Atallah_Elias_2012_memoire - Papyrus : Université de Montréal

Université de Montréal
Transmission des voies olfactives aux cellules réticulospinales de la
lamproie
par :
Elias Atallah
Département de physiologie
Faculté de Médecine
Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures
en vue de l’obtention du grade de Maître ès Sciences (M. Sc.)
en Sciences neurologiques
Août, 2011
©, Elias Atallah, 2011

Université de Montréal
Faculté des études supérieures
Ce mémoire intitulé :
Transmission des voies olfactives aux cellules réticulospinales de la lamproie
présenté par :
Elias Atallah
a été évalué par un jury composé des personnes suivantes :
Dr. Arlette Kolta
président-rapporteur
Dr. Réjean Dubuc
directeur de recherche
Dr. Richard Robitaille
codirecteur
Dr. Marc Bélanger
membre du jury

iii
RÉSUMÉ
Les informations olfactives sont connues pour leur capacité à induire des
comportements moteurs spécifiques. En dépit de nombreuses observations
comportementales chez les vertébrés, on ne connaît toujours pas les mécanismes et
les voies nerveuses qui sous-tendent ces phénomènes de transformation olfacto-
locomotrices. Chez la lamproie, des travaux récents ont permis de décrire cette voie,
et les mécanismes responsables de la transformation des entrées olfactives en activité
locomotrice (Derjean et al., 2010). Cette voie prend origine dans la partie médiane du
bulbe olfactif, et envoie des projections vers le tubercule postérieur, une région qui se
trouve dans le diencéphale. De là, les neurones projettent directement vers la Région
Locomotrice Mésencéphalique, connue pour envoyer des connexions vers les
neurones réticulospinaux, et activer la locomotion.
L’objectif de cette étude était d’établir si l’ensemble des neurones
réticulospinaux répond aux stimulations olfactives. Pour ce faire, nous avons utilisé
sur une préparation de cerveau isolé de lamproie des techniques d’électrophysiologie
et d’imagerie calcique.
La stimulation électrique des nerfs olfactifs, de la région médiane du bulbe olfactif ou
du tubercule postérieur a provoqué une activation de toutes les cellules
réticulospinales qui se retrouvent dans les quatre noyaux réticulaires (ARRN : Noyau
Réticulaire Rhombencéphalique Antérieur; MRN : Noyau Réticulaire
Mésencéphalique; MRRN : Noyau Réticulaire Rhombencéphalique Moyen; PRRN :
Noyau Réticulaire Rhombencéphalique Postérieur). Seule la partie médiane du bulbe
olfactif est impliquée dans le passage de l’information olfactive vers les neurones

iv
réticulospinaux. Nous avons aussi découvert que le blocage des récepteurs
GABAergiques dans la partie médiane du bulbe olfactif augmentait les réponses
olfactives de façon considérable dans les cellules réticulospinales. Nous avons montré
ainsi qu’il existe un tonus inhibiteur impliqué dans la dépression modulatrice de la
voie olfacto-locomotrice.
Ce travail a permis de montrer que la stimulation des afférences sensorielles
olfactives active simultanément l’ensemble des populations de neurones
réticulospinaux qui commandent la locomotion. De plus, il existerait un tonus
inhibiteur GABAergique, au niveau de la partie médiane du bulbe olfactif,
responsable d’une dépression modulatrice dans la voie olfacto-locomotrice.
Mots-clés: Transformation olfacto-locomotrice, nerf olfactif, bulbe olfactif,
tubercule postérieur, région locomotrice mésencéphalique, neurones
réticulospinaux, tonus inhibiteur, lamproie, électrophysiologie, imagerie
calcique.

v
ABSTRACT
Olfactory inputs are known for their ability to induce specific motor
behaviors. Despite numerous behavioral observations in vertebrates, the mechanisms
and the neural pathways underlying the olfactory-locomotor transformation are still
unknown. In lamprey, recent studies have described this pathway and the mechanism
underlying the transformation of olfactory input into a locomotor activity (Derjean et
al., 2010). This pathway originates in the medial part of the olfactory bulb, sends
projections to the posterior tuberculum, a diencephalic region. From there, the
neurons project directly to the mesencephalic locomotor region that is known to send
projections to the reticulospinal neurons to activate locomotion.
Using lamprey brain preparation, electrophysiology and calcium imaging, the aim of
this study was to establish whether all reticulospinal neurons respond to olfactory
stimuli. Electrical stimulation of the olfactory nerves, the medial part of the olfactory
bulb or the posterior tuberculum activates all reticulospinal cells in the four reticular
nuclei (ARRN: Anterior rhombencephalic reticular nucleus; MRN: middle
mesencephalic reticular nucleus; MRRN: middle rhombencephalic reticular nucleus;
PRRN: posterior rhombencephalic reticular nucleus). The medial part of the olfactory
bulb is the only region that is implicated in transmitting the olfactory information to
reticulospinal neurons. We also discovered that when blocking the GABAergic
receptors in the medial part of the olfactory bulb, the reticulospinal neurons have a
stronger response to olfactory stimulation. Thus we showed that a tonic inhibition is
involved in the modulating depression of the olfacto-locomotor pathway.