olfaction 4

1
L3 option biologie et physiologie comparées
La communication olfactive dans le monde animal
(4)
Alain Hamon (2008)
2
Traitement des messages olfactifs par le système
nerveux central
3
Le 1er relais synaptique (glomérule)
convergence de linformation
cellule mitrale
bulbe olfactif
tractus olfactif
glomérule
lame criblée de los ethmoïde
2
épithélium olfactif
mucus avec cils
1
air chargé de molécules odorantes
Leffingwell Reports, Vol. 2 ( 1), 2002
A lintérieur du bulbe olfactif, les axones
sensitifs se terminent dans des glomérules
(structures sphériques formées de terminaisons
axoniques et de dendrites, 1 sur la photo). Dans
chaque glomérule de souris, 25000 de ces axones
convergent sur 25 à 100 neurones de 2e ordre, les
cellules mitrales (noyaux de ces cellules en 2).

4
Le 1er relais synaptique (glomérule)
convergence de linformation
Les neurones olfactifs exprimant le même type de
récepteur envoient leur axone vers le même
glomérule. Chaque glomérule ne reçoit
dinformations que dun seul type de
récepteur. Il existe donc au niveau du bulbe une
cartographie précise de linformation relative à
chaque odeur. Chaque jour des milliers de
nouveaux neurones sensitifs doivent trouver leur
chemin vers le bon glomérule. Les mécanismes
de cet adressage spécifique sont encore mal
connus.
Bear et al. Neurosciences
5
Le 1er relais synaptique (glomérule)
convergence de linformation
M. Heisenberg, Nature Rev. Neurosci 2003
Chez les insecte, le nombre de glomérules est
beaucoup plus faible que chez les mammifères (43
chez la drosophile, 125 chez la blatte, 2000-3000
chez les Rongeurs)
6
Le 1er relais synaptique (glomérule)
convergence de linformation
Activation sélective de certains glomérules
olfactifs dabeille, après stimulation par deux
odeurs différentes (Université de Toulouse)
7
Le 1er relais synaptique (glomérule)
convergence de linformation

• Chez les espèces dinsectes où les femelles
  libèrent une phéromone sexuelle, le lobe
  antennaire des mâles contient 2 types de
  glomérules
• un macroglomérule qui reçoit les PAs provenant
  des sensilles répondant à la phéromone femelle
• des glomérules ordinaires qui reçoivent les
  PAs provenant des autres sensilles antennaires.

http//soma.npa.uiuc.edu/courses/bio303/Ch13.html
8
Le 1er relais synaptique (glomérule)
convergence de linformation
Cas de la blatte
Daprès M. Burrows, www.zoo.cam.ac.uk/
9
Le 1er relais synaptique (glomérules)
inhibitions
Les neurones périglomérulaires (PG) inhibent la
propagation des signaux en provenance des
glomérules voisins du glomérule activé. Cest le
phénomène dinhibition latérale.
glomérules
-
PG
cellule mitrale
Buonviso et Chaput, J.Neurophysiol., 1990
10
Le 1er relais synaptique (glomérules)
inhibitions
Via des collatérales et des neurones granulaires
(Gr), la cellule mitrale limite sa propre
activité (auto-inhibition) et celle des cellules
mitrales voisines (inhibition latérale).
Gr
11
Le 1er relais synaptique (glomérules)
inhibitions
Les synapses entre cellules granulaires et
cellules mitrales sont de type réciproque. Elles
contribuent à lauto-inhibition des cellules
mitrales en activité.
12
Traitement du signal olfactif dans le glomérule
bilan
CONVERGENCE
Des informations dorigine centrale ont un effet
modulateur sur le traitement des signaux
olfactifs via les neurones périglomérulaires et
granulaires.
13
Comparaison mammifères / insectes
lobe antennaire (insectes)
bulbe olfactif (mammifères)
neurones récepteurs
neurones récepteurs
NPG
interneurones locaux
NG
neurones mitraux
neurones de projection
T.Christensen et J.White (2000) Univ Arizona
14
Voies olfactives centrales
15
Voies olfactives centrales
www.aafp.org
16
Voies olfactives centrales
épithélium olfactif
cortex pyriforme (paléocortex)
bulbe olfactif
tubercule olfactif
cortex entorhinal
thalamus
amygdale
hippocampe
cortex orbitofrontal (néocortex)
composante émotionnelle des odeurs
souvenir des odeurs
perception consciente des odeurs
Seul système sensoriel dont le cortex primaire ne
se situe pas dans le néocortex mais dans le
paléocortex (cortex primitif sans stratification
en ? couches).
17
Voies olfactives centrales
M. Heisenberg, Nature Rev. Neurosci 2003
Les corps pédonculés ("mushroom bodies") jouent
un rôle essentiel dans lintégration des messages
olfactifs et la mémoire olfactive.
18
Voies olfactives centrales
Dans les corps pédonculés, les messages olfactifs
sont intégrés (combinés) avec des messages issus
dautres organes sensoriels (yeux,
mécanorécepteurs, etc . . .) Cette intégration
permet délaborer une réponse motrice (marche,
vol . . .)
l
corps pédonculés
neurone de projection
corne latérale
-
glomérule
M. Burrows, www.zoo.cam.ac.uk/
19
Comparaison mammifères / insectes
20
Quelques applications pratiques de la
communication olfactive
21
Utilisation de lhyperosmie des chiens

• Utilisation de "chiens sauveteurs" lors de
  séismes ou davalanches
• Utilisation de "chiens policiers" pour retrouver
  des drogues ou des explosifs
• Dans le futur, des "chiens auxiliaires de
  médecine" ? Des chercheurs ont montré que des
  chiens peuvent être entraînés à reconnaître
  "l'odeur du cancer" (cancers de la vessie, de la
  peau . . . )

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Utilisation de molécules odorantes à effet
répulsif
Lors des jeux olympiques dhiver de Lillehammer,
de lurine de loup a été répandue sur les voies
ferrées reliant les différents sites pour
éloigner les troupeaux de rennes et éviter les
accidents. Les forestiers du Canada protègent
lécorce des jeunes plants contre les Rongeurs en
les enduisant durine de glouton. En Amérique du
Nord, les sécrétions anales de vison ou dhermine
sont aussi utilisées pour protéger les cultures
contre les lapins et les campagnols
23
Utilisation de phéromones en zootechnie
Si après une séparation dun mois au moins, des
béliers sont introduits dans un troupeau de
brebis en inactivité ovarienne, on observe une
reprise des cycles sexuels chez une grande partie
des femelles. Cest " leffet mâle ". La toison,
imprégnée des phéromones sécrétées par les
glandes sébacées, semble à lorigine de ce
phénomène. Leffet mâle est utilisé dans les
élevages dovins pour avancer la période de
reproduction et synchroniser les accouplements
(en automne) ou pour induire une reproduction à
contre saison (au printemps).
24
Utilisation de phéromones contre les insectes
ravageurs de cultures
Exemple lutte contre la pyrale du maïs (un
petit papillon nocturne). En France, la pyrale du
maïs atteint en moyenne 10 des récoltes de maïs.
Sa larve s'attaque aux feuilles puis aux tiges,
pouvant provoquer un phénomène de verse. Les
attaques de pyrale facilitent également les
contaminations par des champignons.
Documents INRA Versailles
25
Utilisation de phéromones contre les insectes
ravageurs de cultures
Chez la pyrale, la femelle attire les mâles grâce
à un mélange de 2 phéromones isomériques,
dérivées dun acide gras. Ces molécules ont
été synthétisées et sont utilisées pour piéger
les mâles dans les cultures de maïs. Il existe
différents types de pièges. Les phéromones,
contrairement aux insecticides, ne présentent
aucun risque pour lhomme et lenvironnement.
Cette méthode de lutte biologique nest cependant
applicable quaux ravageurs dont les phéromones
sont identifiées et synthétisées.
Documents INRA Versailles
26
Des phéromones chez lhomme ?
Un parfum aux phéromones de porc . . .

Certaines publicités vantent des parfums à
landrosténone, un stéroïde présent dans la sueur
des aisselles. Ce produit (à odeur durine !) est
présenté comme un attractant sexuel, mais son
efficacité na jamais été démontrée chez les
humains. Par contre, chez les porcs,
landrosténone émise par les mâles attire bien
les truies en chaleur. Les truffes
dégagent aussi une substance proche de
landrosténone.
27
Des phéromones chez lhomme ?
Au delà des affirmations de la publicité, il
apparaît que des substances volatiles de type
phéromone influencent bien la physiologie et le
comportement humain ? chez des étudiantes
en pensionnat, les cycles sexuels tendent à se
synchroniser au fil des mois (Martha Mc Lintock,
1971). Lodeur de la sueur suffit à provoquer
cette synchronisation (Stern et Mc Lintock, 1998)

? A partir de la puberté, les femmes sont
plus attirées par les odeurs des hommes les plus
différents delles par leurs gènes MHC (Wedelind,
1995)
? Chez les humains, il existe 8 gènes codant
pour des récepteurs de phéromones (environ 300
chez la souris). Sept de ces gènes sont
silencieux mais le 8e est fonctionnel
(transcription en ARNm dans lépithélium olfactif
et non dans lorgane voméro-nasal) (Rodriguez et
al., 2000)
28
Bibliographie

• ? Un livre communication chimique et
  environnement
• P. Cassier, J. Bohatier, C. Descoins et Patricia
  Nagnan-Le Meillour, éditions Belin, 2000
• Un article la communication chimique chez les
  animaux
• J. Clos, " Biologie-Géologie ", bulletin de
  lAPBG n3, 2005, pages 525-569
• Des sites internet
• http//quasimodo.versailles.inra.fr/inapg/pheroZon
  e/ (sur les phéromones)
• http//www.123bio.net/revues/vmatarazzo/index.html
  (aspects moléculaires de lolfaction)
• http//www.sinnesphysiologie.de/hvsinne/hvsensin.h
  tm (en allemand)
• http//olfac.univ-lyon1.fr/sysolf/lso-frame.htm