Navigation – Plan du site
114 | 2015
Annuaire du Collège de France 2013-2014
Résumé des cours et travaux 114e année
VII. Équipes accueillies

Circuits neuronaux et comportement

CIRB
Alexander Fleischmann
p. 1003-1005

Entrées d’index

Haut de page

Texte intégral

   

Responsable : Alexander Fleischmann

Recherche

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.

Interrogation fonctionnelle d’un locus de récepteur odorant, révélant plusieurs axes de régulation transcriptionnelle

4Le choix du gène codant pour un récepteur odorant (OR) est un exemple paradigmatique de la régulation transcriptionnelle, dans lequel chaque neurone sensoriel olfactif sélectionne un seul récepteur odorant dans un répertoire de plus de 1 000 gènes.

5Deux modèles mécaniques dans le choix du récepteur odorant ont été proposés. Le premier suppose l’existence d’une machinerie transcriptionnelle spécialisée qui sélectionne seulement un allèle du récepteur odorant, tandis qu’un second modèle cinétique propose l’idée que la chromatine du récepteur odorant est intrinsèquement non permissive, telle que l’activation inefficace, pendant une fenêtre de temps critique, restreint l’expression d’un seul allèle du récepteur odorant.

6Nous avons utilisé une approche transgénique avec des souris dans lesquelles nous avons inséré un promoteur exogène, conditionnellement régulé dans un locus du récepteur odorant par recombinaison homologue dans des cellules souches embryonnaires. Les nouvelles lignées de souris résultantes ont permis l’interrogation fonctionnelle des loci des récepteurs odorants, in vivo, au cours du développement de l’épithélium olfactif, ce qui nous a permis de tester directement les mécanismes liés au choix du OR.

7Nous avons constaté que les loci des OR sont en effet lents à activer et que le phénomène ultérieur à la restriction spatiale de l’expression des OR est accompli par répression. Nous avons également observé qu’un arrêt du développement des loci des OR concordait avec l’expression du répertoire des OR. Ensemble, ces expériences apportent la preuve d’un modèle cinétique de l’initiation du choix du gène du OR, couplée avec la répression de allèles du OR non sélectionné.

Des souris au « nez monoclonal » : un indice du 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 patterns 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.

9Des expériences d’imagerie biphotonique in vivo et des analyses comportementales de ces souris nous ont suggéré un modèle du traitement de l’information olfactive selon lequel la reconnaissance de motifs d’activité neuronale au-dessus du bruit de fond (phénomène de contraste) est cruciale pour la détection des odeurs.

10Pour mettre à l’épreuve ce modèle, nous employons des techniques de pointe d’imagerie in vivo, afin de comprendre comment le cerveau génère les représentations corticales d’odeurs à partir des patterns d’activité glomérulaire. Nous utilisons des lignées de souris génétiquement modifiées pour caractériser l’activité neuronale induite par les odeurs dans les différents types de neurones du cortex olfactif. Enfin, nous utilisons des approches optogénétiques pour analyser l’organisation fonctionnelle de ces différents circuits neuronaux et leurs rôles dans les réponses comportementales aux odeurs.

11Le laboratoire utilise une approche interdisciplinaire, combinant génétique moléculaire de la souris, imagerie fonctionnelle in vivo et paradigmes comportementaux pour étudier ces questions clés de biologie sensorielle et neurosciences.

Figure 1 : Souris avec un « nez monoclonal ».

Figure 1 : Souris avec un « nez monoclonal ».

(A) Stratégie génétique pour exprimer le récepteur olfactif M71 à tous les neurones sensoriels olfactifs. L’expression du transgène tetO-M71 peut être activée par l’expression du tTA à partir du locus OMP. (B) Les neurones sensoriels exprimant le transgène M71 sont marquées par une coloration X-gal dans l’ensemble de la préparation. OE : épithélium olfactif, VNO : organes voméronasaux, OB : bulbe olfactif.

Publications

12Abdus-Saboor I., Fleischmann A. et Shykind B., « Setting Limits: Maintaining order in a large gene family », Transcription, 5, 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), 2013, e1001568, DOI : 10.1371/journal.pbio.1001568.

Haut de page

Table des illustrations

Titre Figure 1 : Souris avec un « nez monoclonal ».
Légende (A) Stratégie génétique pour exprimer le récepteur olfactif M71 à tous les neurones sensoriels olfactifs. L’expression du transgène tetO-M71 peut être activée par l’expression du tTA à partir du locus OMP. (B) Les neurones sensoriels exprimant le transgène M71 sont marquées par une coloration X-gal dans l’ensemble de la préparation. OE : épithélium olfactif, VNO : organes voméronasaux, OB : bulbe olfactif.
URL http://annuaire-cdf.revues.org/docannexe/image/12059/img-1.png
Fichier image/png, 213k
Haut de page

Pour citer cet article

Référence papier

Annuaire du Collège de France 2013-2014. Résumé des cours et travaux 114e année, Paris, Collège de France, juillet 2015, p. 1003-1005. ISBN 978-2-7226-0414-8

Référence électronique

Alexander Fleischmann, « Circuits neuronaux et comportement », L’annuaire du Collège de France [En ligne], 114 | 2015, mis en ligne le 23 mai 2016, consulté le 21 novembre 2017. URL : http://annuaire-cdf.revues.org/12059

Haut de page

Auteur

Alexander Fleischmann

Articles du même auteur

Haut de page

Droits d’auteur

Collège de France

Haut de page