Des chercheurs identifient des neurones qui « apprennent » à sentir une menace


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  • Que nous en soyons conscients ou non, lorsque nous pénétrons dans un nouvel espace, nous utilisons notre odorat pour évaluer s’il est sûr ou dangereux. En fait, pour une grande partie du règne animal, cette capacité est nécessaire à la survie et à la reproduction. Des chercheurs du Del Monte Institute for Neuroscience de l’Université de Rochester trouvent de nouveaux indices sur la façon dont le système sensoriel olfactif aide à l’évaluation des menaces et ont trouvé des neurones qui « apprennent » si une odeur est une menace.

    « Nous essayons de comprendre comment les animaux interagissent avec l’odorat et comment cela influence leur comportement dans des contextes sociaux et non sociaux menaçants », a déclaré Julian Meeks, PhD, chercheur principal du Chemosensation and Social Learning Laboratory. « Nos recherches récentes nous donnent des outils précieux à utiliser dans nos travaux futurs et connectent des ensembles spécifiques de neurones de notre système olfactif à la mémoire des odeurs menaçantes. »

    Apprendre à flairer une menace

    La façon dont le cerveau réagit à une menace sociale peut être guidée par l’odorat. Chez la souris, les chercheurs ont identifié un ensemble spécifique de neurones dans le système olfactif accessoire qui peuvent apprendre l’odeur d’une autre souris qui constitue une menace potentielle. Ces résultats sont décrits dans un article récemment publié dans Le Journal des neurosciences.

    « Nous savions que l’agressivité territoriale augmentait chez une souris mâle résidente lorsqu’elle était présentée à plusieurs reprises au même mâle », a déclaré Kelsey Zuk, PhD, qui était le premier auteur de cette recherche. « Des recherches antérieures ont montré que ce comportement est guidé par les odeurs sociales – notre recherche va encore plus loin dans ce que nous savons. Elle identifie où cela se produit dans le système olfactif. Nous savons maintenant que la plasticité se produit entre les neurones et les souris mâles peuvent être motivées par la mémoire formée par l’odorat. »

    Les chercheurs ont découvert que les neurones « inhibiteurs » (cellules nerveuses qui agissent en faisant taire leurs partenaires synaptiques) dans une zone du cerveau responsable de l’interprétation des odeurs sociales deviennent très actifs et changent leur fonction lorsque les mâles se rencontrent à plusieurs reprises et augmentent leur agressivité territoriale. En perturbant les neurones associés à la neuroplasticité – l’apprentissage – dans le bulbe olfactif accessoire, les chercheurs ont révélé que l’agressivité territoriale diminuait, liant les modifications de la fonction cellulaire dans le circuit de détection des phéromones du cerveau aux modifications des réponses comportementales aux menaces sociales.

    « Cela a aboli l’agression rampante qui est généralement exposée », a déclaré Zuk. « Cela indique que cette population de neurones inhibiteurs sensoriels précoces joue un rôle essentiel dans la régulation de la réponse comportementale aux odeurs sociales. »

    Meeks était l’auteur principal de cet article. Parmi les autres auteurs figurent Jinxin Wang, PhD, du centre médical de l’Université de Rochester et Hillary Cansler, PhD, du College of Medicine de l’Université de Floride. La recherche a été soutenue par les National Institutes of Health.

    Une nouvelle odeur de menace

    L’évaluation de la menace survient également lorsqu’un animal navigue dans des odeurs inconnues. Par exemple, l’odeur d’un prédateur qu’il n’a jamais rencontré. Des chercheurs du Laboratoire de chimiosensation et d’apprentissage social ont découvert qu’une nouvelle odeur de prédateur, c’est-à-dire l’odeur d’un serpent pour une souris, incitait l’animal à adopter un comportement d’évaluation de la menace, sans agir « craintif » ni « sûr ».

    « Cela offre des indices sur la façon dont les odeurs chimiques dégagées par les prédateurs stimulent l’évaluation des menaces dans le cerveau », a déclaré Jinxin Wang, PhD, premier auteur d’un article publié dans eNeuro. « L’identification des changements dans les schémas de comportement des animaux nous aide à mieux comprendre comment les odeurs menaçantes sont traitées dans le cerveau. »

    Les chercheurs ont utilisé le suivi vidéo pour observer le mouvement et la posture des souris explorant des environnements familiers avec différentes odeurs, comme d’autres souris et serpents. Wang et ses collègues ont développé une approche hybride d’apprentissage automatique qui les a aidés à découvrir que les souris réagissent aux nouvelles odeurs de prédateurs d’une manière unique et distincte de la façon dont les souris réagissent aux odeurs de non-prédateurs. Ces comportements n’étaient ni craintifs ni sûrs mais plutôt un état d’évaluation.

    « Ces découvertes offrent de nouveaux indices sur l’impact des odeurs sur le comportement social et sur ce qu’elles peuvent signifier pour la survie, mais cette étude offre également de nouveaux outils qui propulseront cette science vers l’avant », a déclaré Meeks, auteur principal de cette étude. « Nous avons combiné des méthodes qui avaient des limites connues pour améliorer la précision, la profondeur des informations et l’interprétation humaine des données collectées. Nous pensons que cette approche sera précieuse pour les recherches futures sur la façon dont les mélanges d’odorants chimiques dégagés par les prédateurs stimulent l’évaluation des menaces dans le cerveau. »

    Parmi les autres auteurs figurent Paniz Karbasi, PhD, et Liqiang Wang, PhD, de l’Université du Texas Southwestern Medical Center. La recherche a été soutenue par l’Institut national sur la surdité et autres troubles de la communication.

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