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NEURO : Le cerveau comprend ce que le nez sent, mais comment ?

Actualité publiée il y a 10 années 4 mois 5 jours
Nature

Des chercheurs de Stanford ont commencé à comprendre le processus complexe qui commence par une odeur captée par des récepteurs olfactifs, transformée en signaux olfactifs qui vont du nez jusqu’au cerveau pour être ensuite traduits en compréhension puis en mouvements. Ils ont développé une nouvelle technique, à l’aide de virus fluorescents qui tracent la voie du nerf olfactif au cerveau, présentée dans l’édition avancée en ligne du 7 février de la revue Nature.

Une souris connaît la peur et craint l'odeur du chat. Mais comment son cerveau à partir d'un reniflement sait qu'un chat se trouve à proximité?


"Personne ne pouvait tracer la piste des signaux à travers les connexions de neurones", déclare le professeur de biologie Liqun Luo qui a déjà passé 10 années à étudier les voies olfactives chez la drosophile et vient de réaliser cette première étude du système olfactif de la souris. Parce que le cerveau des souris est beaucoup plus gros et complexe que celui des mouches, Luo et Kazunari Miyamichi ont dû mettre au point une technique expérimentale tout à fait nouvelle qui permet de tracer les connexions de neurones d'une partie quelconque du système nerveux. Les outils pourraient être utilisés pour comprendre, chez la souris ou chez d'autres mammifères, comment traiter l'information venant des autres sens, ou comment le cerveau contrôle le mouvement.

Pour tracer les voies nerveuses, les chercheurs ont injecté des cerveaux de souris avec deux virus, l'un après l'autre. Les chercheurs ont d'abord injecté un virus de faible qualité au centre d'un cerveau de souris, où le virus a infecté les neurones à proximité. Ce premier devait rendre les neurones sensibles à l'infection par le second virus, de couleur rouge fluorescent, qui a été injecté deux semaines plus tard. Les gènes introduits par le premier virus ont permis au virus d'infecter la voie allant du cerveau vers le bulbe olfactif, exactement dans le sens inverse des signaux olfactifs. En suivant la progression du virus, les scientifiques ont pu identifier les neurones exacts dans le bulbe olfactif où le virus a terminé sa course, grâce à la fluorescence rouge.

Une reconstitution en 3D : Les scientifiques ont ensuite découpé chaque cerveau de souris en 60 sections minces, et pris des photos de toutes ces coupes au microscope. Ils ont utilisé un algorithme sophistiqué pour combiner les images du bulbe olfactif en 3D. Cette reconstitution retrace l'itinéraire du virus du cerveau et où au bulbe olfactif.

Les chercheurs constatent que la plupart des voies nerveuses qui mènent aux centres de traitement qui incitent les souris à aimer ou ne pas aimer certaines odeurs, et déclenchent une réponse de la souris, proviennent de la partie supérieure du bulbe olfactif. Cette découverte est en contradiction avec la position des neurones dans les zones du cerveau qui traitent des réponses déjà connues à l'odeur. Les neurones associés aux réponses apprises sont dispersés partout dans le bulbe olfactif, et leur manque relatif d'organisation pourrait refléter leur flexibilité, permettant ainsi à la souris d'apprendre à éviter ou à être attirée par de nouvelles odeurs. Chaque neurone dans les centres supérieurs du cerveau reçoit des signaux provenant d'au moins quatre neurones dans le bulbe olfactif, chaque neurone recevant des signaux d'un grand nombre de récepteurs olfactifs. Ce principe d'entonnoir permet d'expliquer comment le cerveau intègre les informations provenant de nombreuses odeurs différentes, explique le chercheur.

Le chercheur va poursuivre ses recherches pour pouvoir suivre les neurones sur de plus longues distances, ce qui lui permettra de comprendre plus en détail d'autres voies du système nerveux.