18.10: Potentialisation à long terme
La potentialisation à long terme, ou LTP, est l’un des moyens par lesquels la plasticité synaptique — les changements dans la force des synapses chimiques — peut se produire dans le cerveau. LTP est le processus de renforcement synaptique qui se produit au fil du temps entre les connexions neuronales pré- et postsynaptiques. Le renforcement synaptique du LTP fonctionne en opposition à l’affaiblissement synaptique de la dépression à long terme (LTD) et sont ensemble les principaux mécanismes qui sous-tendent l’apprentissage et la mémoire.
Hebbian LTP
LTP peut se produire lorsque les neurones présynaptiques à plusieurs reprises le feu et stimuler le neurone postsynaptique. C’est ce qu’on appelle le LTP hebbien puisqu’il découle du postulat de Donald Hebb en 1949 selon lequelle « les neurones qui tirent ensemble se filent ensemble ». La stimulation répétée des neurones présynaptiques induit des changements dans le type et le nombre de canaux ions dans la membrane postsynaptique.
Deux types de récepteurs postynaptiques du glutamate de neurotransmetteur excitateur sont impliqués dans le LTP : 1) les récepteurs N-méthyl-D-aspartate ou NMDA et 2) les récepteurs α-amino-3-hydroxy-5-méthyl-4-isoxazolepropionic ou récepteurs AMPA. Bien que les récepteurs NMDA s’ouvrent sur la liaison de glutamate, leur pore est habituellement bloqué par des ions de magnésium qui empêchent d’autres ions chargés positivement d’entrer dans le neurone. Cependant, le glutamate libéré par les neurones présynaptiques peut se lier aux récepteurs appa postsynaptiques, provoquant un afflux d’ions de sodium qui entraîne la dépolarisation de la membrane. Lorsque la membrane postsynaptique est dépolarisée par de multiples apports presynaptiques fréquents, l’ion de magnésium bloquant le pore récepteur NMDA est déplacé, ce qui permet aux ions de sodium et de calcium de s’écouler dans le neurone.
L’afflux accru d’ions de calcium déclenche alors une cascade de signalisation qui culmine dans plus de récepteurs AMPA étant insérés dans la membrane plasmatique. Alternativement, la cascade de signalisation peut phosphorylate récepteurs glutamate- leur permettant de rester ouvert pendant une plus longue durée et l’amélioration de la conductance des ions chargés positivement dans la cellule. En conséquence, la même stimulation presynaptique évoquera maintenant une réponse postsynaptique plus forte étant donné que plus de récepteurs de glutamate seront activés et les ions plus positivement chargés entreront dans le neurone postsynaptique. L’amplification qui se produit est connue sous le nom de renforcement synaptique ou potentialisation.
L’adage « pratique rend parfait » peut être expliqué en partie par LTP. Lorsqu’une nouvelle tâche est apprise, de nouveaux circuits neuronaux sont renforcés à l’aide de LTP. Après chaque itération de la pratique, la force synaptique dans les circuits neuronaux deviennent plus forts, et bientôt la tâche peut être exécutée correctement et efficacement. Les connexions nouvellement renforcées peuvent durer de quelques minutes à des semaines ou plus si la stimulation presynaptique persiste, ce qui signifie que chaque fois que la tâche est exécutée ultérieure, le PLT est maintenu.
LTP et maladie
Lorsque LTP fonctionne normalement, nous pouvons apprendre et former des souvenirs avec facilité. Cependant, des anomalies dans le LTP ont été impliquées dans beaucoup de désordres neurologiques et cognitifs tels que la maladie d’Alzheimer, l’autisme, la dépendance, la schizophrénie, et la sclérose en plaques. Une meilleure compréhension des mécanismes derrière le PLT pourrait éventuellement mener à des thérapies.
