Etude des bases neurales des souvenirs olfactifs précoces et persistants chez la souris adulte.

Marcel Proust, dans son livre « Du Côté de Chez Swann » (1919), décrit l’odeur d’une madeleine trempée dans du thé de tilleul comme déclenchant une joie immense, le ramenant au temps des après-midi passés auprès de sa tante. Nos souvenirs sont en effet associés à diverses informations sensorielles, notamment olfactives. Les souvenirs évoqués par les odeurs ont souvent été décrits dans la littérature comme ayant des caractéristiques très spécifiques qui les différencient des autres mémoires sensorielles. Ils ont notamment été rapportés comme étant plus anciens et ayant une charge émotionnelle, notamment positive, plus importante. Cependant, les bases neurales de cette mémoire olfactive formée à l’enfance restent aujourd’hui méconnues. Dans ce contexte, l’objectif est de réaliser une étude longitudinale visant à modéliser un souvenir olfactif précoce chez la souris. Ainsi l’étude consiste à mettre en mémoire une information olfactive durant la période infantile et à tester son rappel à l’âge adulte (ce qui n’est pas envisageable sur le modèle humain). Ce modèle permettra également d’étudier les bases neurales de la mémoire olfactive infantile à l’âge adulte avec un intérêt particulier pour le rôle des neurones nés en post-natal dans le bulbe olfactif, la première structure cérébrale en charge du traitement de l’information olfactive (ce qui est à nouveau inenvisageable sur le modèle humain). Ce projet permettra de mieux comprendre comment ces odeurs d’enfance ont cette faculté de donner ces caractéristiques mnésiques et émotionnelles si particulières à nos souvenirs. Ce projet de recherche fondamental sera mené sur 800 souris sur une période de 5 ans. La signature neurale du souvenir olfactif formé à l’enfance sera étudiée chez l’adulte, principalement post-mortem à l’échelle cellulaire et moléculaire. Nous modulerons également par optogénétique (outil permettant d’activer ou d’inhiber des neurones d’intérêts à l’aide d’une stimulation lumineuse) les neurones du bulbe olfactif nés en post-natal, pour étudier leur rôle dans le souvenir olfactif. Enfin, grâce à la photométrie de fibre optique (technique consistant à enregistrer un signal optique, émis ici par les neurones cibles), nous étudierons l’activité en temps réel, en réponse à l’odeur mise en mémoire, de structures impliquées dans le souvenir olfactif.

Nous étudions les bases neurales des souvenirs olfactifs de l’enfance. D’un point de vue fondamental, ces résultats permettront de mieux comprendre les mécanismes qui permettent aux odeurs de faciliter la mise en mémoire à long-terme de souvenirs émotionnellement intenses et plaisants.

Nous procèderons à des injections cérébrales de vecteurs viraux (la durée de la chirurgie est d’environ 10 minutes par souris, avec un temps d’injection virale de 3 à 6 secondes) et à la mise en place de fibres optiques (la durée de la chirurgie est d’environ 45 minutes par souris) dans la même structure. L’approche utilisée permettra d’étudier le lien causal entre activité de structures cérébrales et comportement, en fonction de la valeur hédonique des odeurs ou du genre de l’animal. L’ensemble de cette procédure chirurgicale comprend 2 chirurgies intracérébrales, avec une l’injection virale chez le nouveau-né et une implantation de fibre optique à l’âge adulte. La phase de récupération et la phase de comportement s’étend sur 3 mois maximum. Les tests comportementaux corresponderont à des mesures de temps d’investigation et de locomotion en présence d’odeurs, pour étudier leur mémorisation, sur de courtes durées (1 à 5 minutes). Les animaux seront également soumis à une injection intrapéritonéale de marqueurs de prolifération aux jours postnataux (P) P1 et P7, respectivement, pour marquer les nouveaux neurones.

Les animaux implantés (procédure chirurgicale) étant remis entre congénères (pour éviter l’isolement des animaux), ils peuvent être susceptibles de se blesser. Des dégradations du matériel d’implantation et donc de la zone neurale correspondante peuvent aussi être engendrées. Les chirurgies peuvent également induire des effets secondaires indésirables (perte de poids, douleurs, stress, apathie, stéréotypie etc). Enfin, la manipulation des animaux ainsi que les injections intrapéritonéales peuvent induire chez les animaux un stress léger. Une surveillance adaptée sera mise en place à l’aide d’une grille de score évaluant l’état physiologique et comportemental de l’animal, définissant des points limites connus et maitrisés.

Tous les animaux utilisés selon cette procédure seront mis à mort afin de récupérer le cerveau et contrôler les injections ou analyser l’activité neuronale.

Nous avons choisi la souris car son comportement et l’importance écologique de la fonction olfactive de cette espèce sont particulièrement adaptés à la question de recherche qui nous intéresse. De plus le système olfactif humain et de la souris présentent de grandes similarités, faisant de cette espèce un très bon modèle pour étudier le système olfactif. Enfin, l’ensemble des données antérieures a été obtenu chez cette espèce, elle est classiquement utilisée dans ce type d’étude, et nos données pourront être comparées à celles de la littérature. La période de formation de la mémoire olfactive prend place du jour postnatal (P) P23 à P33, correspondant au stade juvénile chez la souris. C’est en effet cette période qui est la cible de la plus grande partie des souvenirs olfactifs chez l’Homme (c’est-à-dire avant 10 ans). Les tests comportementaux, visant à étudier la mémoire et la préférence de l’odeur d’enfance, seront réalisés aux stades jeune adulte (2 mois), adulte (6 mois), et adulte avancé (1 an), afin d’étudier l’acquisition ainsi que la rétention à long terme du souvenir olfactif. La maturité sexuelle, qui se situe 8 semaines chez les femelles et 10 chez les mâles, est atteinte.