rosen 2004). Cette activation permettrait l'entrée de calcium, ce qui déclencherait alors des cascades de réactions biochimiques (pour revue, voir Martin, Grimwood et Morris, 2000). De nombreuses études ont mis en évidence que la consolidation de la peur conditionnée s'accompagne de phosphorylation de différentes kinases et d'un facteur de transcription qui permet la synthèse protéique, l'élément protéique de liaison à l'AMP cyclique ou CREB (de l'acronyme anglais cyclic AMP response element binding protein) (Atkins, Selcher, Pertaitis, Trzaskos et Sweatt, 1998; Schafe et collaborateurs, 2000). Cette cascade de réactions dans l'amygdale aurait pour rôle de consolider la mémoire nouvellement formée et de la stocker en mémoire à long terme, via la synthèse de nombreuses protéines. Chacune des différentes étapes est nécessaire à la consolidation normale puisque l'inhibition de chacune des différentes kinases de la chaîne, avant ou peu après le conditionnement, perturbe l'acquisition normale de l'apprentissage et son stockage à long-terme, sans affecter la mémoire à court terme, non dépendante de synthèses protéiques (Goosens, Holt et Maren, 2000; Lin et
collaborateurs, 2001; Rodrigues, Schafe et LeDoux, 2004; Schafe et collaborateurs, 2000; Schafe et LeDoux, 2000). Ainsi, l'injection d'inhibiteurs de synthèse de protéines dans l'amygdale peu après un conditionnement, empêche la rétention à long-terme de l'apprentissage (Maren, Ferrario, Corcoran, Desmond et Frey, 2003; Nader, Schafe et LeDoux, 2000; Schafe et LeDoux, 2000).
L'ensemble de ces données montre in vitro et in vivo que le LA est le lieu de plasticité soit induite artificiellement, soit observée suite à l'apprentissage de peur conditionnée et que cette plasticité est impliquée dans différentes phases de l'apprentissage.