La physiologie réserve encore des surprises. Pour l'olfaction, une équipe Institut Pasteur/CNRS/Université de Paris met au jour un nouveau circuit inhibiteur rétroactif situé dans le cerveau, soupçonné mais non caractérisé jusque-là. Cette découverte met en exergue l'importance de transmettre moins pour transmettre mieux : ce réseau neuronal apparaît essentiel pour traiter finement l'information sensorielle.
Les chercheurs, sous la coordination de Gabriel Lepousez et Pierre-Marie Lledo de l'Institut Pasteur, ont montré dans un modèle animal l'existence de neurones inhibiteurs, dont les connexions à distance cheminent depuis les structures cérébrales dites supérieures vers le bulbe olfactif. Ces résultats sont décrits dans « Nature Communications ».
« Ce type de circuit inhibiteur, qui vient d’être identifié pour la première fois dans le système olfactif d’un vertébré, pourrait être présent dans d’autres systèmes sensoriels », souligne Gabriel Lepousez, chercheur dans l’unité Perception et mémoire olfactive (Institut Pasteur/CNRS). Ainsi, la rétroaction inhibitrice corticale représenterait un nouveau type de circuit nerveux qui affine la perception sensorielle, de manière générale.
Au-delà des interneurones locaux
Habituellement, les informations transitent dans le sens inverse. Dans le système olfactif, le nez au sommet de sa cavité transforme la présence de composés odorants en signaux électriques. Ces signaux sont ensuite transmis au bulbe olfactif, premier relais de l'information sensorielle. Le bulbe olfactif traite le signal en réduisant la quantité d'information à communiquer au cerveau afin de « minimiser le bruit de fond », est-il expliqué dans un communiqué. Une fois encodés et traités, ces signaux sont transmis au cortex.
L'activité des neurones excitateurs capables d'établir des connexions à longue distance dans le cerveau est placée sous le contrôle étroit d'interneurones exerçant une inhibition locale pour modérer le message nerveux et éviter ainsi un emballement de l'activité globale du cerveau. Dans ce récent travail, les scientifiques montrent que l'inhibition n'est pas que locale : il existe des neurones inhibiteurs capables d'établir des connexions à longue distance depuis le cortex vers le bulbe olfactif.
L'inhibition rend plus sélectif
Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont positionné un marqueur fluorescent spécifique des neurones inhibiteurs et ont observé de façon inattendue que ce marqueur remontait jusqu'aux structures dites « supérieures ». Le marqueur se retrouve dans des cellules neuronales localisées dans le cortex olfactif (voir l'image). Cette nouvelle voie de contrôle rétroactif relie directement le cortex au bulbe olfactif.
Comme le laissait présager le fait qu’ils contactent tous les divers types de neurones du bulbe olfactif, la stimulation spécifique de ces neurones inhibiteurs à longue portée démontre leurs effets puissants sur le traitement sensoriel : réduction globale de l'activité des neurones du bulbe olfactif (imagerie cellulaire) mais aussi réponses olfactives plus sélectives des neurones du bulbe olfactif. En somme, avec moins de neurones actifs, l’individu améliore sa perception. Les neuroscientifiques montrent que l’activité des neurones inhibiteurs du cortex est essentielle pour distinguer des composés odorants proches, par exemple la menthe aquatique de la menthe poivrée.
Mémoire et attention
La perception des odeurs est constamment guidée et façonnée sous le prisme de notre expérience passée et de la mémoire. Les chercheurs montrent dans cette étude que cet ajustement du traitement sensoriel s’appuie en partie sur une rétroaction inhibitrice exercée par le cortex olfactif, siège de la mémoire, sur le bulbe olfactif.
« La nature et le contexte dans lequel sont envoyés ces signaux inhibiteurs depuis le siège de la mémoire jusqu’au siège de la perception restent encore inconnus. L’une des hypothèses est que cette voie permettrait d’optimiser l’attention sur une odeur pour mieux la reconnaître », explique Gabriel Lepousez. La meilleure description des mécanismes de perception ouvre des perspectives pour comprendre l’entraînement olfactif mais aussi les troubles pathologiques de la perception.
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