Le calcium, un déclencheur moléculaire de la formation de la mémoire olfactive à long terme chez l'abeille : approches comportementale et transcriptomique
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Long-term memory formation is a neural process requiring synaptic modifications, gene transcription and de novo protein synthesis enabling long-term information storage. Among the different molecular actors involved in memory formation, calcium appears to play a central role. Indeed, its spatial and temporal regulation could allow calcium to play a crucial role in numerous nervous functions. Using behavioral, pharmacological and molecular approaches, this work focuses on the role of calcium and the expression of calcium-dependent genes involved in the formation of an olfactory long-term memory in the honeybee Apis mellifera. Our results revealed that 1) pharmacological buffering of intracellular calcium concentration ([Ca2+]i) during an associative conditioning in multiple trials induces a specific drop of memory performance at long-term; 2) conversely, during a one trial conditioning, a pharmacologically-induced [Ca2+]i increase triggers a specific enhancement of long-term memory, which is dependent on de novo protein synthesis; 3) the analysis of the transcriptomic results (microarray and quantitative RT-PCR) suggest that calcium regulates gene expression required for long-term memory formation. This work establishes the necessary and sufficient role of calcium in the establishment of long-term memory. The [Ca2+]i level during training would be a critical key triggering various molecular pathways leading to the regulation of target genes expression and de novo protein synthesis required for the long-term storage of information.
Abstract FR:
La formation de la mémoire à long terme requiert des modifications synaptiques, la transcription de gènes et la synthèse de protéines de novo permettant le stockage d'une information. Parmi les nombreux acteurs moléculaires impliqués dans ce processus, le calcium apparaît comme un élément clé. En effet, sa régulation spatio-temporelle lui permet de jouer un rôle crucial dans de nombreuses fonctions nerveuses. Utilisant des approches comportementales, pharmacologiques et moléculaires, ce travail de thèse est focalisé sur le rôle du calcium et l'expression de gènes impliqués dans la formation de la mémoire olfactive à long terme chez l'abeille Apis mellifera. Au cours de ce travail de thèse, nous avons observé que 1) pendant un conditionnement associatif en essais multiples le blocage pharmacologique de l'augmentation de la concentration intracellulaire de calcium ([Ca2+]i), induit spécifiquement une baisse des performances mnésiques à long terme ; 2) à l'inverse, pendant un conditionnement en un seul essai qui ne mène pas à la formation d'une mémoire à long terme, l'augmentation artificielle de la [Ca2+]i induit une augmentation spécifique des performances mnésiques à long terme, lesquelles sont dépendantes de la synthèse de novo de protéines ; 3) Une étude transcriptomique (puce à ADN et RT-PCR quantitative) suggère que le calcium régule l'expression de gènes requis pour la formation de la mémoire à long terme. En conclusion, nos résultats démontrent donc un rôle nécessaire et suffisant du calcium dans la formation de la mémoire olfactive à long terme chez l'abeille. Au niveau moléculaire, le niveau de la [Ca2+]i pendant l'apprentissage serait donc le second messager le plus important permettant le déclenchement de diverses voies moléculaires menant à la régulation de l'expression de gènes cibles requis pour le stockage à long terme d'une information