physiologie, exploration et ph

SNP – La mémoire : physiologie, exploration et physiopathologie
6/11/2015
LEBLANC Romane L3
CR : MAROZAVA Eugénie
SNP
Pr Felician Olivier
10 pages
La mémoire : physiologie, exploration et physiopathologie
Plan
A. Physiologie
I. Quelques repères historiques
II. Mécanismes cellulaires de la mémoire : LTP
III.
Organisation anatomo-fonctionelle de la mémoire
B. Exploration clinique de la mémoire
I. Sous-titre
II. Sous-titre
C. Physiopathologie : les grands syndromes amnésiques
I. Le syndrome de Korsakoff
II. L'ictus amnésique
III.
Les autres causes d'amnésies aiguës
IV. Maladie d’Alzheimer
A. Physiologie
La mémoire est un processus mental très commun qui concerne toutes les étapes impliquées dans la perception
d'une information et sa mémorisation. Dans la vie courante on est en permanence soumis à des informations,
elles arrivent toutes à des systèmes de mémoire à court terme et les plus importantes seront mémorisées pour
pouvoir ultérieurement être réutilisé si nécessaire. Un certain nombre d'info sont mémorisées puis se dégradent
et d'autres se conservent.
I. Quelques repères historique
•
Franz Joseph Gall (1757-1828) et la phrenologie : Il liste 27 facultes (fonctions mentales) morales et
intellectuelles fondamentales (l’ame est jusqu’alors consideree comme indivisible, il met en place le fait
que les processus mentaux sont individualisables). Ces facultes sont sous-tendues par differentes
parties du cerveau.
Il est le premier à parler d’une non-equipotentialite du cerveau (cerveau segmente en differents
territoires).
Il considere que les animaux et les hommes partagent de nombreuses similitudes (19 facultes sur 27).
C’est la base de l’experimentation animale.
Il emet egalement un postulat faux (dont on a eu du mal à se debarrasser) : l’idee qu’une fonction est
d’autant meilleure que la part du cerveau qui lui est subordonnee est quantitativement importante. Ce
qui est faux puisque le cerveau des hommes est plus gros que celui des femmes et ils ne sont pas plus
intelligents. D’où la creation de la phrenologie : art de reconnaitre les instincts, les penchants, les
talents et dispositions morales et intellectuelles des hommes et des animaux par la configuration de leur
cerveau et de leur tete.
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•
Santiago Ramon y Cajal (1852-1934) : neuroanatomiste espagnol (Nobel 1906). Pour lui, la formation
de la memoire ne necessite pas la production de neurones supplementaires, elle se constitue par le
renforcement de connexions entre les neurones existants ce qui augmente l’efficacite de leur
communication. Ce qui est vrai.
•
Donald Hebb (1904-1985) : Il emet un postulat derive de l’hypothese de Cajal : « lorsque l’axone d’une
cellule A est suffisamment proche d’une cellule B pour l’activer, et que la cellule A active la cellule B de
facon repetee, voire permanente, des processus de croissance ou des changements metaboliques se
mettent en place, dans l’une d’elles ou dans les deux, afin que l’efficacite de A à exciter B soit
augmentee. ». Ce principe sera verifie plus tard de facon experimentale, il pose les bases des
mecanismes biologiques de la memoire.
II. Mecanismes cellulaires de la memoire : LTP
La memoire est sous tendue par un mecanisme : la LTP (Long Term Potentiation) ou potentialisation à long
terme. Elle est decrite pour la premiere fois par Lomo et Bliss (annees 70) grace à une experimentation sur
l’hippocampe du lapin.
L’hippocampe fait partie du cortex cerebral (archi cortex). Il est situe dans la region temporale interne.
Dans l’experience, des electrodes sont disposees sur l’hippocampe du lapin :
• une est mise sur la voie afferente de l’hippocampe, aussi appelee voie perforante, qui est la voie qui
apporte les informations. Elle est stimulatrice (cellule pre-synaptique).
• l’autre est placee sur le gyrus dente (couche cellulaire qui recoit les informations) qui recueille la
reponse electrique induite par la stimulation (cellule post-synatique).
L’effet attendu : une stimulation unique genere un potentiel d’action post-synaptique excitatoire (PPSE) dans
le gyrus dente.
L’effet non prevu : la reponse des cellules post-synaptiques à ces stimulations uniques est augmentee, durant
une periode prolongee, de quelques minutes ou heures à quelques jours (potentiel post-synaptique d’amplitude
superieure) si un train de stimulations à haute frequence a ete au prealable applique aux fibres presynaptiques.
→ C’est la potentialisation à long terme qui est la base de la memoire au niveau cellulaire.
Puis la LTP a ete generalisee:
• à d’autres structures cerebrales (cortex, cervelet, amygdale...)
• à d’autres especes animales non humaines
• à l’homme indirectement sur des cultures cellulaires
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Il y a une durée de quelques min, quelques heures voire quelques jours.
Les mécanismes cellulaires de la LTP sont liés à la plasticité synaptique
Au debut des annees 80, on decouvre des molecules avec une action selective sur les recepteurs
pharmacologiques en particulier sur les recepteurs glutamatergiques (recepteurs NMDA, AMPA, kainate). On
decouvre que si on utilise un anti-NMDA, on empeche la LTP (sans action sur ses recepteurs AMPA). De la
meme facon, si on utilise un anti-NMDA, mais apres un train de stimulations (c’est-à-dire apres la mise en
place de la LTP), cela n’interfere pas avec la LTP qui est dejà etablie. C’est donc l’induction de la LTP qui
depend des recepteurs NMDA.
Au niveau d’une synapse (image de gauche), apres une stimulation unique normale, il y a liberation du
glutamate par le neurone pre-synaptique puis fixation sur son recepteur AMPA en post-synaptique. (CR : AMPA
est un canal sodique). Puis le sodium va entrer dans le neurone post-synaptique ce qui entraine une
depolarisation et un potentiel d’action.
Lors de l’induction de la LTP (image du milieu), le train de stimulations va entrainer une liberation massive de
glutamate dans l'espace synaptique. Ceci va activer des recepteurs en post synaptiques et entrainer un
potentiel d’action comme vu precedemment. Mais d’autres recepteurs vont etre actives : les recepteurs
NDMA. Ils vont entrainer une entree de calcium massive dans le neurone post-synaptique (le Mg qui fermait le
canal va partir, permettant l’entree du calcium). Cette entree de calcium declenche une cascade d’actions :
activation de proteine-kinases, de tyrosine-kinases, de facteurs de transcription... ce qui va aboutir à la
fabrication de recepteurs glutamatergiques AMPA supplementaires pour le neurone post-synaptique.
Apres l’induction de la LTP (image de droite), une stimulation unique va entrainer une reponse plus importante
du fait du nombre de recepteurs augmente.
→ La LTP va induire à l’echelle structurale des modifications synaptiques qui sont la base de la plasticite
synaptique.
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La LTP est en lien avec le comportement, c’est-à-dire la memoire. Des scientifiques ont developpe des
methodes pour limiter ou abolir la LTP à l’echelle cellulaire. On soumet un animal à l’apprentissage puis à des
molecules qui vont limiter le processus de LTP :
– antagoniste du NMDA
– saturation de la LTP par stimulation à très haute fréquence
– délétion de gènes (KO) codant pour protéines kinases CR : impliqués dans la fabrication des facteurs de
transcription
– inhibition de la synthese ou du fonctionnement des proteine-kinases
L’alteration de l’induction de la LTP et les troubles de la memoire peuvent se mesurer de facon variable : chez
la souris il existe le test de la piscine de Morris. Dans une piscine de 1m50 de diametre, on installe une plateforme juste sous le niveau de l’eau donc invisible. La souris « a pour consigne » de retrouver la plate-forme
grace à des reperes visuels. Quand on administre un anti-NMDA, la souris a des difficultes à apprendre la
position de la plate-forme.
Il y a donc des modifications à l’echelle moleculaire et cellulaire mais aussi une traduction sur le plan
comportemental.
LTD (Long Term Depression = depression à long terme) est un autre phenomene de plasticite synaptique,
inverse de la LTP : il y a une decroissance de l’amplitude des reponses post-synaptiques apres une stimulation
à basse frequence. Son role dans la memoire est encore debattu.
En résumé :
LTP est un facteur cle dans l’apprentissage. C’est un facteur de plasticite cerebrale
• à l’echelle synaptique :
– efficacite synaptique augmentee
– contacts synaptiques plus nombreux
• a l’echelle de systemes neuronaux : constitution et selection de reseaux
III. Organisation anatomo-fonctionnelle de la memoire
Henry Gustave Molaison (patient H.M.) et Brenda Milner (neuropsychologue): Ils ont étudié un patient : Le
patient H.M. est ne en 1926 dans le Connecticut et decede en 2008. Il avait des crises d’epilepsie partielles à
partir de l’age de 10 ans et des crises generalisees à partir de 16 ans. Ses crises etaient tres invalidantes et
pluriquotidiennes. Son adaptation sociale en a ete tres touchee. Ce patient a ete mondialement connu, tres etudie
par les medecins (notamment B.Milner) et a permis de comprendre beaucoup de choses sur la memoire et ses
differents aspects.
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Dans les annees 50, les soins n’etaient pas aussi developpes que maintenant (pour ce type de pathologie) et une
chirurgie lui a ete proposee à 27 ans. Le chirurgien lui a enleve toutes les regions temporales internes (celles
touchees par les crises d'epilepsie). Plus tard dans les annees 90, on lui a fait une IRM pour voir l’etendue
exacte de la resection: H.M. n’avait plus les hippocampes (et les regions en dessous) ni les regions temporales
anterieures internes ni les amygdales (cf la vue inferieure et la coupe coronale du cerveau de H.M.).
Le resultat de l’operation a ete une amnesie totale. Il ne se souvenait pas des 10 dernieres annees : c’est une
amnesie retrograde majeure. De plus, il etait incapable de retenir de nouvelles informations, d’apprendre de
nouvelles choses (apres quelques minutes, il oubliait tout, il se perdait regulierement, incapable d’apprendre et
de se souvenir du trajet) : on parle d’amnesie anterograde.
Cependant ces capacites attentionnelles et de memoire à court terme (retenir des informations sur quelques
secondes) etaient tout à fait normales, de meme que ses autres fonctions cognitives (langage, jugement,
abstraction, raisonnement...).
Il lui restait egalement une faculte d’apprentissage residuelle des habitudes :
On lui a demande d’effectuer la tache du miroir : devant un miroir,
on doit suivre la forme d’une etoile mais sans pouvoir regarder ses
mains directement (seulement à travers le miroir). Chez un patient
normal, au premier essai, il y a beaucoup d’erreurs, puis il s’ameliore
au fil des essais. S’il recommence deux jours apres, il a un niveau
superieur au premier essai et continue de s’ameliorer et enfin au
troisieme jour, il ne fait quasiment plus d’erreur. C’est l’apprentissage
d’une procedure (memoire procedurale). Pour H.M., les
performances etaient les memes que pour le sujet temoin (pourtant il
ne se souvenait meme pas l’avoir dejà fait).
Grâce à lui on a pu apprendre de nombreuses choses :
• La mémoire est une fonction cérébrale distinctes séparable des autres capacités perceptives et cognitives
• Il y a plusieurs types de memoires :
– dependante des regions temporales internes et des projections diencephaliques (circuit hippocampomamillo-thalamique = circuit de Papez) : c’est la memoire declarative (abîmée chez H.M.)
– independante des regions temporales internes : c’est la memoire immediate à court terme (souscortico-prefrontale) et la memoire procedurale (des habiletes) dans les noyaux gris centraux, et le
cervelet (normale chez H.M.)
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Il y a differents types de memoire selon la duree du maintien en memoire :
• Memoire à court terme ou la memoire de travail (exemple : retenir un numero de portable pour le
retranscrire sur son telephone) CR : Il faut noter les capacités limités de mémoire à court terme.
• Memoire à long terme :
- procedurale (peu verbalisable) : encodage, stockage et rappel des procedures (ou habitudes, gestes,
savoir-faire) (exemple : faire du velo, jouer d’un instrument de musique)
- declarative (verbalisable) :
- la memoire episodique : memoire des experiences = dans un contexte personnel particulier
avec un temps et un lieu dont on se souvient. C’est l’histoire personnelle, propre à un individu.
(exemple du dîner de noel avec tante Aglae, on a mange tel plat, j’etais malade, et j’etais place a
côte de telle personne)
- la memoire semantique : memoire des faits = savoirs, connaissances generales sur les objets,
les lieux, les dates mais on ne sait pas quand on les a appris. Ces faits sont generalement partages
par un groupe, une culture, une societe (exemple des connaissances sur les kangourous meme si
on n’en a jamais vu un, ce qu’il s’est passe en 1789, actualites...).
Dans des cas etudies apres H.M., les patients avaient du mal à evoquer des connaissances generales mais
aucune difficulte pour les experiences vecues personnellement et inversement, des patients qui savaient
beaucoup de choses sur le monde, l’actualite,... mais avaient du mal pour les connaissances propres.
B. Exploration clinique de la memoire
En pratique, on evalue surtout de la memoire episodique.
Pour la memoire retrograde, on interroge sur les evenements (la biographie et les actualites).
Pour la memoire anterograde, il y a 3 phases d’evaluation :
• on donne l’information au sujet = encodage (mise en tete de l’information)
• il la memorise (au-delà de la memoire à court terme) = stockage
• puis on lui demande de rappeler cette information = recuperation.
C’est le stockage qui est dependant des regions temporales internes (circuit de Papez). Les deux autres se
deroulent au niveau sous-cortico-prefrontal et font appel à des processus attentionnels.
Quand on explore la memoire, on se demande quelles sont les parties du cerveau qui dysfonctionnent ? Quelle
est la phase qui ne marche pas ?
On donne un materiel verbal à apprendre par une entree auditive ou visuelle (un mot, une histoire), puis on
demande un rappel immediat (pour tester la memoire à court terme) et un rappel differe (memoire à long
terme). Si il y a un trouble du rappel, il faut differencier un trouble du stockage (dysfonctionnement temporal
interne) d'un trouble de la recuperation (dysfonctionnement sous-cortico- prefrontal). Pour faire la distinction,
on donne un indicage (aide le patient avec des indices). Si le patient retrouve l’information, elle a bel et bien
ete stockee ; sinon l’information a ete degradee.
Il peut aussi y avoir un materiel non verbal par une entree visuelle : une image, un visage, une figure...
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Exemple : test des 5 mots : on donne une liste de mots à un patient (musee/ limonade/ sauterelle/ passoire/
camion). On lui demande de bien l’apprendre, et on l’aide à structurer cet apprentissage (« dans la liste il y a un
insecte ?, un moyen de transport ?, un ustensile de cuisine ?... ») puis on retire la liste et on demande de
rappeler les 5 mots - avec ou sans indicage (l’encodage semble correct ou non). Puis on attend plusieurs
minutes avec des taches interferentes (calcul ou autres) et on redemande la liste.
Souvent il manque quelques mots (souvent 3 mots sur 5) : soit les mots manquants sont toujours dans la tete du
patient (troubles de la recuperation) soit ils ont ete totalement degrades (troubles du stockage). Pour distinguer
les deux on donne un indice : « il vous manque un ustensile de cuisine ». Si le patient retrouve le mot, c’est un
trouble de la recuperation, sinon le mot a disparu et c’est un trouble du stockage. L’autre alternative au fait de
donner un indice est de soumettre le patient à un choix multiple (reconnaissance du bon mot (celui oublie dans
la liste) parmi d’autres qui ne sont pas dans la liste).
Il existe un autre test : le test de Rey : il faut recopier la figure une fois, puis il y a un rappel immediat et un
rappel differe 20 min plus tard.
C. Physiopathologie : les grands syndromes amnesiques
Les deux grands types d’amnesie sont :
• Amnesie retrograde : perte des informations acquises avant le moment où debutent les troubles, sur
une periode plus ou moins longue
• Amnesie anterograde : difficultes pour acquerir de nouvelles informations apres le debut des troubles
L’installation peut etre aiguë (quelques minutes voir secondes), subaiguë ou chronique (sur plusieurs
annees voir dizaines d’annees)
CR : On distingue les troubles de la mémoire selon le mode d'installation :
➔ d'installation aiguë : Syndrome de Korsakoff, Ictus amnésique, autres causes d'amnésies aigues
➔ d'installation lente, troubles de mémoire d'installation progressive : les maladies neurodégénératives
( maladie d’Alzheimer)
I. Syndrome de Korsakoff
Il concerne un sujet alcoolique +++ et/ou denutri (ex : pose d’un anneau gastrique qui fait baisser les apports
nutritionnels subitement). On le decouvre souvent au decours d’une encephalopathie de Gayet-Wernicke
(chez les patients alcooliques que l’on sevre brutalement : syndrome confusionnel avec une instabilite
posturale, des troubles occulo-moteurs...).
La triade symptomatique est :
• amnesie anterograde,
• fabulations,
• fausses reconnaissances
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Ce syndrome est dû à une carence aiguë en vitamine B1 qui entraine la mort cellulaire (dans le circuit
hippocampo-mamillo-thalamique +++ surtout au niveau du diencephale = mamillaire et thalamus) d’où
l’amnesie.
La tableau clinique presente :
• une amnesie anterograde massive
• une preservation relative de la memoire retrograde (pour les souvenirs anciens)
• une anosognosie (trouble de la conscience du trouble =on ne sait pas qu’on est malade), des
fabulations (= passe recent romance exemple de la patiente qui est depuis 15 jours a l’hôpital et
qui raconte en detail qu’elle est partie pecher avec son neveu hier), des fausses reconnaissances
(=attribution d’une identite ou d’une familiarite erronee à des personnes inconnues)
Sur l’IRM, on trouve des anomalies de signal des corps mamillaires (qui laissent place à une atrophie quand la
lesion est installee).
II. L’ictus amnesique
C’est une amnesie de type anterograde à l’emporte-piece (=survenue brutale puis arret tout aussi brutal de
l’episode), avec parfois une atteinte retrograde discrete : quelques minutes ou heures avant l’episode. En
general, les patients ont autour de 60 ans.
Pendant l’episode d’ictus amnesique, le sujet est soumis à une perplexite anxieuse (le patient sait que quelque
chose ne va pas, mais il ne sait pas quoi, il demande l’heure, où il est, ce qu’il fait ici ... plusieurs fois parce
qu’il n’arrive pas à apprendre et à se souvenir de la reponse).
La recuperation se fait en quelques heures (l’episode dure de 2 à 4-8h). Il n’y a pas de sequelle (le patient «
redevient normal ») mais une amnesie lacunaire de tout (ou partie) de l’episode.
Les explorations sont normales : EEG, TDM, IRM. On voit des anomalies metaboliques dans les regions
temporales internes (au TEP-scan pendant la crise).
L’etiologie est inconnue, et les recidives rares – moins de 10% des patients par an (si il y en a beaucoup, il faut
chercher une autre etiologie).
III.
•
Autres causes d’amnesies aigues
Amnesies psychogenes : secondaires à des chocs affectifs (traumatisme ou parfois intervention
chirurgicale benigne). C’est une amnesie retrograde : lacune +++ (jusqu’à ne pas se souvenir de
l’identite), mais il n’y pas d’amnesie anterograde. C’est le voyageur sans bagage qui ne sait pas qui il
est, ni où il va, ni meme ce qu’il fait là. Le patient ne sait pas quelle langue il parle par exemple. Petite
anecdote d’un patient qui suite à une coloscopie, se reveille sans savoir qui il etait, qu’il etait marie, et
grand-pere. Son amnesie couvrait les 40 dernieres annees et il pretendait ne jamais avoir vu de
television. Ces patients retrouvent parfois la memoire. Il conserve pourtant
sa capacité de mémorisation.
CR : Parfois on observe la capacité de mémorisation supérieure à la
normale.
• Accidents vasculaires cerebraux : engendrent des lesions bilaterales : bitemporales internes, bi-thalamiques (une seule artere vascularise les deux
thalami). Si la lesion est unilaterale, le tableau est beaucoup moins marque
(compensation).
IRM d’un patient suite a une amnesie due a un AVC. Les deux points blancs
montrent une atteinte sur la partie anterieure des thalamus. Elle a une amnesie
rétrograde et antérograde
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•
Épileptique (epilepsie amnesique transitoire) : rare manifestation des epilepsies temporales (ressemble
à l’ictus amnesique mais plus court et repetitif).
CR : Contrairement à l'ictus amnésique, les récidives sont fréquentes et on observe en plus les autres
signes d'épilepsie.
• Infectieuses (encephalite herpetique +++ : affinite particuliere pour la region temporale interne et
hippocampique)
CR : Le virus de l’herpès a un tropisme pour la région temporale interne et engendre les lésions
nécrotiques
A gauche, encephalite herpetique pas traitee a temps avec des lesions (trou) hippocampiques et sous
hippocampiques
IV. Maladies neurodegeneratives (maladie d’Alzheimer)
C’est un deficit mnesique d’installation insidieuse et progressive (un des premiers signes de la maladie
d’Alzheimer est une atteinte de la memoire). Puis s’ajoute des troubles des autres fonctions cognitives.
A droite, lesions dues a la maladie d’Alzheimer
Conclusions :
La memoire est un phenomene neurobiologique :
• base biologique : potentialisation à long terme
• plasticite synaptique
La memoire est une fonction cognitive.
Il y a differents types de memoire :
• à court ou long terme
• procedurale et declarative (episodique et semantique)
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Il y a des structures cerebrales specifiques (circuit de Papez) impliquees dans les diverses phases de la
memorisation.
L’evaluation clinique permet de preciser les mecanismes alteres :
• hypothese sur les structures cerebrales lesees
• hypothese sur les maladies
Des pathologies tres diverses affectent la memoire (modalites d’installation +++).
Merci à Anissa d'avoir été là pour ce ronéo.
L'AMPc ne mourra jamais.
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