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115 | 2016
Annuaire du Collège de France 2014-2015
Résumé des cours et travaux 115e année
VII. Équipes accueillies

Circuits neuronaux et comportement

CIRB
Alexander Fleischmann
p. 890-892

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Texte intégral

   

Responsable : Alexander Fleischmann

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1Notre laboratoire s’intéresse aux circuits neuronaux qui sous-tendent la perception des odeurs. Nous utilisons une combinaison d’approches expérimentales chez la souris, incluant génétique moléculaire, imagerie in vivo et analyse du comportement, pour comprendre la logique du codage de l’information sensorielle par les différents relais olfactifs du cerveau.

2La perception des odeurs repose d’une part sur la reconnaissance des divers composants odorifères en périphérie, et d’autre part sur des mécanismes généraux dans le cerveau qui permettent la discrimination des odeurs. Chez les souris, les odeurs sont reconnues par des récepteurs olfactifs exprimés à la surface des neurones sensoriels de l’épithélium olfactif. Chaque odeur active un sous-ensemble de neurones sensoriels, et est représentée par un pattern d’activité glomérulaire spatialement invariant dans le bulbe olfactif, le premier centre de traitement de l’information olfactive.

3L’information encodée par l’activité des glomeruli est ensuite transmise par les cellules mitrales et touffetées vers divers centres olfactifs de plus haut niveau, qui pourraient être impliquées dans la production des réponses comportementales à partir des représentations corticales.

L’étude fonctionnelle d’un locus exogène d’un récepteur olfactif révèle plusieurs axes de régulation transcriptionnelle

4Le choix du gène codant pour un récepteur olfactif (OR) est un exemple paradigmatique de régulation transcriptionnelle, dans lequel chaque neurone sensoriel olfactif sélectionne et exprime un seul récepteur olfactif parmi un répertoire de plus de 1000 gènes. Deux mécanismes biologiques ont été proposés pour expliquer ce choix du récepteur olfactif.

5Le premier postule l’existence d’une machinerie transcriptionnelle spécialisée pour sélectionner un allèle unique du récepteur olfactif, tandis qu’un second modèle cinétique repose sur l’hypothèse que la chromatine des récepteurs olfactifs est intrinsèquement non permissive, et caractérisée par une fenêtre critique d’activation très courte, restreignant donc l’expression génétique à seul allèle d’un récepteur olfactif.

6En utilisant une approche de transgénèse murine, nous avons développé une lignée de souris dont le génome comporte un récepteur olfactif sous contrôle d’un promoteur exogène. Nous avons ainsi pu étudier la régulation des loci du répertoire endogène des OR in vivo au cours du développement de l’épithélium olfactif, dans ce contexte de forçage de l’activité d’un OR.

7Nous avons constaté que la cinétique d’expression des OR est relativement lente, et que l’expression monoallélique d’un OR est assurée par répression du reste du répertoire. Nous avons également observé qu’un arrêt du développement des loci des OR concordait avec l’expression du répertoire des OR. L’ensemble de ces résultats concorde avec le modèle cinétique du choix initial d’un OR, couplé à la répression transcriptionnelle des autres OR.

Des souris au « nez monoclonal » : un éclairage sur le traitement de l’information sensorielle

8Afin d’étudier les propriétés fonctionnelles des circuits impliqués dans le traitement de l’information olfactive, nous avons perturbé les motifs d’activité neuronale induits par les stimuli olfactifs en développant une souris transgénique dont 95 % des neurones sensoriels expriment le récepteur olfactif à l’acétophénone, nommé M71.

9Contre toute attente, malgré les sévères perturbations de l’activité neuronale en réponse aux odeurs, ces souris peuvent détecter et discriminer la plupart des odeurs, à l’exception notable de l’acétophénone, un ligand du récepteur M71. Ces résultats suggèrent que les entrées glomérulaires dégradées peuvent être transformées pour permettre une perception des odeurs et une réponse comportementale normale.

10Nous testons actuellement ce modèle en enregistrant la réponse des cellules mitrales du bulbe olfactif aux stimuli olfactifs. Nous observons que chez les souris transgéniques M71, les motifs d’activité glomérulaire dégradés sont en effet normalisés pour générer des réponses des cellules mitrales similaires à celles de souris contrôles.

11Des résultats d’imagerie in vivo et des enregistrements d’électrophysiologie suggèrent en outre que cette normalisation dépend de l’inhibition feed-forward. Nous observons cependant que cette normalisation des entrées sensorielles augmente la variabilité des représentations des odeurs par les cellules mitrales.

12Nos résultats montrent que les entrées glomérulaires peuvent être transformées par les circuits neuronaux du bulbe olfactif, pour permettre l’extraction de l’information olfactive à partir de données sensorielles très dégradées. Cet exemple extrême de normalisation d’un signal sensoriel est un modèle intéressant pour étudier la relation entre le traitement de l’information olfactive et le comportement.

Publications 2013-2015

13Abdus-Saboor I., Fleischmann A. et Shykind B., « Setting Limits: Maintaining order in a large gene family », Transcription, 5, janvier 2014.

Fleischmann A., Abdus-Saboor I., Sayed A. et Shykind B., « Functional interrogation of an odorant receptor locus reveals multiple axes of transcriptional regulation », PLoS biology, 11(5), mai 2013, e1001568, DOI : 10.1371/journal.pbio.1001568.

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Pour citer cet article

Référence papier

Annuaire du Collège de France 2014-2015. Résumé des cours et travaux 115e année, Paris, Collège de France, novembre 2016, p. 890-892. ISBN 978-2-7226-0453-7

Référence électronique

Alexander Fleischmann, « Circuits neuronaux et comportement », L’annuaire du Collège de France [En ligne], 115 | 2016, mis en ligne le 22 juin 2018, consulté le 16 juillet 2018. URL : http://journals.openedition.org/annuaire-cdf/12616

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Auteur

Alexander Fleischmann

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Droits d’auteur

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