Modifications neurales liées à la mémoire à long terme dans la voie olfactive de l'abeille domestique

Neural changes associated with long-term memory in the olfactory pathway of the honeybee

• Auteur / Autrice : Benoît Hourcade
• Direction : Jean-Marc Devaud, Jean-Christophe Sandoz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles animaux

Perception olfactive

Plasticité neuronale

Mémoire à long terme

Abeilles

Mots clés libres

Plasticité structurale

Plasticité synaptique

Plasticité fonctionnelle

Mémoire à long terme

Lobes antennaires

Corps pédonculés

Apis mellifera

Trace mnésique

Résumé

Il est communément accepté que le stockage de mémoires à long terme repose sur des modifications des propriétés fonctionnelles et/ou de la connectivité synaptique du réseau neural. Toutefois, ces remaniements ne sont pas facilement identifiables, étant donné la complexité des procédures d'apprentissage et des circuits cérébraux étudiés. Une telle recherche peut être facilitée en étudiant la mémoire de stimuli spécifiques d'une modalité sensorielle, et se concentrant sur des réseaux d'organisation modulaire et relativement simple. Nous nous sommes donc attachés à l'étude de mémoires associatives d'odeurs uniques, et aux possibles changements neuraux associés, au niveau de deux neuropiles de la voie olfactive de l'abeille mellifère : les lobes antennaires et les corps pédonculés. Nous avons tiré profit de l'organisation modulaire de ces deux centres nerveux pour chercher d'éventuelles modifications structurales qui pourraient être corrélées avec la formation d'une mémoire à long terme (MLT) spécifique pour une odeur. Des abeilles en contention étaient entraînées à former une MLT spécifique avec un protocole de conditionnement appétitif pavlovien. La stabilité et la spécificité des performances mnésiques étaient testées comportementalement trois jours après le conditionnement. À ce moment, les cerveaux étaient préparés pour la visualisation des lobes antennaires et des corps pédonculés. Puisque les lobes antennaires sont organisés en unités morphofonctionnelles bien définies, les glomérules, nous avons cherché d'éventuels remaniements structuraux (par analyse volumétrique) et fonctionnels (par imagerie calcique) au sein de ces unités. Nous avons montré que la MLT est associée avec l'augmentation du volume d'un sous-ensemble spécifique des glomérules, déterminé par l'odeur apprise, sans modification de la densité des réponses glomérulaires aux odeurs. Puis, nous avons voulu tester la possibilité que la MLT olfactive soit associée avec un remaniement de l'architecture synaptique, de la même manière que chez les mammifères ou d'autres espèces, chez qui la consolidation d'une mémoire stable est accompagnée de variations du nombre et de la forme des synapses. Pour cela, nous avons profité de l'organisation modulaire des corps pédonculés, où les contacts synaptiques entre l'afférence olfactive et les cellules intrinsèques sont ségrégés en complexes synaptiques, les microglomérules (MG), qui peuvent être facilement visualisés et dénombrés. Nous avons ainsi montré que la MLT olfactive est associée avec une augmentation de la densité microglomérulaire, dépendante de la transcription. . .

The storage of stable memories is generally considered to rely on changes in the functional properties and/or the synaptic connectivity of neural networks. However these changes are not easily tractable given the complexity of the learning procedures and brain circuits studied. Such a search can be narrowed down by studying memories of specific stimuli in a given sensory modality, and by working on networks with a modular and relatively simple organization. We have therefore focused on associative memories of individual odors and possibly related changes at two levels of the honeybee olfactory pathway: the antennal lobes (ALs) and the mushroom bodies (MBs). We took advantage of the modular organization of both brain centers to look for structural changes that could be correlated with the formation of an odor-specific, olfactory long-term memory (LTM). Restrained bees were trained to form an odor-specific long-term memory in an appetitive Pavlovian conditioning protocol. The stability and specificity of this memory was tested behaviorally three days after conditioning. At that time, we performed brain processing of ALs and MBs. As ALs are organized in well-identified morpho-functional units, the glomeruli, we looked for evidence of structural (with volumetric analysis) and functional (with calcium imaging) plasticity in these units. We show that olfactory LTM is associated with volume increases in a specific subset of glomeruli, determined by the odor learned, without any change in the density of odor-evoked activity. Then, we addressed the question of whether olfactory LTM could be associated with changes in the synaptic architecture, in a similar way as in mammals and other species, where the consolidation of stable memories is accompanied by structural plasticity involving variations in synapse number and/or size. . .