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Carcaud, Julie. Etude neurophysiologique du traitement parallèle de l'information olfactive chez l'abeille Apis mellifera

Carcaud, Julie (2013). Etude neurophysiologique du traitement parallèle de l'information olfactive chez l'abeille Apis mellifera.

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Résumé en francais

Les systèmes sensoriels utilisent des voies parallèles pour détecter et traiter les différentes caractéristiques des stimuli environnementaux. Le traitement parallèle a été étudié dans les systèmes auditif, visuel et somatosensoriel, mais les recherches sur la modalité olfactive ont montré peu de progrès. Un modèle invertébré comme l'abeille est très utilisé pour ce type d'étude, car son cerveau est relativement simple et adapté à la réalisation d'enregistrements fonctionnels, et des protocoles comportementaux robustes ont été développés chez cet animal. Chez les abeilles, les odeurs sont détectées au niveau des antennes par des neurones récepteurs olfactifs, qui se projettent vers un premier centre de traitement, le lobe antennaire. Ensuite, l'information est acheminée par des neurones de projection jusqu'aux centres supérieurs, les corps pédonculés et la corne latérale. L'existence de voies parallèles de traitement de l'information olfactive chez l'abeille a été suggérée par la présence de deux tractus de neurones de projection (tractus antenno-protocérébraux médian et latéral, TAPm et TAPl), avec une nette dichotomie sous-tendue par ces tractus, depuis la périphérie jusqu'aux centres supérieurs. La fonction de ce système olfactif double est cependant encore inconnue. Nous avons réalisé une étude fonctionnelle détaillée du codage olfactif au sein de ces deux sous-systèmes, en utilisant l'imagerie calcique in vivo pour enregistrer l'activité neuronale en réponse à des odeurs. Les réponses olfactives dans un des sous-systèmes (TAPm) n'ayant jamais été enregistrées, nous avons développé une nouvelle préparation d'imagerie. Un panel d'odeurs aliphatiques à différentes concentrations a été utilisé pour définir si des caractéristiques telles que la qualité de l'odeur ou sa quantité étaient traitées séparément dans ces deux voies parallèles. Les enregistrements à l'entrée du lobe antennaire ont montré une sensibilité similaire des récepteurs olfactifs appartenant aux deux sous-systèmes, mais ont également mis en évidence des spécificités pour détecter le groupe fonctionnel et la longueur de chaîne carbonée de l'odeur. Les enregistrements des neurones de projection du TAPm et du TAPl à la sortie du lobe antennaire ont montré une nette dichotomie de ces deux voies parallèles : le TAPm procure aux centres supérieurs l'information du groupe fonctionnel de l'odeur alors que le TAPl indique plutôt la longueur de chaîne carbonée de l'odeur. D'autres enregistrements de ces deux types de neurones ont également permis de montrer un traitement séparé des phéromones émises par la reine et par le couvain et un traitement parallèle (redondant) des phéromones émises par les ouvrières. Cependant, tous les types de phéromones testés sont traités de manière combinatoire, chacun étant représenté par une combinaison différente de glomérules du lobe antennaire. Enfin, des enregistrements des terminaisons des neurones du TAPl dans la corne latérale ont mis en évidence un codage olfactif dans cette structure et une conservation des intensités de réponse et des relations de similarité entre odeurs entre le lobe antennaire et la corne latérale. Aucune région spécifique de la corne latérale ne semble impliquée dans le traitement des phéromones. Cependant, les cartes spatiales d'activité de la corne latérale, comme celles du lobe antennaire, permettent de séparer les différents types phéromonaux. Cet ensemble de données démontre l'existence d'un traitement partiellement parallèle et partiellement séparé de l'information olfactive dans le cerveau de l'abeille.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Sandoz, Jean-Christophe
Giurfa, Martin
Ecole doctorale:Comportement, langages, éducation, socialisation, cognition (CLESCO)
laboratoire/Unité de recherche :Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), UMR 5169 ; Laboratoire Evolution Génomes et Spéciation ( LEGS), UPR 9034
Mots-clés libres :Insecte - Abeille - Cerveau - Traitement parallèle - Imagerie optique - Phéromone - Odeur florale
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :09 Sep 2013 09:41