Acquisition de nouvelles informations dans un réseau neuronal : du concept hebbien à la plasticité homéostatique

La plasticité synaptique est le mécanisme cellulaire à la base des phénomènes d'apprentissage et de mémorisation. La majorité des travaux sur la plasticité synaptique est basée sur le postulat de Hebb (1949) qui a proposé que, lorsqu'un neurone prend part de façon répétée à l'activation d'un autre neurone, l'efficacité des connexions entre ces neurones est augmentée. Depuis, les manifestations de la plasticité qui font l'objet d'études intensives sont la LTP (Long Term Potentiation) et la LTD (Long Term Depression) qui représentent, respectivement, une augmentation et une diminution de l'efficacité de la transmission synaptique à long terme. Cette revue fait le point sur les principaux acquis concernant les mécanismes cellulaires de la LTP et de la LTD, que ce soit au niveau des synapses excitatrices qui ont été les plus étudiées ou au niveau des synapses inhibitrices. Cependant, si on considère non plus les synapses individuelles mais les réseaux neuronaux, les conséquences de la plasticité synaptique doivent être envisagées à un niveau global afin de déterminer si on modifie ou non l'activité des réseaux. La plasticité homéostatique considère l'ensemble des mécanismes qui gèrent l'efficacité de la transmission synaptique pour toutes les synapses d'un neurone. Ce nouveau concept envisage donc des fonctionnements concertés des circuits excitateurs et inhibiteurs afférents sur un neurone pour maintenir un niveau d'activité stable en permettant l'acquisition d'informations dans ces réseaux sous forme de renforcement ou de diminution d'efficacité des connexions synaptiques. Nous proposons que les protocoles de stimulation utilisés pour induire la plasticité au niveau synaptique mettent en place, au niveau des réseaux neuronaux, une "potentiation homéostatique" ou une "dépression homéostatique" de l'excitation et de l'inhibition. La coordination entre les circuits excitateurs et inhibiteurs permet aux réseaux neuronaux de conserver un niveau d'activité stable qui évite de basculer dans des épisodes d'hyper- ou d'hypo-activité pendant les phases d'apprentissage et de mémorisation