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DEPARTEMENT DE PHYSIOLOGIE ANIMALE ET DE PHARMACOLOGIE
LABORATOIRE DE PHARMACOLOGIE GENERALE, DE PHARMACOCINETIQUE ET DE COSMETOLOGIE
MEMOIRE pour l’obtention de
DIPLOME D’ETUDE APPROFONDIE (D.E.A)
Option: PHARMACOLOGIE
ETUDE DE L’EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA
FONCTION D’APPRENTISSAGE ET DE
MEMOIRE CHEZ LA SOURIS
Présenté par :
RAKOTOARILALA Anjara Hasina
Maitres-ès-Sciences
Soutenu publiquement le 22 Décembre 2014
Devant le Jury composé de :
Président : Mme RANDRIANAVONY Patricia Maitre de conférences
Rapporteur : Mr. RANDIMBIVOLOLONA Fanantenanirainy Professeur Titulaire
Examinateurs : Mr. RASAMINDRAKOTROKA Andry Professeur Titulaire agrégé
Mr. RANDRIANTSOA Adolphe Professeur Titulaire
RAKOTOARILALA Anjara Hasina
08 janvier 1990 à Befelatanana
Adresse : VC 28 Ambohidahy Ambatonakanga
Tel : +26133 0277 124
+26132 8211 279
Email : [email protected]
ETUDE DE L’EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA
FONCTION D’APPRENTISSAGE ET DE
MEMOIRE CHEZ LA SOURIS
PROMOTION : 2013-2014
Option : PHARMACOLOGIE
Rapporteur : RANDIMBIVOLOLONA Fanantenanirainy
Professeur Titulaire
Laboratoire de Pharmacologie Générale, de Pharmacocinétique et de Cosmétologie
BP : 8357 – Email : [email protected]
FACULTE DES SCIENCES
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
Au terme de la réalisation de ce mémoire de DEA, je tiens à exprimer ma profonde gratitude et mes
sincères remerciements:
A Monsieur le Professeur RANDIMBIVOLOLONA Fanantenanirainy. Je vous
remercie sincèrement de m’avoir accueillie au sein de votre laboratoire et d’avoir accepté d’être mon
encadreur. Merci d’avoir cru en mes compétences à mener à bien ce travail de recherche. Que ce
manuscrit soit pour moi l’occasion de vous exprimer mon respect, ma reconnaissance et ma gratitude.
A Madame le Docteur RANDRIANAVONY Patricia. Je vous adresse mes
remerciements les plus respectueux pour l'honneur que vous me faites d’avoir accepté la lourde tâche
de présider le jury de ce mémoire. Je vous remercie également pour l'intérêt que vous avez toujours
porté à mon travail. Veuillez trouver ici l’expression de ma gratitude et mon respect.
A Monsieur le Professeur RANDRIANTSOA Adolphe. Veuillez trouver ici l’expression
de mes remerciements les plus sincères pour avoir accepté d’examiner ce travail. Soyez en persuadé de
ma très vive reconnaissance.
A Monsieur le Professeur RASAMINDRAKOTROKA Andry. Je tiens à vous exprimer
mes remerciements les plus sincères pour avoir accepté de siéger parmi les membres du jury pour
juger ce travail malgré votre emploi du temps chargé. Veuillez trouver, ici, le témoignage de mon
profond respect.
A mes collègues de labo, la promotion , merci pour les
discussions, les rires, les repas partagés, et surtout les conseils qui m’ont aidé à réaliser ce travail,
que ce mémoire garde ces souvenirs inoubliables, « box ».
A mes parents qui ont toujours été présents durant toutes mes études, usant de tous les
sacrifices possibles. Merci pour vos prières, vos encouragements répétés, et vos soutiens moralement
et financièrement. Je vous suis reconnaissante pour votre amour inconditionnel.
Enfin, à tous ceux qui me sont chers, à mes amis et toutes les personnes qui m’ont apporté
de près ou de loin leurs soutiens pendant la réalisation de ce mémoire.
i
SOMMAIRE ………………………………………………….…………………………………………i
LISTE DES TABLEAUX ……………………………………………………………………………...iii
LISTE DES FIGURES …………………………………………………………………………….…...iv
SIGLES ET ABREVIATIONS ……...………………………………………………………………....v
INTRODUCTION ......................................................................................................................... 1
MATERIELS ET METHODES .................................................................................................... 4
A. TESTS BIOLOGIQUES .................................................................................................... 4
I. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE SPATIALE .................................... 4
1. LA PISCINE DE MORRIS ......................................................................................... 4
2. LE LABYRINTHE DE BARNES .............................................................................. 7
II. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE ASSOCIATIVE :
CONDITIONNEMENT DE PEUR ....................................................................................... 9
III. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE DE TRAVAIL :
RECONNAISSANCE D’OBJETS ...................................................................................... 10
B. ANALYSE DES DONNEES ........................................................................................... 11
RESULTATS .............................................................................................................................. 12
I. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE SPATIALE ..................................... 12
1. LA PISCINE DE MORRIS .......................................................................................... 12
a. TEST D’APPRENTISSAGE DE LA PISCINE DE MORRIS ................................. 12
b. TEST DE RETENTION DE L’EMPLACEMENT DE LA PLATE-FORME ......... 13
ii
2. LE LABYRINTHE DE BARNES ................................................................................ 14
a. TEST D’ACQUISITION DU LABYRINTHE DE BARNES .................................. 14
b. TEST DE RETENTION DE L’EMPLACEMENT DU TROU CIBLE ................... 15
II. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE ASSOCIATIVE :
CONDITIONNEMENT DE PEUR ..................................................................................... 16
III. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE DE TRAVAIL:
RECONNAISSANCE D’OBJETS ...................................................................................... 17
DISCUSSION .............................................................................................................................. 18
CONCLUSION ........................................................................................................................... 21
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES …………………………………………………22
iii
Tableau I : Temps mis par les souris pour atteindre la plate-forme, suite à l’administration de
différentes doses de spiruline par voie orale -------------------------------------------10
Tableau II : Nombre de passages des souris de chaque lot dans le quadrant gauche où était la
plate-forme ----------------------------------------------------------------------------------11
Tableau III : Temps mis par les souris pour trouver le trou cible en fonction des doses de
spiruline administrées par voie orale ----------------------------------------------------12
Tableau IV : Nombre de visites du trou cible en fonction des doses de spiruline administrées par
voie orale ------------------------------------------------------------------------------------13
Tableau V : Nombre d’évitements du choc électrique en fonction des doses de spiruline
administrées par voie orale ----------------------------------------------------------------14
Tableau VI : Nombre d’explorations des objets en fonction des doses de spiruline administrées
par voie orale --------------------------------------------------------------------------------15
iv
Figure 1 : Représentation schématique des régions du système limbique ----------------------2
Figure 2 : Dispositif expérimental de la piscine de Morris ---------------------------------------5
Figure 3 : Protocole du test d’apprentissage de la piscine de Morris pendant 4 jours --------6
Figure 4 : Dispositif expérimental du labyrinthe de Barnes --------------------------------------7
Figure 5 : Dispositif expérimental de conditionnement de peur avec 2 compartiments -------8
Figure 6 : Dispositif expérimental du test de reconnaissance d’objets ---------------------------9
v
coll. collaborateurs
UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization
mg milligrammes
g grammes
kg kilogrammes
ml millilitres
cm centimètres
C degré Celsius
s secondes
min minutes
h heures
L longueur
l largeur
H hauteur
n nombre d’animaux utilisés
p seuil de probabilité
e.s.m. erreur standard à la moyenne
N.S Non Significatif
1
Apprendre et mémoriser sont des processus cérébraux fondamentaux qui permettent
d’encoder, stocker et utiliser une information que ce soit temporelle, spatiale ou émotionnelle
(ABROUS N., 2010).
L'apprentissage est le processus d'acquisition d'une nouvelle information (HILGARD E.,
MARQUIS D.G., 1961), tandis que la mémoire est la conséquence de l'apprentissage. Elle
correspond à la faculté d’enregistrer, de conserver et de rappeler une information en la situant
dans le temps. Grâce à elle, le passé guide notre perception du présent et nous permet d’anticiper
le futur et de nous adapter (RANGANATH C. et coll., 2004).
Le mécanisme de la mémorisation comporte trois étapes : l’acquisition ou l’apprentissage,
le stockage ou la consolidation et la restitution ou la récupération des informations (LECHNER
H.A. et coll., 1999) ; C’est le système limbique qui joue le rôle majeur dans l'apprentissage et la
mémoire. Il se situe à la base du cerveau et est constitué de: l’hippocampe, l’amygdale, le noyau
antérieur du thalamus, le corps mamillaire, représenté dans le figure 1 (MENDOZA J.,
FOUNDAS A., 2008).
Dans un premier temps, un fait appris est conservé dans la mémoire sensorielle pendant
quelques fractions de seconde. Ensuite il est transféré, dans la mémoire primaire qui représente
la mémoire à court terme pour l'information codée verbalement. La conservation dans la mémoire
primaire est très brève elle ne dure que quelques secondes mais cette durée peut être augmentée
par une répétition attentive. Cette pratique facilite également le transfert d'informations dans le
vaste système de stockage permanent qui est la mémoire secondaire ou la mémoire à long terme
(ATKINSON R., SHIFFRIN R., 1968).
Toute nouvelle information est traitée, codée et transformée en une trace mnésique
susceptible d’être stockée plus tard. Pour ne pas être oubliée, une nouvelle information est
consolidée, et c’est le cortex frontal gauche et l’hippocampe droit et gauche qui joue le rôle
principal dans cette étape (SHU S.Y. et coll., 2003). Ils combinent l’information provenant de
sources multiples et servent de station temporaire afin de permettre le stockage à long terme.
2
Source : http://www.neuromedia.ca/le-systeme-limbique
Figure 1 : Représentation schématique des régions du système limbique dont : l’hippocampe
(réapparition de souvenir, mémoire déclarative et apprentissage), l’amygdale (apprentissage,
mémorisation et gestion des émotions) et l’hypothalamus, les bulbes olfactifs (traitent
partiellement les informations relatives à l’odorat avant qu’elles ne soient conscientes), les corps
mamillaires (vigilance et construction de la mémoire), le gyrus cingulaire.
3
La capacité de mémorisation et d’adaptation est perturbée par plusieurs facteurs intérieurs et
extérieurs. De nombreux facteurs accélèrent le déclin cognitif : le vieillissement, le stress
chronique, la mauvaise alimentation, l’alcool, le tabac, les stupéfiants, la dépression et l’anxiété,
l’insuffisance en élément minéraux et la déficience en protéines (BEAR M.F. et coll., 2007).
La recherche de traitements pour améliorer la fonction d’apprentissage et de mémoire
nécessite une meilleure compréhension des mécanismes qui président aux processus mnésiques
permettant la prévention et les soins des troubles de mémoire chez les patients et d’améliorer la
fonction mnésique des sujets vieillissants.
De nombreuses plantes ont été étudiées pour améliorer la mémoire en raison de leurs vertus
promnésiantes, par exemple le Gingko biloba (ELSABAGH S. et coll., 2005) et le Bacopa
monnieri (ROODENRYS S. et coll., 2002).
La spiruline (Spirulina plantesis) qui selon l’UNESCO «un aliment idéal et le plus complet
de demain», a des vertus sur la santé entre autres la mémoire. C’est une algue bleue verte
microscopique de l’embranchement des CYANOBACTERIES — anciennement appelées
CYANOPHYCEES, elle pousse dans les régions tropicales et subtropicales (VICENTE N.,
2008) et possède de multiples utilités : agroalimentaires, pharmaceutique… (FURST P.T., 1980).
Des études ont été faites sur la spiruline : sur ses valeurs nutritionnelles (RAZAFINDRAJAONA
J.M. et coll., 2006 ; FALQUET J., HURNI J., 2006; SGUERA S., 2008), sur son activité
antioxydant (MIRANDA M. et coll., 1998).
Cette étude a pour objectif d’évaluer les effets de la spiruline sur la fonction d’apprentissage
et de mémoire en utilisant la souris comme modèle expérimental. Des hypothèses ont été
formulées sur la propriété promnésiante que la spiruline pourrait avoir, son effet sur la mémoire
spatiale a été évalué en utilisant le test de la piscine de Morris et le test du labyrinthe circulaire de
Barnes. Ensuite son effet sur la mémoire de type associatif et épisodique a été évalué avec le
conditionnement de peur. Enfin l’effet de la spiruline sur la mémoire de travail a été étudié par la
reconnaissance d’objet.
4
A. TESTS BIOLOGIQUES
Pour étudier l’effet de la spiruline sur l’amélioration de la fonction d’apprentissage et de
mémorisation, des souris mâles de race SWISS pesant entre 20 à 25 g âgés de 4 à 6 semaines ont
été utilisées comme modèles expérimentaux. Elles ont été réparties en 4 lots de 5 souris dont 3
traités avec les différentes doses de spiruline et 1 témoin a reçu de l’eau distillée à raison de
10ml/kg.
La spiruline a été mise en suspension dans de l’eau distillée et a été administrée aux doses
de 300, 400 et 500mg/kg à raison de 10 ml/kg, par voie orale, 30 min avant chaque test.
I. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE SPATIALE
1. LA PISCINE DE MORRIS
Ce test a été conçu par MORRIS R.G. (1984) pour évaluer les capacités des rongeurs à
mémoriser et à gérer l’information spatiale pour échapper à une situation aversive. Cette situation
est représentée par l’eau du bassin et pour y échapper les souris cherchent à atteindre le plus
rapidement possible une plate-forme immergée à 1cm sous la surface de l’eau.
Une enceinte circulaire en plastique de 70 cm de diamètre, 30 cm de profondeur, remplie
d’eau d’une hauteur de 25 cm, a été virtuellement divisée en 4 quadrants. La température de l’eau
a été maintenue à 25C pour conférer un caractère aversif pour les souris. Une plate-forme, en
guise de promontoire pour les souris, a été placée dans le quadrant gauche (figure 2).
5
Figure 2 : Dispositif de la piscine de Morris, 70 cm de diamètre et 30 cm de profondeur, muni
d’une plate-forme située dans le quadrant gauche, remplie d’eau d’une hauteur de 25 cm à une
température maintenue à 25 C.
Ce test comprend 2 étapes : le test d’apprentissage et le test de rétention.
Avant le test d’apprentissage, les souris ont été familiarisées au dispositif du test. Elles
ont été déposées pendant 1 min au centre du bassin contenant seulement 3,5 cm d’eau pour que
les souris puissent nager tout en touchant le fond du bassin avec leur queue et/ou leurs pattes
postérieures. La plate-forme a été visible (1 cm au-dessus du niveau de l’eau), les souris ont pu la
voir et s’y hisser facilement. Puis les souris ont été placées dans le bassin cette fois rempli d’eau
jusqu’à 25 cm pour les habituer à la nage.
Le test d’apprentissage a consisté pour les souris à localiser la plate-forme immergée
dont la position est restée inchangée (dans le quadrant gauche) pendant 4 jours. Chaque souris a
fait une séance quotidienne de 4 essais espacés de 5 min. A chaque essai, elles ont été déposées
dans le bassin face à la paroi. Le point de départ a été changé d’un essai à un autre, l’essai a été
terminé lorsque la souris a atteint la plate-forme ou bien lorsque 60 s se sont écoulées (figure 3).
Les souris n’ayant pas trouvé la plate-forme en 60 s ont été guidées jusqu’à la plate-forme. La
variable mesurée a été le temps mis par les souris pour atteindre la plate-forme (maximum : 60 s).
Comme les 4 points de lâchers pendant les 4 essais quotidiens ne sont pas situés à la même
Cuvette remplie d’eau
Plate-forme placée
dans le quadrant
gauche du bassin
6
distance de la plate-forme, les moyennes des performances obtenues ont été calculées aux 4
essais d’un même jour pour les 4 jours de test. L’effet de la spiruline sur la performance
d’apprentissage a été évalué par la diminution du temps pour atteindre la plate-forme au cours des
4 jours de test.
Figure 3 : Protocole du test d’apprentissage de la piscine de Morris pendant 4 jours, plate-forme
invisible placée dans le quadrant gauche du bassin.
: Point de départ
: Plateforme invisible
Le test de mémorisation a été réalisé 24 h après le dernier jour du test d’apprentissage. La
plate-forme a été retirée du bassin, puis les souris y ont été laissées nager pendant 60 s et le
nombre de passages dans le quadrant gauche où était la plate-forme a été enregistré (BOUR A.,
2004). Le passage dans le quadrant gauche a été considéré comme effet psychostimulant de la
spiruline sur la mémoire spatiale.
7
2. LE LABYRINTHE DE BARNES
Le labyrinthe de Barnes a été utilisé pour évaluer les performances d’apprentissage et de
mémorisation spatiale chez les souris (BARNES C., 1979). Ce test est basé sur la tendance
naturelle des souris à éviter les environnements découverts, en cherchant un endroit sombre pour
se réfugier qui est un trou relié à un tube la menant à sa cage.
Le dispositif expérimental est une plate-forme circulaire, de 60 cm de diamètre munie de
12 trous de 4 cm de diamètre suivant le pourtour de sa circonférence, placée à 65 cm du sol. Un
tube a relié l’un des trous de la plate-forme à la cage de la souris (figure 4).
Figure 4 : Dispositif expérimental du labyrinthe de Barnes formé d’une plate-forme de 60 cm de
diamètre munie de 12 trous de 4 cm de diamètre dont un relié à un tube noir menant la souris à sa
cage.
Ce test comprend 2 étapes : le test d’apprentissage et le test de mémorisation.
Durant 4 jours, les souris ont appris l’emplacement du trou cible les menant dans leur
cage. Elles ont été placées dans une petite chambre cylindrique au centre de la plate-forme
pendant 5 secondes puis laissées explorer les trous pendant 3 min maximum. L’apprentissage a
été terminée lorsqu’elles ont trouvé le trou cible. Après chaque test, la plate-forme a été nettoyée.
Le temps mis par les souris pour trouver le trou cible a été enregistré et la diminution du temps
mis pour trouver le trou cible a été considérée comme effet positif de la spiruline sur
l’apprentissage.
Labyrinthe circulaire
Trou cible
Tube menant la
souris à sa cage
8
Vingt-quatre heures après le dernier jour d’apprentissage, les souris ont suivi un test de
mémorisation, qui dure 60 s, pendant lequel aucun tube n’a relié le trou et leur cage. Le
paramètre enregistré a été le nombre de visites du trou cible (YASSINE N., 2011). Les visites du
trou cible indiquent que la spiruline a un effet sur la mémoire spatiale.
9
II. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE ASSOCIATIVE :
CONDITIONNEMENT DE PEUR
Pour évaluer l’apprentissage et la mémoire épisodique et associative des souris, elles ont
été conditionnées au préalable à éviter des stimuli nociceptifs. Ce test permet de mesurer la
capacité des souris à associer un stimulus conditionné qui a été une sonnerie, à un stimulus
nociceptif qui a été un choc électrique appliqué à la grille (SCHULTEIS G., KOOB G., 1993). La
mémoire des souris a été évaluée par la fuite vers un compartiment neutre juste après
l’application de la sonnerie pour éviter le choc électrique.
Une boîte en bois, de 40 x 14 x 14 cm a été utilisée. Elle a été divisée en deux
compartiments égaux éclairés de la même façon. Le parquet est en fils d’acier inoxydable
disposés sur des lignes parallèles reliées à une bobine d’induction (chariot DUBOIS-
REYMOND) pour délivrer des chocs électriques (figure 5).
Figure 5 : Dispositif expérimental de conditionnement de peur avec 2 compartiments éclairés de
la même façon de 20 x 14 x 14 cm de dimension chacun, à parquet en fils d’acier inoxydable.
Le test s’est déroulé en 2 phases : une phase d’apprentissage et une phase de rétention.
Pendant la phase d’apprentissage, les souris ont été placées dans l’un des compartiments, une
sonnerie suivie immédiatement d’un choc électrique a été appliquée 10 fois pendant 2 min. Dans
le test de rétention, la sonnerie n’était plus suivie d’un choc électrique. Le paramètre enregistré a
été le nombre d’évitement du choc électrique par les souris en entendant la sonnerie. L’évitement
a été considéré comme amélioration de la mémoire associative des souris.
Compartiments éclairés
Parquet en acier inoxydable
10
III. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE DE TRAVAIL :
RECONNAISSANCE D’OBJETS
Ce test, développé par ENNACEUR A., DELACOUR J. (1988), est basé sur la
tendance naturelle des rongeurs à explorer un nouvel objet. L’augmentation du nombre
d’explorations de l’objet nouveau par rapport à l’objet familier permet d’évaluer la mémoire de
travail non spatiale des souris (RIDDOCH M., HUMPREYS G., 1993).
Le dispositif utilisé a été une boîte carrée ouverte en plexiglas, de 36 cm de côté et de
parois verticales d’une hauteur de 36 cm. Les objets utilisés ont été de différentes tailles, de
couleur et de la matière où ils ont été fabriqués.
Dans un premier temps, les souris ont passé dans la boîte où deux bouchons identiques
de 5 cm de diamètre et 2 cm de hauteur de couleur bleue ont été placés. Après 24 h, les souris ont
été réintroduites dans la boite contenant un des 2 bouchons précédents et un nouvel objet : un
morceau de bois de 8 x 4 x 4 cm (L x l x H) placé à 12 cm du bouchon (Figure 6). Chaque test a
duré 10 min et le paramètre évalué a été le nombre d’explorations de chaque objet. La préférence
du nouvel objet par les souris traitées avec la spiruline a été considérée comme amélioration de la
mémoire de travail.
Figure 6 : Dispositif expérimental du test de reconnaissance d’objets constitué d’une boîte en
plexiglas de 36 x 36 x 36 cm (L x l x H) de dimension en présence des differents objets, espacés
de 12 cm, utilisés durant le test de reconnaissance d’objets.
Objet connu en plastique
Nouvel objet en bois
boîte en plexiglas
11
B. ANALYSE DES DONNEES
Les résultats obtenus ont été exprimés en moyenne ± e.s.m. Le test paramétrique « t » de
Student a été utilisé pour analyser des données avec un degré de signification de p ≤ 0,05.
12
I. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE SPATIALE
1. LA PISCINE DE MORRIS
a. TEST D’APPRENTISSAGE DE LA PISCINE DE MORRIS
L’évaluation de l’activité promnésiante de la spiruline vis-à-vis de la piscine de Morris est
basée sur le temps pour trouver et atteindre la plate-forme. Après 4 jours d’apprentissage, les
souris du lot témoin n’ayant reçu que de l’eau distillée atteignent la plate-forme en 9,18±0,12 s
alors que les souris traitées avec de la spiruline à la dose de 300mg/kg mettent moins de temps,
6,62±0,62 s, par rapport au lot témoin (p<0,05) pour atteindre la plate-forme. Les souris traitées
à la dose de 400mg/kg ne mettent que 2,87±0,41s (p<0,05) pour atteindre la plate-forme et les
souris du lot traité à la dose de 500mg/kg mettent 1,620,87 s (p<0,05). Cette diminution du
temps de latence pour atteindre la plate-forme démontre l’effet positif de la spiruline sur
l’apprentissage (tableau I).
Tableau I : Temps mis par les souris pour atteindre la plate-forme, suite à l’administration de
différentes doses de spiruline par voie orale (moyenne±e.s.m; n=5 ; p<0,05).
Lots
Temps mis par
la souris pour
atteindre la
plate-forme au
premier jour (s)
Temps mis par
la souris pour
atteindre la
plate-forme au
quatrième jour
(s)
capacité de
mémorisation
au 4eme jour
par rapport au
1er jour (%)
Valeur de p par
rapport au lot
témoin
Témoin 12,751,5 9,18±0,12 280,12 -
300mg/kg 12,120,87 6,62±0,62 45,380,62 <0,05
400mg/kg 12,620,12 2,87±0,41 77,220,41 <0,05
500mg/kg 12,751,25 1,620,87 87,290,87 <0,05
13
b. TEST DE RETENTION DE L’EMPLACEMENT DE LA PLATE-FORME
Après enlèvement de la plate-forme du bassin, le nombre de passages des souris traitées
avec de la spiruline dans le quadrant gauche est supérieur à celui des souris du lot témoin. Ce
nombre de passages dans le quadrant où était la plate-forme augmente en fonction de la dose
administrée allant de 300 à 500 mg/kg. Les souris traitées avec de la spiruline à la dose de 300
mg/kg passent 70,82 fois dans le quadrant gauche (p<0,05), 8,40,8 fois pour les souris traitées
à la dose de 400 mg/kg (p<0,05) et 10,40,2 fois pour les souris ayant de la spiruline à 500 mg/kg
(p<0,05) (tableau II).
Tableau II: Nombre de passages des souris de chaque lot dans le quadrant gauche où était la
plate-forme (moyenne±e.s.m; n=5 ; p<0,05).
Lots Nombre de passages dans le
quadrant cible
Valeur de p par rapport au
témoin
Témoin 40,85 -
300mg/kg 70,82 <0,05
400mg/kg 8,40,8 <0.05
500mg/kg 10,40,2 <0,01
14
2. LE LABYRINTHE DE BARNES
a. TEST D’ACQUISITION DU LABYRINTHE DE BARNES
Par rapport aux souris du lot témoin n’ayant reçu que de l’eau distillée, les souris des lots
traités avec de la spiruline ont une meilleure capacité à mémoriser l’emplacement du trou cible.
Au dernier jour de l’apprentissage, les souris du lot témoin mettent 91,82,4 s pour trouver
le trou cible alors que les souris ayant reçu de la spiruline à la dose de 300mg/kg ne présentent
qu’un temps de latence de 39±0,81 s par rapport au lot témoin (p<0,05). A la dose de 400mg/kg
de spiruline, les souris mettent 20,25±0,34 s pour trouver l’emplacement de trou cible (p<0,05) et
à la dose de 500 mg/kg, les souris trouvent le trou en 8,330,23 s (p<0,05). Cette diminution du
temps de latence pour atteindre le trou cible montrent que la spiruline augmente la capacité
d’acquisition des souris (tableau III).
Tableau III : Temps mis par les souris pour trouver le trou cible en fonction des doses (300, 400
et 500 mg/kg) de spiruline administrées par voie orale (moyennee.s.m ; n=5 ; p<0,05).
Lots Temps mis par
la souris pour
trouver le trou
cible au premier
jour (s)
Temps mis par
la souris pour
trouver le trou
cible au dernier
jour (s)
capacité de
mémorisation au
dernier jour par
rapport au 1er
jour (%)
Valeur de p par
rapport au lot
témoin
Témoin 1104,5 91,82,4 16,552,4 -
300mg/kg 98,53,33 390,81 60,410,81 <0,05
400mg/kg 87,53,09 20,250,34 76,860,34 <0,05
500mg/kg 813,12 8,330,23 89,720,23 <0,05
15
b. TEST DE RETENTION DE L’EMPLACEMENT DU TROU CIBLE
En enlevant le tube menant la souris à sa cage, le nombre de visites du trou cible par les
souris des lots traités par la spiruline est supérieur à celui du lot témoin et celui-ci augmente avec
la dose de spiruline administrée.
Par rapport aux souris du lot témoin qui visitent le trou cible 1,750,66 fois, les souris
traitées avec 300mg/kg de spiruline visitent le trou cible 3,40,22 fois (p<0,05), celles traitées
avec 400 mg/kg visitent 4,20,18 et avec 500 mg/kg 50,28 fois (p<0,05) (tableau IV). Ce qui
démontre que la spiruline aide à une consolidation rapide de la mémoire spatiale des souris.
Tableau IV : Nombre de visites du trou cible en fonction des doses de spiruline administrées par
voie orale (moyennee.s.m ; n=5 ; p<0,05).
Lots Nombre de visites du trou
cible
Valeur de p par rapport au
lot témoin
Témoin 1,75±0,66 -
300mg/kg 3,40,22 <0,05
400mg/kg 4,20,18 <0,05
500mg/kg 50,28 <0,05
16
II. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE ASSOCIATIVE :
CONDITIONNEMENT DE PEUR
Le choc électrique délivré immédiatement après le retentissement d’une sonnerie augmente la
capacité des souris à mémoriser le choc électrique. Après traitement à la spiruline l’évitement du
choc électrique est supérieur à celui du lot témoin et il augmente en fonction de la dose de
spiruline administrée.
L’évitement du choc électrique est de 3,80,52 fois pour les souris ayant reçu la spiruline à la
dose de 300 mg/kg, 6,40,88 fois pour celles ayant reçu la dose de 400 mg/kg et 8,40,92 à 500
mg/kg contre 20,13 fois pour les souris du lot témoin. Ces résultats montrent que la spiruline
améliore la capacité de la mémoire associative des souris (tableau V).
Tableau V : Nombre d’évitements du choc électrique en fonction des doses de spiruline
administrées par voie orale (moyenne±e.s.m; n=5; p<0,01).
Lots Nombre
d’évitements du choc
électrique
Augmentation de la
capacité de
mémorisation en %
Valeur de p par
rapport au lot
témoin
Témoin 20,13 200,13 -
300mg/kg 3,80,52 380,52 <0,01
400mg/kg 6,40,88 640,88 <0,01
500mg/kg 8,40,92 840,92 <0,01
17
III. EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA MEMOIRE DE TRAVAIL :
RECONNAISSANCE D’OBJETS
Lors de la première présentation, l’exploration des 2 objets similaires n’a pas de
différence significative pour tous les lots.
Mais en présence des objets différents, le nombre d’explorations du nouvel objet par les
souris traitées avec la spiruline est supérieur à celui de l’objet connu et à celui du lot témoin. Par
comparaison aux souris du lot témoin qui explorent le nouvel objet 7,81,64 fois, les souris
traitées avec 300 mg/kg de spiruline explorent le nouvel objet 12,11,36 fois (p<0,05), celles
traitées à 400 mg/kg explorent le nouvel objet 12,90,91 fois (p<0,05) et celles traitées à 500
mg/kg explorent l’objet 13,61,37 fois (p<0,05). Ces résultats montrent que la spiruline améliore
la mémoire de travail des souris (tableau VI).
Tableau VI : Nombre d’explorations des objets en fonction des doses de spiruline administrées
par voie orale (moyennee.s.m; n=5 ; p<0,01).
Lots Objets Nombre d’explorations
des 2 objets
Valeur de p entre
les deux objets
Témoin Familier 6,5±1,16 N.S
Nouveau 7,8±1,64
300mg/kg Familier 3,8±1,43 <0,01
Nouveau 12,1±1,36
400mg/kg Familier 3±0,87 <0,01
Nouveau 12,9±0,91
500mg/kg Familier 2,6±1,72 <0,01
Nouveau 13,6±1,37
18
Notre objectif a été d’étudier les effets de la spiruline sur l’amélioration de la fonction
d’apprentissage et de mémoire chez la souris. Les résultats obtenus dans tous les tests montrent
qu’elle améliore la capacité de mémorisation : ceci pourrait être dû à la stimulation du
métabolisme amininergique et cholinergique cérébral des neurotransmissions (JACQUIN-
COURTOIS S. , BOISSON D. , 2008). La diminution du temps pour atteindre la plate-forme
dans la piscine de Morris ou le trou cible du labyrinthe de Barnes démontre l’augmentation de la
capacité de mémorisation due à la participation de la mémoire spatiale (KNOWLTON B.,
FANSELOW M., 1998). En effet, les souris ont eu la capacité d’utiliser son environnement
extérieur pour repérer l’emplacement de la plate-forme (FLORIAN C., ROULLET P., 2004 ;
MORRIS, 1984) ou de trouver le trou cible (BARNES C.A. et coll., 1990). Ces informations
spatiales sont enregistrées dans la mémoire des souris sous forme d’une « carte cognitive » et
traitées par l’hippocampe provoquant ainsi l’augmentation de la capacité d’acquisition et de
mémorisation (O’KEEFE J., NADEL L., 1979). La spiruline agirait dans le cortex frontal et
l’hippocampe pour stocker l’information reçue lors de l’acquisition. La reconnaissance d’objet
fait appel à la mémoire de travail des souris. Dans des conditions normales, elles ne parviennent
pas à différencier 2 objets au-delà de 6 heures (DODART J.C. et coll., 1997 ; RIDDOCH M.,
HUMPREYS G., 1993). Or les résultats obtenus après 24 h de l’apprentissage montrent que les
souris traitées avec la spiruline ont exploré le nouvel objet plus que l’objet familier par rapport
aux souris du lot témoin. Cela veut dire qu’elle favoriserait les performances de reconnaissance
des souris. En outre, la mémoire dépend de l’apprentissage et de la concentration sur le fait. Or, la
concentration met en jeu la mémoire sensorielle échoïque. Les résultats obtenus lors du
conditionnement de peur montrent que les souris traitées avec la spiruline sont capables
d’associer la sonnerie et le choc électrique. La spiruline pourrait augmenter la concentration des
souris grâce à la leucine qu’elle contient et favoriserait la mémoire associative (SAUTIER C.,
TREMOLIERES J., 1975).
19
Le cerveau est un organe complexe ne laissent passer que des molécules de faible poids
moléculaires ou des éléments liposolubles. Les acides aminés contenus dans la spiruline sont de
faible poids moléculaire pouvant traverser la barrière hémato-encéphalique (PIERLOVISI C.,
2007) ce qui expliquerait les résultats positifs de la spiruline.
D’une part, elle apporte des ions calcium (SGUERA S., 2008) ; or, une forte concentration
d’ions calcium dans les terminaisons présynaptiques provoque une libération prolongée de
neurotransmetteurs (le glutamate et l’acétylcholine) dans les fentes synaptiques (GUENARD H.,
2001). Le glutamate, en activant son récepteur NMDA (N-Méthyle D-Aspartate) favorise la
plasticité synaptique permettant au cerveau de construire une représentation stable de
l’environnement (LAROCHE S., 1998 ; CAO X. et coll., 2007) et l’activation de l’ AMPA (acide
propionique alpha-amino-3-hydroxy-5-méthyl-4-isoxazole), un autre récepteur du glutamate,
favorise la transmission synaptique entre neurones permettant à celles-ci de se communiquer
entre elles engendrant une connexion synaptique une marque neuroanatomique de la mémoire à
long terme (NAKAGAWA T. et coll.,2006).
D’autre part, l’acétylcholine contrôle la fonction de la vitesse de propagation de l’influx
nerveux favorisant la plasticité synaptique. Faute d’acétylcholine, la transmission de l’influx
nerveux se dégrade et certaines connexions neuronales sont court-circuitées par les plaques beta-
amyloïdes (BRAVERMAN E., 2007). Mais comme la spiruline contient de la vitamine B5, une
vitamine précurseur d’acétylcholine (SGUERA S., 2008), elle serait donc capable d’améliorer la
plasticité neuronale ainsi la transmission nerveuse.
Une étude de RAZAFINDRAJAONA J.M et coll. (2006) a démontré que la spiruline
séchée possède un teneur en protéines de 50 à 70%. Ces protéines pourraient limiter l’action de
la phosphatase 1, une enzyme qui diminue les possibilités d’acquisition et favorise l’oubli dans
l’hippocampe (GARCIA A. et coll., 2003). Elles, les protéines de la spiruline, pourraient aussi
être des précurseurs de la protéine amyloïde (APP) qui est une protéine transmembranaire des
neurones qui aide les neurones à croître, à survivre et à se réparer quand ils subissent des lésions
comme dans la maladie dégénérative d’Alzheimer (DODART J.C., 2002 ; OCTAVE J.N.,
MACQ A.F., PHILIPPE B., 1995).
20
Lors du test de la piscine de Morris, le labyrinthe de Barnes et le conditionnement de peur,
les souris ont été soumises à des situations aversives pouvant causer de l’anxiété ou de la
dépression entraînant une inflammation du cortex frontal et de l’hippocampe des souris
diminuant leurs performances de mémoire (PADURARIU M. et coll., 2013). De plus, le stress
induit des réactions d’oxydation ; or, les radicaux libres détruisent les cellules nerveuses
(HARMAN D., 1956) et malgré cela la mémorisation augmente de jour en jour chez les souris
traitées. Ce qui signifie que la spiruline réduirait l’anxiété des animaux grâce à la présence des
acides aminés essentiels : le méthionine et la phénylalanine qu’elle contient (SAUTIER C.,
TREMOLIERES J., 1975) et, en plus, selon les travaux de RAZAFINDRAJAONA J.M. et coll.
(2006) et SGUERA S. (2008), elle renferme des caroténoïdes, des vitamines E, B1 et B12, du
magnésium et du sélénium qui sont des antioxydants pouvant neutraliser les radicaux libres et
aider la régénération cellulaire ralentissant le vieillissement des neurones (RAYMAN M., 2000).
21
Les résultats obtenus montrent que la spiruline accélère et améliore la capacité
d’apprentissage et de mémorisation des souris et les rend aptes à se rappeler plus vite ce qu’elles
ont appris avec moins de pratiques.
L’activité psychostimulante de la spiruline pourrait être attribuée à la présence des éléments
nutritionnels à savoir les protéines, vitamines, sels minéraux et oligo-éléments qu’elle contient.
Outre l’intérêt fondamental de ces résultats dans la progression de nos connaissances sur le
rôle de la spiruline dans l’apprentissage et la mémoire, ce travail offre un nouvel axe de réflexion
sur son effet sur les maladies neurodégénératives entre autres la maladie d’Alzheimer.
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ETUDE DE L’EFFET DE LA SPIRULINE SUR LA FONCTION
D’APPRENTISSAGE ET DE MEMOIRE CHEZ LA SOURIS
Auteur : RAKOTOARILALA Anjara Hasina
Adresse : VC 28 Ambohidahy
Année : 2013-2014
Encadreur: RANDIMBIVOLOLONA Fanantenanirainy
Professeur titulaire
B.P: 8357
E-mail: [email protected]
Faculté des Sciences
Université d’Antananarivo
RESUME La présente étude a été entreprise chez la souris mâle pour évaluer l’activité de la spiruline sur la
fonction d’apprentissage et de mémoire. La mémoire spatiale a été étudiée en utilisant le test de la
piscine de Morris et le test de labyrinthe de Barnes, la mémoire associative en utilisant le
condionnement de peur et la mémoire de travail en utilisant le test de la reconnaissance d’objets.
Les résultats obtenus montrent que la fonction d’apprentissage et de mémoire s’améliore avec la
dose de la spiruline administrée allant de 300 mg/kg à 500 mg/kg. Dans l’étude de la mémoire spatiale,
le temps mis par la souris pour atteindre la plate-forme diminue de 6,620,62 à 1,620,87 s et celui
pour atteindre le trou cible diminue de 390,81 à 8,330,23 s. Dans l’étude de la mémoire associative,
l’évitement du choc électrique est de 3,80,52 à 8,40,92 fois et dans l’étude de la mémoire à court
terme, les souris recevant de la spiruline explorent le nouvel objet au total 12,11,36 à 13,61,37 fois.
L’effet de la spiruline sur la capacité de mémorisation des souris pourrait être attribué aux
éléments minéraux et protéines qu’elle contient.
Mots clés : spiruline, piscine de Morris, labyrinthe de Barnes, reconnaissance d’objets, conditionnement
de peur, apprentissage et mémoire.
ABSTRACT The biological activity of spirulina to the function of learning and memory was evaluated during
this study using the male mice.
The test of Morris water maze and the test of Barnes maze were used to study spatial memory;
associative memory was investigated using the fear conditioning while the test of objects recognition
was used in the study of working memory.
The function of learning and memory improved with given dose of spirulina. In the study of the
spatial memory, the time taken for the mice to reach the platform decreased from 6,620,62 to
1,620,87 s and those to reach the target hole decreased from 390,81 to 8,330,23 s. In the study of
associative memory, the mice avoided the electric 3,80,52 to 8,40,92 times and in the study of short-
term memory, mice explored the new object for a total of 12,11,36 to 13,61,37 times.
The increase in the memory capacity of mice could be attributed to the presence of trace elements
and protein in the spirulina administered.
Keywords: spirulina, Morris water maze, Barnes maze, objects recognition, fear conditioning, learning
and memory.
Laboratoire de Pharmacologie Générale, de Pharmacocinétique et de cosmétologie
