Notre odorat a un effet puissant sur notre comportement et nos émotions. Les arômes peuvent évoquer des souvenirs vifs du passé ou nous avertir d’un feu qui couve. Pourtant, pour les neuroscientifiques, l’odorat reste le plus mystérieux de nos cinq sens.
Une fois que le nez détecte quelque chose, comment le cerveau détermine-t-il ce que cela signifie ? Les scientifiques ne sont pas sûrs. Pour les aider à le comprendre, les enquêteurs du Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) Florin Albeanu, Alexei Koulakov et Anthony Zador ont créé une nouvelle carte complète des circuits olfactifs du cerveau.
C’est une question ouverte à ce stade, comment nous traitons exactement l’odeur. Quelles sont les caractéristiques de l’espace olfactif que le cerveau extrait et utilise pour créer des perceptions d’objets olfactifs ? Et quels sont exactement les mécanismes dans le cerveau ? »
Florin Albeanu, Laboratoire de Cold Spring Harbor
Étant donné que les études précédentes sur le cortex olfactif n’avaient pas réussi à trouver une organisation logique parmi les neurones, de nombreux neuroscientifiques soupçonnaient que les informations sur les odeurs étaient relayées au hasard dans le cerveau. Mais ces études ont examiné les schémas de connectivité de quelques dizaines de neurones seulement.
En utilisant de nouvelles technologies de cartographie cérébrale basées sur l’ADN développées dans le laboratoire de Zador, appelées MAPseq et BARseq, l’équipe du CSHL peut tracer les chemins de plus de neurones de traitement olfactif individuels que jamais auparavant – des milliers dans le cerveau d’une seule souris. Grâce à leurs travaux, les scientifiques pourront peut-être comprendre le circuit olfactif et sa logique sous-jacente.
La nouvelle carte trace la façon dont les informations sensorielles sont acheminées entre les parties du cerveau qui traitent l’olfaction. Ceux-ci incluent le bulbe olfactif, qui reçoit des informations sensorielles du nez, le principal centre de traitement des odeurs appelé cortex piriforme, et plusieurs autres régions du cerveau qui reçoivent des entrées du bulbe olfactif.
Dans le cortex piriforme, l’équipe a découvert que les neurones situés à l’avant du cerveau avaient des schémas de connectivité différents de ceux situés à l’arrière. « Au fur et à mesure que vous vous déplacez le long de cet axe, vous voyez le schéma de projection des neurones changer progressivement en termes de diffusion d’informations dans d’autres régions du cerveau », explique Koulakov. « Cela est synchronisé avec la façon dont le bulbe olfactif se projette dans ces régions du cerveau, ainsi qu’aux mêmes endroits dans le cortex piriforme », explique-t-il. Chacun de ces « motifs de circuit » parallèles peut traiter différents aspects de l’information sur les odeurs.
Cela rappelle ce que les neuroscientifiques ont trouvé dans d’autres parties du cerveau où les connexions et les emplacements des neurones correspondent à des caractéristiques spécifiques des entrées sensorielles comme les images et les sons. Dans le système auditif, la position des neurones le long d’un axe est liée aux fréquences sonores que nous entendons. De même, dans le système visuel, la position des neurones transmet des informations sur l’emplacement d’un objet vu, entre autres caractéristiques, et différents circuits neuronaux sont réglés sur les emplacements et les identités des objets (voies « où » vs « quoi »).
Les chercheurs affirment que la carte olfactive pourrait offrir des percées vers « la dernière frontière des neurosciences sensorielles ». Ils suggèrent que cela indique l’existence de différents circuits neuronaux dédiés à l’évaluation de l’identité d’une odeur, de son agrément, de sa provenance et de la manière d’agir en conséquence. « Cela nous place, nous et le terrain, dans un état d’esprit très différent », déclare Albeanu. « C’est une étape vers la compréhension de la nature du traitement olfactif. »
