L’information olfactive qui converge au niveau des glomérules est transmise aux cellules mitrales, cellules principales du bulbe olfactif, qui projettent directement vers le cortex olfactif. La longueur de ces projections (jusqu’à 4-5 mm chez la souris) et les limites des techniques de traçage avaient jusqu’à ce jour limité les connaissances sur le tracé restreint emprunté par les axones des cellules mitrales depuis les glomérules jusqu’au cortex olfactif.

Les groupes de L. Luo, K. Baldwin et S. Datta ont, chacun à leur manière, surmonté ces obstacles pour nous offrir une vision plus précise des projections du bulbe vers le cortex olfactif. Deux des trois équipes se sont appuyées sur une technique de traçage antérograde permettant de marquer une ou plusieurs cellules mitrales localisées dans un même glomérule, et, dès lors, de suivre et de visualiser l’organisation des terminaisons axonales de ces cellules mitrales dans le cortex olfactif. Quant au troisième groupe, il a choisi de suivre le trajet inverse en utilisant une technique récente de marquage transsynaptique rétrograde [ 7]. L’opération consiste à identifier et infecter une cellule du cortex olfactif par un vecteur modifié dérivé du virus de la rage. Après réplication, la particule virale est transportée jusque dans les dendrites et traverse les espaces synaptiques pour envahir les partenaires présynaptiques de la cellule infectée. Différentes modifications génétiques du virus utilisé permettent : (1) l’expression d’une protéine fluorescente pour visualiser l’ensemble des neurones présynaptiques ; (2) le blocage de tout nouveau passage transsynaptique secondaire restreignant ainsi la présence du virus aux seules cellules présynaptiques. De fait, un traçage transsynaptique rétrograde de ce type a conduit les auteurs jusqu’à la source des cellules corticales infectées, c’est-à-dire jusqu’aux glomérules et aux cellules mitrales à l’origine des projections corticales.

Avec des stratégies différentes, ces trois études ont conduit aux mêmes conclusions. Elles confirment tout d’abord que les cellules principales du bulbe olfactif innervent les différentes structures qui composent le cortex olfactif, en priorité le cortex piriforme, le cortex olfactif accessoire et le tubercule olfactif, et, dans une moindre mesure, l’amygdale et le cortex entorhinal. En outre, les auteurs montrent que l’organisation des terminaisons axonales des cellules mitrales dans le cortex olfactif est largement distribuée et ne donne pas lieu à des projections spatialement organisées (odotopiques) au sein du cortex olfactif. Chaque cellule corticale est ainsi la cible d’afférences en provenance de nombreux glomérules indépendamment de leur position dans le bulbe olfactif, et chaque cellule principale du bulbe olfactif innerve un nombre important de cellules largement distribuées dans le cortex (Figure 1).

Ces trois études offrent de nouvelles hypothèses quant au traitement de l’information dans le cortex olfactif. En premier lieu, la distribution aléatoire des projections depuis le bulbe vers le cortex suggère un codage combinatoire de l’information olfactive des nombreux glomérules par les cellules corticales. À la différence du bulbe olfactif qui représente l’information en une combinaison unique d’activations glomérulaires, le cortex olfactif semble intégrer ces informations spatiales pour en élaborer une synthèse. La plupart des odeurs que nous percevons sont composées de plusieurs molécules odorantes (près de 600 pour l’odeur du chocolat par exemple). La perception d’une seule odeur, d’un seul « objet olfactif » repose sur l’intégration de l’activation des glomérules olfactifs activés par les différentes molécules odorantes qui composent cette odeur, un processus qui s’effectuerait au niveau du cortex olfactif. Des enregistrements de l’activité des neurones dans le cortex olfactif confirment qu’une même cellule corticale peut être activée par plusieurs odeurs parfois très différentes [ 8]. En second lieu, il apparaît que deux cellules mitrales d’un même glomérule ont pour cible des territoires corticaux aussi distants que deux cellules mitrales émanant de glomérules distincts (Figure 1). Ce niveau extrême de dispersion suggère des territoires de projection corticale des cellules principales bulbaires propres à chaque individu. De tels résultats soulèvent d’importantes questions : comment une même odeur peut-elle être perçue de manière identique par différents individus ? Comment l’expérience de chacun participe-t-elle à la construction des représentations olfactives supportées par des projections aléatoires ? Au cours du développement, quelles règles et quels processus moléculaires guident les projections glomérulaires vers le cortex ? Enfin, à l’inverse des projections bulbaires vers le cortex olfactif, une relative ségrégation des terminaisons glomérulaires est observée au niveau de l’amygdale, une structure déterminante dans l’expression de la peur. L’amygdale reçoit préférentiellement des projections en provenance de glomérules localisés dans la partie dorsale du bulbe. Ces glomérules dorsaux partagent la caractéristique de répondre à des odeurs qui suscitent des comportements d’évitement, comme l’odeur de prédateur ou de nourriture avariée [ 9]. Si la précision d’un tel câblage au niveau de l’amygdale contraste avec la dispersion et le caractère combinatoire des projections corticales, elle trouve un certain sens sur le plan adaptatif en raison de la forte valeur de survie des réponses comportementales aux odeurs signalant un danger. De manière intéressante, des schémas de connectivité semblables existent dans le système olfactif de la drosophile, où les réponses comportementales apprises et non apprises à des odeurs reposent sur des réseaux de projection respectivement aléatoires et ségrégés.

Encore une belle confirmation de l’unité du Vivant. ‡