Depuis plusieurs années, la sénescence cellulaire a été majoritairement étudiée comme un processus causé par le vieillissement des cellules et un mécanisme pour limiter la propagation des cellules précancéreuses. Cette perspective a changé suite aux publications des groupes Serrano et Keyes, qui ont démontré la présence des cellules sénescentes très tôt durant le développement embryonnaire de la souris. Dernièrement, le laboratoire de Dr Roy a identifié le pronéphros, un organe transitoire qui est remplacé par le mésonéphros (homologue du rein chez les humains) à la maturité, les fascicules du nerf olfactif ainsi que les gencives comme des zones riches en cellules sénescentes durant le développement de l’axolotl. Ces évidences suggèrent que la sénescence est une réponse biologique survenant non seulement lors du vieillissement, mais est également une réponse physiologique pouvant être activée par différents signaux présents dans son environnement. À ce jour, bien que plusieurs chercheurs ciblent l’identification des points de contrôle de la sénescence cellulaire, on connaît peu de chose sur le rôle des cellules sénescentes durant le développement embryonnaire et la manière dont celui-ci pourrait influencer la croissance et la morphogenèse des organismes. Dans la présente étude, on cherche à identifier les gènes qui sont importants dans la sénescence développementale. Les résultats de séquençage d’ARN dans le pronéphros de l’axolotl ont démontré un enrichissement significatif du gène PEBP1, qui code pour une protéine surtout connue pour son rôle inhibiteur sur la kinase Raf. De plus, nos résultats semblent démontrer une diminution de l’activité bêta galactosidase dans le pronéphros de l’axolotl en développement lorsque celui-ci est traité à la Locostatin, un inhibiteur pharmacologique qui bloque l’interaction de PEBP1 avec RAF. Nous suggérons que PEBP1 pourrait être important pour soit l’activation ou le maintien du caractère sénescent dans les organes en développement de l’axolotl. Un phénomène qui semble être important pour conserver la fonctionnalité de l’organe en transition. / For several years, cellular senescence has been mainly studied as a process caused by the aging of cells and a mechanism to limit the propagation of precancerous cells. This perspective changed following the publications of Serrano and Keyes, who demonstrated the presence of senescent cells very early in the embryonic development of mice. Recently, the laboratory of Dr. Roy identified the pronephros, a transient organ which is replaced by the mesonephros (kidney counterpart in humans) at maturity, the olfactory nerve fascicles as well as the gums as areas rich in senescent cells during the development of axolotl. The evidence suggests that senescence is not only related to the aging process, but rather a physiological response which is activated by various signals present in its environment. To date, although several researchers are targeting the identification of control points for the activation of senescence, little is known about the role of senescent cells during embryonic development and how it could influence growth and morphogenesis. In the present study, we seek to identify the genes that are important in developmental senescence. The results of RNA sequencing in the axolotl pronephros have, among other things, demonstrated a significant enrichment of the PEBP1 gene which codes for a protein that acts as an inhibitor of the Raf kinase. Our findings support the idea that cellular senescence that occurs during the embryonic development of the axolotl is dependent on PEBP1 since the pharmacological inhibitor of PEBP1 (Locostatin), which blocks the interaction of PEBP1 with RAF, seems to affect the activity of senescent beta galactosidase. We suggest that PEBP1 is necessary for either the activation or the maintenance of senescence in the pronephros during embryogenesis. We further suggest that embryonic senescent is crucial for the morphogenesis of the developing organ perhaps by keeping the organ functional during the transition.

Eusocial insects evolved a sophisticated intraspecific communication, dominated by chemical signals, the pheromones. Termites (Isoptera) represent an excellent example in this respect, having a wide range of pheromones, such as trail-following, sex-pairing, alarm, and other pheromones. It is especially the former category of pheromones which is ubiquitous in termites and which was chemically characterized in many taxa across termite phylogeny. This allowed phylogenetic reconstruction of the chemical diversity of trail- following pheromones and calls for searching of evolutionary patterns of the sensitivity to these pheromones in various lineages across the tree of life, including the search for evolutionary scenario of the emergence of specific olfactory receptor proteins. In most species, the trail-following pheromones are represented by mono-, di- and tri-unsaturated fatty alcohols (3Z)-dodec-3-en-1-ol (DE), (3Z,6Z)-dodeca-3,6-dien-1-ol (DDE), and (3Z,6Z,8E)-dodeca-3,6,8-trien-1-ol (DTE). My overall aim in this thesis was to contribute to the understanding of the evolution of olfactory detection of C12 fatty alcohol trail-following pheromones in termites. More specifically, my question was whether evolutionarily more basal clades (Kalotermes flavicollis and Neotermes cubanus from the family...

Cette thèse s’intéresse à la capacité du cerveau à s’adapter à un environnement changeant. Plus spécifiquement, elle s’intéresse à la plasticité cérébrale dans le système olfactif. Les sommeliers, experts dans le domaine de l’olfaction, ont constitué notre modèle. Une première étude nous a permis d’établir un protocole afin de tester la performance olfactive des sommeliers. Dans une deuxième étude, nous avons testé des étudiants en sommellerie au début de leur formation d’un an et demi qui mène à la profession de sommelier. Nous avons observé que ces futurs experts de l’olfaction présentaient déjà, au cours des deux premiers mois, des capacités olfactives supérieures. Dans une troisième étude, nous avons de nouveau testé les étudiants à la fin de leur formation, afin d’examiner les effets d’un entraînement olfactif à long terme sur la performance olfactive et sur le cerveau : en plus de mesurer les capacités olfactives avec le test des Sniffin’ Sticks, nous avons utilisé l’imagerie par résonance magnétique (IRM) pour évaluer l’évolution du cerveau au cours de la formation en sommellerie. Nos principales observations concernent des changements au niveau de la structure cérébrale. Premièrement, le volume du bulbe olfactif a augmenté au cours de la formation, ce qui est en accord avec la littérature disponible à propos de cette structure. Deuxièmement, nous avons observé un épaississement au niveau du cortex entorhinal mais aussi un amincissement au niveau d’autres régions du cortex. Mises en relation avec les résultats d’études antérieures, ces observations soutiennent le récent modèle de surproduction-élagage selon lequel les changements dus à la plasticité liée à l’entraînement ne sont pas linéaires mais font intervenir différents processus en plusieurs phases. Ce modèle constitue une avancée importante dans la compréhension des mécanismes impliqués dans la plasticité cérébrale et devrait être pris en compte dans les futures études sur la plasticité. Bien que les résultats sur le plan neuroimagerie soient intéressants, les résultats de l’étude longitudinale relatifs à la performance olfactive n’étaient pas concluants sur le plan comportemental. Nous avons donc mis en place dans une quatrième étude une tâche d’identification d’odorants au sein de mélanges plus complexe et plus adaptée aux sommeliers qui a confirmé la supériorité de leurs capacités olfactives. Nous avons aussi entraîné des novices sur cette tâche pendant cinq jours pour tester les effets d’un court entraînement olfactif. Cette thèse est organisée sous forme de thèse par articles. Le premier chapitre correspond à l’introduction générale, qui est elle-même organisée en plusieurs grandes parties. Ces différentes parties définissent les concepts-clés de cette thèse : l’olfaction, les corrélations neuroanatomiques dans le système olfactif, la plasticité cérébrale, la plasticité liée à l’entraînement dans le système olfactif, la neuroimagerie. La dernière partie conclut l’introduction en présentant les objectifs et hypothèses de recherche. Les chapitres suivants correspondent aux articles rédigés au cours du doctorat et présentant les résultats des recherches. Le dernier chapitre constitue une discussion générale. Enfin, en annexes se trouvent deux articles publiés lors du doctorat, un chapitre à paraître dans un livre ainsi que des résultats non publiés. / This thesis is about the brain’s ability to adapt to an ever-changing environment. More specifically, it is about brain plasticity in the olfactory system. We used sommeliers, who are experts in olfaction, as our model. A first study allowed us to instate a protocol to assess sommeliers’ olfactory function. In a second study, we tested sommelier students at the start of their year-and-a-half-long training which is the prerequisite to become a professional sommelier. We observed that these future experts in olfaction already had, during the first two months of training, superior olfactory abilities. In a third study, we tested sommelier students again at the end of their training to examine the effects of a long-term olfactory training on olfactory performance and on the brain: beside assessing olfactory performance with the Sniffin’ Sticks test, we used magnetic resonance imaging (MRI) to examine the evolution of brain structure and function during sommelier training. Changes in brain structure constituted our main results. Firstly, olfactory bulb volume increased during sommelier training, which is in line with previous reports about this structure. Secondly, we observed a cortical thickness increase in the entorhinal cortex but also cortical thinning in other brain areas. Put together with findings from previous studies, these results support the recent overproduction-pruning model of plasticity according to which changes due to training-related brain plasticity are nonlinear but involve different processes and different phases. This model constitutes a great advance in the understanding of brain plasticity and its underlying mechanisms and should be considered in future studies about plasticity. Though neuroimaging results were interesting, results from olfactory tests in our longitudinal study were not conclusive so we conducted a fourth study to test the ability to identify odorants within mixtures, a task which is more complex and suitable for sommeliers than the Sniffin’ Sticks test. Sommeliers performed better. We also tested novices that we had trained on this task for five days to evaluate the effects of a short-term olfactory training. This thesis is organized by articles. The first chapter is a general introduction, itself organized in several parts. These different parts define the major concepts of this thesis: olfaction, neuroanatomical correlations in the olfactory system, brain plasticity, plasticity in the olfactory system, neuroimaging. The last part concludes the introduction with aims and hypotheses. The following chapters are articles written during PhD that present the results of our research. The last chapter is a general discussion of all the results. Finally, two articles published during PhD, a chapter that is to be published in a book and unpublished results are presented as appendices.

Les lésions médullaires traumatiques (LMT) conduisent à une atteinte des voies nerveuses sensitives et motrices. Leur taux de mortalité reste très élevé, d'où la nécessité de trouver de nouveaux traitements. Les Cellules Gliales Olfactives (CGOs) représentent un candidat intéressant de par leur fonction au sein du système olfactif primaire. La découverte d'une population de cellule souche neurale bordant le canal central de la moelle spinale (MS) adulte, appelées cellules épendymaires, suscite un nouvel espoir dans le domaine des biothérapies. Ce travail de thèse a permis d'étudier l'effet d'une transplantation de CGOs sue le comportement des cellules résidentes de la moelle spinale et notamment les cellules souches épendymaires qui, en association avec les astrocytes et les péricytes, participent aux mécanismes de guérison des LMT. L'utilisation du modèle murin hFoxJ1-CreERT2::YFP (permettant le suivi spécifique des cellules épendymaires et de leur progénie), a montré que les CGOs augmentaient in vitro le potentiel d'auto-renouvellement des cellules souches de la MS et modifiaient leur voie de différenciation vers un type neural. In vivo, la transplantation de CGOs augmente la prolifération des cellules épendymaires ainsi que leur différenciation en astrocytes hypo-réactifs conduisant à la formation d'un environnement post-lésionnel bénéfique à la survie neuronal et l'établissement d'une neurogenèse. Nos travaux ont montré pour la première fois que la transplantation de CGOs après LMT permettait la génération de nouveaux neurones. Ceci constitue un nouvel espoir dans l'établissement de stratégies thérapeutiques pour le traitement des LMT chez l'Homme. / The spinal cord injuries (SCI) lead to the damages of the spinal cord or nerves and often cause permanent changes in body functions leading to the death. Cell therapies have raised great hope for regenerative medicine. Clinical data showed that the olfactory ensheathing cells (OECs) enhanced functional recovery after SCI and could be a very attractive therapeutic approach. Moreover, the discovery of a new endogenous resident stem cell population, lining the central canal of the spinal cord, named ependymal stem cells, represents a new hope for the therapy. This thesis analyzed the role of OECs transplantation, on the behaviour of ependymal stem cells since these cells, together with astrocytes and pericytes significantly contribute to the recovery of SCI. The use of the mouse model hFoxJ1-CreERT2::YFP (allowing to specifically follow the ependymal stem cells ant their progeny) showed that OECs increased in vitro the self-renewal potential of spinal cord stem cells and modified their differentiation pathway towards a neural type. In vivo, OECs transplantation significantly increases the proliferation of ependymal cells and their differenciation into hypo-reactive astrocytes leading to the formation of a beneficial environment to neuronal survival and the neurogenesis establishment. Our results also showed for the first time that OECs transplantation after SCI allows the generation of new neurons by non-ependymal cell-derived progenitors. These results represent a new hope in the establishment of therapeutic strategies for the treatment of SCI in humans.

Comment le cerveau intègre-t-il toutes les informations sensorielles qu'il reçoit en une perception cohérente de l'environnement ? Cette intrigante et importante question en neuroscience n’est pas élucidée et a inspiré ce travail de thèse. Plus précisément, mon objectif a été d’étudier les modifications cérébrales induites par l’apprentissage d’une association entre un son et une odeur. Inhabituelle chez l’homme, hormis dans l’alimentation, cette association est pourtant fréquente chez l’animal, pour la détection de prédateurs par exemple. Mais sons et odeurs permettent surtout d'étudier les mécanismes cérébraux nécessaires à l'association entre deux sens très différents : le système auditif traite l’information en temps réel tandis que le système olfactif est lent et rythmé par la respiration. Ce travail de thèse était centré autour de la question suivante : comment le cerveau traite-t-il les interactions multisensorielles audio-olfactives ? En enregistrant l’activité de potentiel de champs local de plusieurs structures cérébrales chez des rats en train d’apprendre cette association, nous avons pu mettre en évidence un potentiel rôle des oscillations neuronales béta (15-35 Hz), dans le traitement et la mise en mémoire des différentes informations sensorielles. Ces oscillations représenteraient un lien fonctionnel entre aires cérébrales distantes, permettant l’intégration et l’association d'informations de natures très différentes. / Multisensory interactions are constantly present in our everyday life and allow a unified representation of environment. Cross modal integration is often studied in multisensory associative brain regions, but recent findings suggest that most of the brain could be multisensory. But at this time, we still don’t know how the brain deals with information from different sensory systems. In this project, we want to understand whether the establishment of neuronal oscillations can functionally connect sensory regions and take part of the multisensory integration, and how this connection is built up by learning. For this, we examine changes in the cortical network involved in the acquisition of a multisensory association between a sound and an odor in rats through the analysis of the local field potentials’ oscillations The originality of the project is to sample a large network of brain structures including primary sensory cortex (primary auditory cortex, olfactory bulb) and multimodal areas towards which converge these two senses: the piriform and perirhinal cortices. We have developed a behavioral GO/NO GO test in which the rat must combine simultaneous auditory and olfactory informations to succeed. Data and brain signals obtained in this task suggest that the power of oscillations in beta frequency band within the olfactory areas and the coherences of oscillations between these areas are modified by the multisensory learning.

Ziel: Das Ziel der vorliegenden Studie war einen Zusammenhang zwischen posttraumatischen Riechstörungen und Frontalhirnläsionen zu beweisen. Methode: Dafür wurden 51 Patienten mit posttraumatischen Riechstörungen und 50 Patienten mit Riechstörungen anderer Ätiologie untersucht. Der Grad der Riechstörungen wurde mit dem orthonasalen Testverfahren der Sniffin‘ Sticks sowie dem retronasalem Schmeckpulvertest eingestuft. Zusätzlich wurden neuropsychologische Tests (TMT-A, COWA, WCST, d2-R) durchgeführt, um Funktionen, die als typisch für die Frontallappen angesehen werden, zu überprüfen. Außerdem sollte jeder Patient den Fragebogen des Beck Depressions Inventars für eine Einschätzung seiner depressiven Tendenz beantworten. Ergebnisse: Es konnte in beiden untersuchten Patientengruppen kein Zusammenhang zwischen dem Riechvermögen und der neuropsychologischen Leistung festgestellt werden. Allerdings wurde in der posttraumatischen Patientengruppe eine signifikante, inverse Korrelation zwischen der Punktzahl des BDI und der Punktzahl im Diskriminationstest beobachtet. In der Kontrollgruppe bestand zwischen diesen Faktoren kein Zusammenhang. Schlussfolgerungen: Trotz der Ergebnisse dieser Studie kann ein Zusammenhang zwischen posttraumatischen Riechstörungen und Frontalhirnläsionen nicht ausgeschlossen werden, da u.a. die Funktionen der Frontallappen aufgrund ihrer Komplexität und Unspezifität schwierig zu messen sind. Außerdem waren die Traumata der Patienten sowie der klinische Verlauf sehr variabel und individuell. Frontalhirnläsionen können allerdings dramatische Einschnitte bedeuten, auf die klinisch besonders geachtet werden sollte. Olfaktorische Probleme können darüber hinaus zusätzlich die Lebensqualität stark beeinträchtigen und sollten daher ebenfalls Bestandteil der posttraumatischen Diagnostik sein.:Inhaltsverzeichnis 1 ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS IV 2 EINLEITUNG 1 2.1 POSTTRAUMATISCHER RIECHVERLUST 1 2.2 FRONTALHIRN 3 3 ZIELSETZUNG DER STUDIE 9 3.1 HYPOTHESE 9 3.2 ERWARTETE ERGEBNISSE 10 4 MATERIAL UND METHODEN 10 4.1 PATIENTEN 10 4.2 METHODEN 10 4.2.1 RIECHTESTS 10 4.2.2 NEUROPSYCHOLOGISCHE TESTS 17 4.3 STATISTISCHE AUSWERTUNG 24 5 ERGEBNISSE 25 5.1 DESKRIPTIVE STATISTIK 25 5.1.1 PATIENTENKOLLEKTIV 25 5.1.2 POSTTRAUMATISCHE PATIENTEN 27 5.1.3 KONTROLLGRUPPE 28 5.2 KORRELATIONSPRÜFUNGEN 29 5.2.1 KORRELATION DER ERGEBNISSE DER RIECHTESTS MIT DEN ERGEBNISSEN DER NEUROPSYCHOLOGISCHEN TESTS 29 5.2.2 KORRELATION DER NEUROPSYCHOLOGISCHEN TESTS UNTEREINANDER 35 5.2.3 KORRELATION DER ERGEBNISSE DER RIECHTESTS MIT DER PUNKTZAHL DES BDI 36 6 DISKUSSION 39 6.1 METHODEN 40 6.1.1 RIECHTESTS 40 6.1.2 NEUROPSYCHOLOGISCHE TESTS 41 6.1.3 BECK DEPRESSIONS INVENTAR 43 6.2 ERGEBNISSE 43 6.2.1 ZUSAMMENHANG RIECHLEISTUNG MIT ERGEBNISSEN DER NEUROPSYCHOLOGISCHEN TESTS 43 6.2.2 ZUSAMMENHANG DISKRIMINATIONSLEISTUNG MIT PUNKTZAHL DES BECK DEPRESSIONS INVENTARS 48 7 AUSBLICK 50 8 ZUSAMMENFASSUNG 52 9 SUMMARY 53 10 ABBILDUNGSVERZEICHNIS V 11 TABELLENVERZEICHNIS VII 12 LITERATURVERZEICHNIS VIII 13 ERKLÄRUNG ZUR ERÖFFNUNG DES PROMOTIONSVERFAHRENS XXI 14 EINHALTUNG DER AKTUELLEN GESETZLICHEN VORGABE XXII 15 DANKSAGUNG XXIII 16 CURRICULUM VITAE XXIV 17 PUBLIKATIONEN XXVI

The widely accepted view nowadays is that experiencing odours as rather pleasant or unpleasant is, to a certain degree, shaped on a daily basis through individual experience within one's culture via evaluative conditioning or, rather marginally so, via mere exposure to that certain odour. In other words, humans are not born with any fixed set of olfactory likes or dislikes but rather, they acquire them throughout their lifetime. However, olfactory sensation is not a "pure" percept, as odorant stimuli generally elicit a qualitative percept of an odorant - generated mainly by the olfactory nerve - as well as some degree of chemesthesis - a tactile confound of the odour generated mainly by the trigeminal nerve. The olfactory and trigeminal system exhibit complex interactions at both the peripheral and central level of chemosensory processing, which is also reflected in perceptual characteristics of the final percept, including perceived pleasantness (hedonics). If the olfactory contribution alone does not easily predict neonatal odour hedonics, due to newborns' limited previous exposure to chemosensory inputs, one may hypothesize that together with the strength of the trigeminal contribution they may form a significant factor affecting neonatal appetitive/aversive responses to odours. In the present...

The rapid antidepressant effect of ketamine changed the direction of the research of potential antidepressants and its effect was also evaluated in this thesis. However, the main focus of this thesis is a new methodological approach to the research of depressive disorder. The main interest lies with the evaluation of automated monitoring of behaviour in this research. The first aim of this thesis was to evaluate the antidepressant effect of ketamine in the forced swimming test using software enabling automated monitoring of behaviour. The second aim was to meassure the change in phosphorylated Mammalian target of rapamycin (mTOR), using Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA). The last, but the most important aim of this thesis was to implement the utilization of Phenotyper boxes in the automated behavioural evaluation of the olfactory bulbectomy model of depressive disorder and also evaluate the effect of ketamine in this model. Ketamine did not show an antidepressant effect in forced swimming test, however this observation could be influenced by chosen dose and mouse strain. Sensitivity of the test to chosen experimental protocol shows insufficient validity of this test. Observed change in level of phosphorylated mTOR corresponded with the behavioural results. Data collected from Phenotyper...

Philosophiae Doctor - PhD / Tsetse flies are the biological vectors of human and animal trypanosomiasis and hence representant medical and veterinary importance. The sense of smell plays a significant role in tsetse and its ecological interaction, such as finding blood meal source, resting, and larvicidal sites and for mating. Tsetse olfactory behaviour can be exploited for their management; however, olfactory studies in tsetse flies are still fragmentary. Here in my PhD thesis, using scanning electron microscopy, electrophysiology, behaviour, bioinformatics and molecular biology techniques, I have investigated tsetse flies (Glossina fuscipes fuscipes) olfaction using behaviourally well studied odorants, tsetse repellent by comparing with attractant odour. Insect olfaction is mediated by olfactory sensory neurons (OSNs), located in olfactory sensilla, which are cuticular structures exposed to the environment through pore and create a platform for chemical communication. In the sensilla shaft the dendrite of OSNs are housed, which are protected by called the sensillum lymph produced by support cells and contains a variety of olfactory proteins, including the odorant binding protein (OBP) and chemosensory proteins (CSP). While on the dendrite of OSNs are expressed olfactory receptors. In my PhD, studies I tried to decipher the sense of smell in tsetse fly. In the second chapter, I demonstrated that G. f. fuscipes is equipped with diverse olfactory sensilla, that various from basiconic, trichoid and coeloconic. I also demonstrated, there is shape, length, number difference between sensilla types and sexual dimorphism. There is a major difference between male and female, while male has the unique basiconic sensilla, club shaped found in the pits, which is absent from female pits. In my third chapter, I investigated the odorant receptors which are expressed on the dendrite of the olfactory sensory neurons (OSNs). G. f. fuscipes has 42 ORs, which were not functionally characterised. I used behaviourally well studied odorants, tsetse repellents, composed of four components blend. I demonstrated that tsetse repellent is also a strong antifeedant for both G. pallidipes and G. f. fuscipes using feeding bioassays as compared to the attractant odour, adding the value of tsetse repellent. However, the attractant odour enhanced the feeding index. Using DREAM (deorphanization of receptors based on expression alterations of mRNA levels). I found that in G. f. fuscipes, following a short in vivo exposure to the individual tsetse repellent component as well as an attractant volatile chemical, OSNs that respond to these compounds altered their mRNA expression in two opposite direction, significant downregulation and upregulation in their number of transcripts corresponding to the OR that they expressed and interacted with odorant. Also, I found that the odorants with opposite valence already segregate distinctly at the cellular and molecular target at the periphery, which is the reception of odorants by OSNs, which is the basis of sophisticated olfactory behaviour. Deorphanization of ORs in none model insect is a challenge, here by combining DREAM with molecular dynamics, as docking score, physiology and homology modelling with Drosophila a well-studied model insects, I was able to predict putative receptors of the tsetse repellent components and an attractant odour. However, many ORs were neutral, showing they were not activated by the odorants, demonstrating the selectivity of the technique as well as the receptors. In my fourth chapter, I investigated the OBPs structures and their interaction with odorants molecules. I demonstrated that OBPs are expressed both in the antenna, as well as in other tissues, such as legs. I also demonstrated that there are variations in the expression of OBPs between tissues as well as sexes. I also demonstrated that odorants induced a fast alteration in OBP mRNA expression, some odorants induced a decrease in the transcription of genes corresponding to the activated OBP and others increased the expression by many fold in OBPs in live insect, others were neutral after 5 hours of exposure. Moreover, with subsequent behavioural data showed that the behavioural response of G. f. fuscipes toward 1-octen-3-ol decreased significantly when 1-octen-3-ol putative OBPs were silenced with feeding of double-stranded RNA (dsRNA). In summary, our finding whereby odorant exposure affects the OBPs mRNA, their physiochemical properties and the silencing of these OBPs affected the behavioural response demonstrate that the OBPs are involved in odour detection that affect the percept of the given odorant. The expression of OBPs in olfactory tissues, antenna and their interaction with odorant and their effect on behavioural response when silenced shows their direct involvement in odour detection and reception. Furthermore, their expression in other tissues such as legs indicates they might also have role in other physiological functions, such as taste.

La cécité précoce induit des changements comportementaux souvent accompagnés par des changements fonctionnels et neuroanatomiques au niveau du cerveau. Alors que les modifications dans les modalités tactiles et auditives ont été largement étudiées, les changements touchant l’olfaction et la douleur chez les aveugles sont restés moins explorés. Chez l’humain aveugle précoce, certaines études ont rapporté une amélioration de la fonction olfactive alors que d’autres n’ont pas réussi à démontrer de tels effets. Chez l’humain, des études récentes ont mis en évidence une hypersensibilité à la douleur aiguë chez les aveugles précoces. Cependant, les mécanismes sous-jacents sont restés inconnus. Afin d’étudier les changements olfactifs et nociceptifs induits par la cécité précoce ainsi que la plasticité fonctionnelle et neuroanatomique qui les accompagne, nous avons développé un modèle de souris de cécité précoce appelé ZRDBA. Dans cette souche, en croisant un parent homozygote pour le gène Rax/Rx (gène responsable de l’anophtalmie) avec un parent hétérozygote, dans une même portée la moitié des souris naissent anophtalmes alors que l’autre moitié a une vue normale. Cette souche nous permet d’examiner les modifications comportementales et cérébrales induites par la cécité chez deux groupes de souris ayant la même base génétique. Le premier objectif de cette thèse était d’évaluer les changements comportementaux olfactifs induits par la cécité chez les souris ZRDBA et d’examiner si ces changements sont accompagnés de plasticité anatomique dans les régions cérébrales impliquées dans le traitement olfactif. Trois tests comportementaux ont été menés : le test de recherche de nourriture, le test du seuil olfactif et le test de performance olfactive. Les résultats ont révélé des meilleures performances olfactives chez les aveugles dans le test de recherche de nourriture ainsi que dans le test de performance olfactive, mais pas dans le test du seuil olfactif. Ces résultats indiquent une amélioration de la discrimination et identification des odeurs chez les souris aveugles. La plasticité cérébrale dans les structures olfactives a été examinée par des analyses histologiques et analyses IRM. Les résultats des mesures histologiques ont révélé une augmentation du volume des bulbes olfactifs, premier relais de traitement des informations olfactives, chez les souris aveugles. Les analyses IRM ont révélé une augmentation du volume dans les couches granulaires et glomérulaires des bulbes olfactifs ainsi que dans d’autres régions impliquées dans ii le traitement olfactif, notamment, le cortex orbitofrontal et le cortex piriforme. Ces résultats suggèrent que l’amélioration de la fonction olfactive chez les souris aveugles peut être expliquée par la plasticité anatomique mise en évidence dans les structures olfactives. Le deuxiéme objectif de cette thèse était d’évaluer la sensibilité à la douleur chez les souris aveugles ZRDBA. Quatre tests nociceptifs ont été réalisés : le test de formaline (sensibilité chimique), le test de Von Frey (sensibilité mécanique), le test d’acétone (sensibilité au froid) et le test de tail-flick dans l’eau (sensibilité au chaud). Les souris aveugles, lorsque comparées à leurs congénères voyantes, ont montré une hypersensibilité à la douleur dans tous les tests. Afin d’examiner les mécanismes sous-jacents de cette hypersensibilité, nous avons investigué par le biais d’analyses immunohistologiques la plasticité fonctionnelle et anatomique dans l’amygdale, structure clé pour la modulation et traitement de la douleur. Les résultats ont montré une augmentation de l’activité c-fos induite par l’injection de la formaline dans le noyau central de l’amygdale et dans toute l’amygdale chez les souris aveugles. Les analyses histologiques ont également montré une augmentation du volume de l’amygdale chez les souris aveugles. Ces résultats suggèrent la contribution de l’amygdale dans l’hypersensibilité à la douleur mise en évidence chez les souris aveugles. Finalement, dans la troisième partie de cette thèse, nous avons voulu investiguer l’impact de la cécité sur la plasticité dans l’ensemble du cerveau à l’aide d’analyses IRM et d’analyses histologiques. Les résultats de cette étude ont révélé une atrophie de la plupart des structures visuelles, notamment, le corps géniculé latéral, le cortex visuel primaire, le cortex visuel secondaire ainsi que les collicules supérieurs. En outre, les analyses histologiques ont révélé une atrophie de la couche IV dans le cortex visuel primaire et dans le cortex visuel secondaire ainsi qu’une atrophie des couches visuelles superficielles des collicules supérieurs chez les souris aveugles expliquant la réduction du volume observée dans ces régions. Dans les autres structures non visuelles, les analyses ont révélé une augmentation du volume dans l’amygdale, impliquée dans la douleur ainsi que dans plusieurs régions olfactives comme les bulbes olfactifs, le cortex piriforme et le cortex orbitofronal chez les souris aveugles. Ces résultats permettent de faire le parallèle avec les études réalisées chez l’humain et ouvrent la porte pour plus d’investigations des mécanismes sous-jacents de la plasticité cérébrale observée chez les aveugles. / Early blindness induces behavioral changes often accompanied by functional and neuroanatomical changes in the brain. While changes in tactile and hearing modalities have been largely investigated, changes in olfaction and pain in the blind remained less explored. While some studies reported an improvement in olfactory function in early blind humans, others failed to demonstrate such effects. In addition, recent studies evidenced hypersensitivity to acute pain in early blind humans. However, the underlying mechanisms remained unknown. In order to study changes induced by early blindness in olfactory function and as well as the underlying functional and neuroanatomical plasticity, we developed a mouse model of early blindness called ZRDBA. In the unique ZRDBA strain, half of the mice homozygous for the Rax / Rx gene (gene responsible for anophthalmia) are born anophthalmic while the other half heterozygous are born sighted. This ZRDBA mice allow investigation of the behavioral and cerebral changes impacts of early blindness without worrying about strain differences. The first aim of this thesis was to assess olfactory changes induced by blindness in ZRDBA mice and examine whether these changes are accompanied by anatomical plasticity in brain regions involved in olfactory processing. Three behavioral tests were conducted: the buried food test, the odor detection threshold test (sensitivity measure) and the olfactory performance test (three-odor discrimination measure). The results revealed better olfactory performance of blind mice the buried food test as well as in the olfactory performance test but not in the olfactory threshold test. These results indicate an improvement in olfactory discrimination and identification in blind mice. Brain plasticity in olfactory structures was examined by histological and MRI analyses. The results of the histological measurements revealed a larger volume of the olfactory bulbs, the first site for processing olfactory information, in blind mice. MRI analysis revealed a larger volume in the granular and glomerular layers of the olfactory bulbs as well as in other regions involved in olfactory processing, namely, the orbitofrontal cortex and the piriform cortex. These results suggest that plasticity in the olfactory structures may explain the improved olfactory function in blind mice. The second aim of this thesis was to assess pain sensitivity in the blind ZRDBA mice. Four nociceptive tests were carried out: the formalin test (chemical sensitivity), the Von Frey iv test (mechanical sensitivity), the acetone test (cold sensitivity) and the water tail-flick test (hot pain sensitivity). Blind mice showed hypersensitivity to pain in all tests. In order to examine the underlying mechanisms of this pain hypersensitivity, we investigated the functional and anatomical plasticity in the amygdala, a key structure for the modulation and treatment of pain using immunohistological analyses. The results revealed an increase of c-Fos activity induced by the injection of formalin in the central nucleus of the amygdala as well as the whole amygdaloid complex in blind mice. Histological measurement also revealed a larger volume of the amygdala in blind mice. These results suggest the contribution of the amygdala in pain hypersensitivity evidenced in blind mice. Finally, in the third part of this thesis, we wanted to investigate the impact of blindness on anatomical plasticity in the whole brain using MRI and histological analyses. The results of this study revealed atrophy of most of the visual structures, in particular, the lateral geniculate nucleus, the primary visual cortex, the secondary visual cortex as well as the superior colliculi. Moreover, histological analyses revealed an atrophy of layer IV of the primary visual cortex and the secondary visual cortex as well as atrophy of the superficial visual layers of the superior colliculus in blind mice explaining the volumetric reduction observed in these regions. In the non-visual structures, analyses revealed a larger volume in the amygdala, as well as in several olfactory structures such as the olfactory bulbs, the piriform cortex and the orbitofronal cortex in blind mice. These results clarify the impact of early blindness on brain plasticity and opens the door for further investigation of its underlying mechanisms.