Une colonne vertébrale dendritique, ou simplement une colonne vertébrale, est une saillie en forme de bouton de la dendrite d’un neurone. Il ressemble à une ampoule avec un col ou une tige mince. Le bulbe est aussi appelé tête de la colonne vertébrale. Une épine dendritique est à proximité immédiate d’un axone. Il reçoit des signaux d’entrée des axones voisins et fonctionne dans le stockage en mémoire et la transmission de signaux.
Les épines dendritiques se trouvent dans la plupart des neurones du système nerveux central, y compris les neurones pyramidaux du cortex; neurones épineux du putamen, du noyau caudé et de la capsule interne; et les cellules de Purkinje dans le cervelet. La densité de l’épine dendritique peut atteindre jusqu’à 50 épines par tronçon de 10 micromètres de la dendrite d’un neurone. Les épines sont plus denses dans les cellules de Purkinje cérébelleuses que dans les neurones pyramidaux et hippocampiques.
L’apparition d’une colonne vertébrale dendritique dépend de la force et de la durée des contacts colonne vertébrale-synapse. Une tête de colonne vertébrale a un volume qui varie de 0.01 à 0.8 micromètre cube. Certaines têtes de la colonne vertébrale sont décrites comme ressemblant à des champignons, trapues, minces ou ramifiées. Généralement, plus la tête de la colonne vertébrale est grosse, plus le contact synaptique est fort et mature.
Néanmoins, la force et la maturité du contact synaptique dépendent de facteurs environnementaux. Les épines dendritiques changent de volume, de forme et de quantité en fonction de leur exposition à ces facteurs. Cette caractéristique est connue sous le nom de plasticité.
Les épines sont en plastique car elles contiennent la protéine actine. C’est la même protéine présente dans les muscles pour la contraction et dans les cytosquelettes pour la division cellulaire. Sur la base d’études, il a été observé que l’actine dans les épines a un temps de cycle moyen de 44 secondes. Cette propriété dynamique induite par le remodelage de l’actine signifie qu’une épine dendritique pourrait changer de volume et de forme en quelques secondes ou minutes. De plus, les épines peuvent apparaître et disparaître complètement de manière spontanée.
Il a été postulé que la plasticité des épines est la base de la mémoire. En particulier, on pense que la mémoire à long terme dépend de la formation de nouvelles épines dendritiques ou de la croissance de celles existantes lorsqu’elles sont renforcées par un environnement d’apprentissage. Chez les jeunes, il y a une perte ou une disparition nette des épines dendritiques, ce qui refléterait leur capacité d’apprentissage. Chez les adultes, la plupart des épines ne disparaissent pas et deviennent plutôt plus stables. Cela explique pourquoi les souvenirs s’installent solidement à l’âge adulte.
De nombreux scientifiques croient à l’association apparente entre les épines dendritiques et la mémoire. Une relation causale, cependant, n’est pas encore établie. De plus, une théorie a été proposée selon laquelle l’augmentation du volume ou de la taille des têtes vertébrales contribue davantage à la rétention de la mémoire que la formation de nouvelles épines.