Latéralisation fonctionnelle du cerveau en réponse aux odeurs chez la souris

L’objectif du projet est d’apporter des éléments de réponses à la question de savoir pourquoi nous avons en quelque sorte deux cerveaux. En effet, le cerveau est constitué de deux hémisphères cérébraux, un gauche et un droit, et il établi que certaines fonctions activent plutôt l’un ou l’autre hémisphère cérébral. Ainsi, chez l’Homme, le langage résulte de l’activité de régions cérébrales situées dans l’hémisphère gauche. Une latéralisation de l’activité du cerveau a aussi été décrite pour l’attention, la mémoire ou pour le traitement des émotions. Il est établi également que les processus de latéralisation cérébrale ne sont pas propres à l’Homme comme cela a pu être initialement suggéré mais qu’ils sont une caractéristique générale de l’organisation fonctionnelle du système nerveux. On retrouve une spécialisation des hémisphères cérébraux dans différentes fonction par exemple chez les gastéropodes ou les insectes, les oiseaus, les poissons et bien sur les mammifères. Le fonctionnement asymétrique de nos cerveaux droit et gauche constitue certanement un avantage, une proposition étant que le traitement d’une information par une région cérébrale donnée d’un seul côté, libère des ressources neuronales équivalentes de l’autre côté du cerveau, pour faire autre chose, ce qui améliorerait les performances cognitives. Cependant, pourquoi une information donnée est traitée par un hémisphère ou un autre reste largement méconnu. Le projet se propose d’utiliser le traitement de l’information olfactive chez la souris pour pouvoir manipuler la nature de l’information et enregistrer l’activité cérébrale, pour mettre au jour les règles qui sous tendent la latéralisation cérébrale et mieux comprendre son rôle.

L’intérêt pour l’étude de la latéralisation cérébrale est portée par les découvertes récentes d’une altération de la latéralisation cérébrale dans différents maladies ou dysfonctionnements du cerveau comme l’autisme, la schizophrénie, ou encore la dyslexie. Ces maladies, qui émergent au cours du développement du cerveau, suggèrent que l’environnement précoce de l’individu joue un rôle dans la latéralisation du cerveau, question que le projet va aborder. A l’autre extrémité de la vie, les patients atteints de maladie neurodégénératives comme la Maladie d’Alzheimer ont aussi des altérations de la distribution de l’activité cérébrale entre les hémisphères gauche et droit du cerveau, qui pourraient contribuer à leurs troubles de mémoire ou de raisonnement. Dans ce projet, nous souhaitons tirer parti de la modalité olfactive, particulièrement importante pour guider le comportement chez la souris, pour développer un modèle d’étude de la latéralisation cérébrale et pouvoir apporter des éléments de réponses aux questions concernant le rôle de l’environnement dans la mise en place de la latéralisation cérébrale pendant le développement de l’individu, et le rôle de la latéralisation dans la réalisation de tâches quotidiennes de perception et d’apprentissage. Nous souhaitons ainsi contrinuer à une meilleure connaissance du fonctionnement du cerveau sain et malade.

150 souris seront soumises à une chirurgie d’environ 30 minutes sous anesthésie générale, pour l’injection de vecteurs viraux dans les structures cérébrales d’intérêt en vue de mesurer ou de modifier l’activité neuronale. D’autres souris (75) seront soumises à l’occlusion d’une narine par mise en place en 2 à 5 minutes, d’un bouchon par les voies naturelles sous anesthésie générale. L’ensemble de ces animaux subiront après récupération une restriction alimentaire contrôlée pendant environ une semaine. Pendant cette semaine, les animaux participeront à 4 sessions par jour d’un test d’apprentissage aucours duquel ils sont placés sur une planche percée de trous odorisés. Les animaux sont laissés libres de leurs mouvements et leur comportement d’exploration des odeurs est mesuré. Le reste des animaux (225) sera exposé soit en continu, soit une à deux fois par jour pendant quelques minutes à des odeurs nouvelles dans une cage d’hébergement habituelle. Leur comportement libre d’exploration de l’odeur sera mesuré.

Des souris seront soumises dès leur naissance et jusqu’au sevrage, à un enrichissement olfactif consistant en la présentation d’une odeur nouvelle chaque jour, placée dans une boule à thé suspendue dans un coin de la cage. La présence d’une odeur nouvelle, comme tout élément nouveau de l’environnement, va attirer l’attention de l’animal (but recherché dans l’enrichissement) et pourrait aussi constituer une source de stress léger qui affecte le comportement de la mère vis-à-vis des jeunes. C’est en fait l’objet de l’expérimentation de mesurer ce possible effet. Chez la souris adulte, mâle ou femelle non allaitante, l’enrichissement olfactif est classiquement décrit comme ayant des effets bénéfiques sur les performances cognitives, mais nous n’avons pas de données équivalentes sur la souris femelle qui élève ses petits. Certains les animaux subissent des chirurgies pouvant induire des effets secondaires indésirables (perte de poids, douleurs, stress, apathie, stéréotypie etc). Puis, 1 mois après la chirurgie, ils sont mis en restriction alimentaire modérée 3 jours avant le début de tests comportementaux (apprentissages associatifs) et pendant toute la durée du test (5 à 7 jours). Cette restriction peut créer un état de faim chez l’animal. Enfin, certains des animaux subiront l’occlusion d’une narine ce qui crée un inconfort correspondant au fait d’avoir une narine bouchée. Cette procédure a été utilisée dans le passé au laboratoire sans être accompagnée de perte de poids ou d’apparition de signes de souffrances. Dans les jours qui suivent l’occlusion de la narine, les animaux sont mis en restriction alimentaire, avec les mêmes effets que décrits plus haut (état de faim).

A l’issue des expériences, les souris sont mises à mort pour pouvoir récupérer les cerveaux accéder aux corrélats cellulaires des comportements observés.

Nous avons choisi la souris car son comportement et l’importance écologique de la fonction olfactive de cette espèce sont très bien adaptés à la question de recherche qui nous intéresse. De plus, l’ensemble des données antérieures sur les bases neurales de la perception olfactive a été obtenu chez cette espèce, elle est classiquement utilisée dans ce type d’étude. Nos données pourront être comparées à nos données antérieures et à celles de la littérature. En particulier, le projet proposé s’appuie sur des premiers résultats obtenus chez cette espèce. C’est pourquoi nous utiliserons ce même modèle d’étude. Certaines procédures sont réalisées sur des animaux adultes jeunes, âgés de 2 à 3 mois. Une expérience concerne des animaux nouveau-nés avec un suivi selon les groupes jusqu’à juste après le sevrage ou jusqu’à l’âge adulte. Cette procédure permet la modulation précoce de l’expérience olfactive et l’analyse de ses conséquences en termes de performances olfactives et de connectivité cérébrale, chez le jeune puis chez l’adulte.