La mémoire chez l’abeille

1. Rôle des récepteurs nicotiniquesdans différentes formes de mémoire chez l’abeille Apis mellifera-----Matthieu DACHERSous la direction de Monique Gauthier

2. La mémoire chez l’abeille • L’étude de la mémoire • Conservation d’informations = traces mnésiques • Nature de la trace (plasticité comportementale) • Support de la trace (plasticité nerveuse) • L’abeille : un modèle d’étude de la mémoire • Elle manifeste un comportement élaboré • Son cerveau peut être facilement étudié • Plusieurs protocoles de conditionnements

3. Le conditionnement olfactif

4. D’après Erber et al. 1998, JCPA 183 Le conditionnement mécanosensoriel

5. Formation et nature de la mémoire • Opérations de la mémoire Rappel Trace mnésique Apprentissage Consolidation

6. 3/5 essais d’apprentissage 1 essai d’apprentissage MMT (3 heures … et plus) MLT (à partir de 24 heures) Formation et nature de la mémoire • Opérations de la mémoire • Différentes phases de la mémoire

7. Pas de MLT sans NO Support neuronal de la trace mnésique • Le NO : dissociation de la MLT et de la MMT • NO spécifiquement requis pour MLT après un apprentissage en plusieurs essais Rappel Trace mnésique Apprentissage Consolidation

8. Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire • Principal neurotransmetteur excitateur • Récepteurs nicotiniques • Seraient constitués de plusieurs sous-unités ; 11 gènes • Récepteurs ionotropes • Couplage récepteurs nicotiniques/NO synthase

9. Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire • Récepteurs nicotiniques chez le vertébré • Deux catégories : insensibles/sensibles à l’α-bungarotoxine • Antagonistes nicotiniques = drogues interférant avec le fonctionnement du récepteur (MLA, DHE, mécamylamine) • Chez l’abeille • Pas d’informations chez l’adulte • Autres insectes : récepteurs classés par l’α-bungarotoxine

10. Mécamylamine Mécamylamine Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire Apprentissage olfactif en 1 essai : Rappel Trace mnésique Apprentissage Consolidation

11. Rôle de l’acétylcholine dans la mémoire Apprentissage olfactif en plusieurs essais ? Apprentissage mécanosensoriel ? Rappel ??? ??? Trace mnésique ??? Apprentissage Consolidation

12. Bilan et objectifs • Apprentissage mécanosensoriel peu étudié • Rôle des récepteurs nicotiniques dans l’apprentissage en plusieurs essais (formation de la MLT) ? • Lien avec le NO, implication dans la formation de la MLT ? Le but de ce travail est donc d’étudier le rôle des récepteurs nicotiniques et celui de la synthèse de NO dans la formation et le rappel de la mémoire lors d’un apprentissage mécanosensoriel.

13. 1 essai de conditionnement 2s 3 secondes de contiguïté Plaque métallique (5 secondes) Eau sucrée (5 secondes) Méthodologie : protocole • Conditionnement mécanosensoriel • Mesure du taux de réflexe d’extension du proboscis (REP) • Apprentissage : un ou plusieurs essais (intervalle 1 min) • Rappel 3h (MMT) ou 24h (MLT) après l’apprentissage

14. Méthodologie : traitement • Blocage pharmacologique • Injection globale (0,3/0,5 µl) dans l’hémolymphe de la tête • Antagonistes nicotiniques (α-bungarotoxine 1 µM, MLA 2 µM, mécamylamine 10 mM ou DHE 1mM) ou inhibiteur de la synthèse de NO (L-NAME 200 µM) • Contrôle par injection du solvant (solution saline), sauf L-NAME : énantiomère inactif (D-NAME, pas différent de la solution saline) • Concentrations utilisées sans effets sur la sensibilité au sucre ou l’extension du proboscis Diffusion dans tout le cerveau

15. Effet des drogues sur le rappel :Apprentissage en un essai(récupération de la MMT)

16. Rappel Apprentissage 10/15 min Délai variable (3h/24h) Injection Protocole pour l’étude du rappel

17. Mécamylamine et α-bungarotoxineRappels après 1 essai (MMT) La mécamylamine (pas l’α-bungarotoxine) bloque le rappel

18. MLA et DHERappels après 1 essai (MMT) Ces deux drogues nebloquent pas le rappel

19. L-NAMERappels après 1 essai (MMT) L’inhibition de la synthèse de NO nebloque pas le rappel

20. Effet des drogues sur le rappel :Apprentissage en plusieurs essais(récupération de la MMT et de la MLT)

21. Mécamylamine et α-bungarotoxineRappel 3h après plusieurs essais (MMT)

22. Mécamylamine et α-bungarotoxineRappel 24h après plusieurs essais (MLT) La mécamylamine (pas l’α-bungarotoxine) bloque le rappel

23. MLA et DHERappel 3h après plusieurs essais (MMT)

24. MLA et DHERappel 24h après plusieurs essais (MLT) Ces deux drogues ne bloquent pas le rappel

25. L-NAMERappel 3h après plusieurs essais (MMT)

26. L-NAMERappel 24h après plusieurs essais (MLT) L’inhibition de la synthèse de NO nebloque pas le rappel

27. Rappel mécanosensoriel : bilan • La mécamylamine bloque le rappel • Quels que soient les délais et le nombre d’essais • Les autres drogues n’ont pas d’effet • Ni les autres antagonistes nicotiniques, ni le L-NAME • Elles n’affectent pas la perception mécanosensorielle de la plaque ou les mouvements de l’antenne

28. Effet des drogues sur l’acquisition :Apprentissage en un essai(formation de la MMT)

29. Apprentissage Délai variable (3h/24h) 10/15 min Injection Rappel Protocole pour l’étude de l’acquisition

30. Mécamylamine et α-bungarotoxineApprentissage en 1 essai (MMT) La mécamylamine bloque l’apprentissage en 1 essai, mais pas la consolidation ; l’α-bungarotoxine n’a pas d’effet

31. MLA et DHEApprentissage en 1 essai (MMT) Ces deux drogues n’affectent pas l’apprentissage en 1 essai

32. L-NAMEApprentissage en 1 essai (MMT) Le L-NAME n’affecte pas l’apprentissage en 1 essai

33. Effet des drogues sur l’acquisition :Apprentissage en plusieurs essais(formation de la MMT et de la MLT)

34. Mécamylamine et α-bungarotoxineApprentissage en plusieurs essais (MMT et MLT) L’α-bungarotoxine bloque spécifiquement la formation de la MLT, tandis que la mécamylamine n’a pas d’effet sur la MLT

35. MLA et DHEApprentissage en plusieurs essais (MMT et MLT) Le MLA bloque spécifiquement la formation de la MLT, tandis que la DHE n’a pas d’effet

36. L-NAMEApprentissage en plusieurs essais (MMT et MLT) La synthèse de NO est nécessaire à la formation de la MLT

37. Bilan pour l’acquisition • Apprentissage en 1 essai • Bloqué par la mécamylamine • Pas d’effet des autres drogues • Apprentissage en plusieurs essais • MLA, α-bungarotoxine et L-NAME : bloquent formation MLT • Mécamylamine sans effet sur la MLT (donc elle n’affecte pas la perception mécanosensorielle de la plaque ou les mouvements de l’antenne)

38. Conclusions • Mêmes résultats pour l’apprentissage olfactif • Dissociation de différentes formes de mémoire • Mécamylamine : une seule stimulation (apprentissage en un essai, rappel) • α-bungarotoxine, MLA et L-NAME :plusieurs stimulations (formation de la MLT) • Différents récepteurs nicotiniques • Couplage des récepteurs nicotiniques avec la NO-synthase

39. Hypothèse explicative • Questions soulevées • Nature du lien avec la NO synthase ? • Plusieurs stimulations pour la MLT ?

40. Perspectives • Le support de la mémoire • Caractérisation des récepteurs nicotiniques chez l’adulte (aux niveaux moléculaire et pharmacologique) • Neuroanatomie fonctionnelle (injections locales) • La nature de la trace mnésique • Autres formes d’apprentissage (aversif, vol libre) et apprentissages non-élémentaires

41. Merci aux membres du groupe abeille du CRCA Travaux financés par l’AMOPA, le Ministère de l’agriculture et l’Université Toulouse III Merci de votre attention

42. Image obtenue par R. Brandt