Représentation multiplexée de l'information sensorielle olfactive: rôle des différentes échelles temporelles – Neuroscale

Le système olfactif est capable de discriminer une grande quantité d'odeurs. Les caractéristiques moléculaires codées par le système ainsi que le mécanisme même du codage olfactif sont cependant peu connues. La simple spatialisation de l'information à l'entrée du bulbe olfactif est suffisante pour permettre la discrimination d'odeurs différentes. En revanche, la discrimination d'odeurs semblables nécessite probablement l'intervention d'indices temporels. La structuration de l'activité bulbaire se fait à travers différentes échelles temporelles (lente, rapide, très rapide), chacune d'elle représentant un niveau particulier de l'organisation du bulbe (entrée, activité synaptique intrabulbaire, sortie). Bien que l'existence de ces différentes échelles soit bien établie, on ne connaît pas encore leur rôle respectif dans le codage. Notre projet vise à explorer ces différentes échelles temporelles de l'information olfactive, et leur rôle dans le codage, par une approche multimodale.//L'originalité du projet réside dans l'étude, en parallèle et à différents niveaux d'organisation, de l'importance relative des différentes échelles de temps d'intégration de l'activité induite par les stimuli odorants.
Une étude comportementale nous permettra de classer des odeurs comme perceptuellement proches ou éloignées. Cette plus ou moins grande proximité perceptive est mise en relation avec la représentation neuronale des différents composés au niveau du premier étage de traitement, le bulbe olfactif. Nous proposons trois approches expérimentales chez le rat anesthésié :
L'IRM fonctionnelle a été récemment adaptée à l'étude des petits animaux et cette technique s'est révélée particulièrement adaptée à l'étude de la mise en place à l'échelle de la seconde d'une représentation spatiale des odeurs dans le bulbe olfactif.
L'électrophysiologie, (intracellulaire et extracellulaire) pour laquelle nous avons une bonne expérience, nous permettra, d'étudier des dynamiques temporelles de plus faible échelle au sein du bulbe olfactif (activité unitaire des cellules, oscillations des potentiels de champs locaux) dans les zones définies comme actives sur la base des informations spatiales acquises par les autres techniques.
Enfin, parce qu'il est nécessaire de disposer d'une technique permettant d'établir les liens entre ces deux niveaux de représentations, l'acquisition d'un dispositif d'enregistrement optique nous permettra d'établir des cartes spatio-temporelles d'activité dont le principe (colorants potentiel-dépendants/signaux intrinsèques) permet un lien direct avec les enregistrements électrophysiologiques d'une part et les réponses BOLD d'autre part.
Enfin, nous évaluerons, grâce à ces différentes méthodes, la perturbation sélective des différents aspects de la réponse neuronale que nous aurons mis à jour et son impact sur la capacité de l'animal à discriminer les odeurs.
//Notre projet vise à étudier l'importance relative des différentes échelles temporelles dans le traitement de l'information olfactive. Parmi les résultats attendus, nous devrions observer, grâce à l'IRMf, que la dynamique lente du signal afférent bulbaire est impliquée dans la discrimination d'odeurs semblables. Ensuite, grâce à l'électrophysiologie et la méthode optique, nous devrions trouver que la dynamique rapide intrabulbaire intervient reflète la famille moléculaire de l'odeur. Enfin, pourrions observer que la dynamique très rapide de synchronisation des décharges joue un rôle important dans le codage de la qualité odorante. Si tous ces résultats sont observés, alors notre hypothèse d'un multiplexage de l'information olfactive bulbaire sera validée. Ces résultats contribueront à la vision nouvelle d'un codage en parallèle de différents paramètres par les mêmes neurones.