Le bulbe olfactif (OB) est le premier centre de traitement des informations olfactives où l'entrée est traitée par un réseau complexe de neurones. L'OB décode les informations sur l'appétence des aliments, les dangers et influence l'attention et la mémoire. Dans l'OB la population cellulaire la plus nombreuse est représentée par les cellules granulaires (GC). Le processus de prolifération, de migration et de différenciation des précurseurs des GC se poursuit tout au long de l'âge adulte. Au sein de l'OB, un autre groupe cellulaire important est représenté par les cellules profondes à axone court (dSAC) qui contrôlent, potentiellement, l'activité de centaines de GC à la fois. Bien que la complexité de l'OB fournisse un réseau complexe capable de décoder un grand nombre de molécules, son activité est modulée par le biais de plusieurs régions du cerveau, qui contribuent à contrôler des groupes neuronaux spécifiques. L'une des régions cérébrales les plus important impliquée dans la modulation du signal OB est représentée par le prosencéphale basal (BF). Le BF est une grande structure cérébrale composée de plusieurs régions vaguement définies et avec une population neuronale hétérogène. Au sein du BF, il est possible de trouver des populations GABAergiques, cholinergiques et glutamatergiques, qui contribuent par leur activité aux différentes fonctions comportementales régulées par cette aire cérébrale. L'activité du composant BF GABAergique semble être principalement impliquée dans le comportement alimentaire et motivationnel. Bien que plusieurs études aient décrit les effets de l'entrée des trois neurotransmetteurs libérés par le BF sur l'OB, à notre connaissance, il n'y a pas eu d'étude approfondie décrivant la proportion des cellules OB recevant l'entrée de cette structure. Dans ce travail, nous avons étudié le rôle fonctionnel d'un groupe de neurones GABAergiques dans la *substantia innominata* (SI) du BF. Nous avons examiné le groupe de neurones au sein de l'OB recevant une entrée du SI et nous avons révélé que les populations recevant la proportion la plus élevée de connexions de cette structure sont les GC nés adultes et les cellules de Blanes, une population de dSAC. Nous avons constaté que l'activation aiguë *in vivo* des neurones dans l'SI projetant au OB augmentait le temps passé à étudier les odeurs naturelles (complexes) mais pas monomoléculaires. De plus, nous avons montré que l'inactivation chimiogénétique des neurones projetant SI au OB altérait la capacité discriminatoire fins des animaux. Nos résultats montrent que les neurones SI se projettent sur des populations de neurones spécifiques dans l'OB et suggèrent que les neurones projetant SI OB peuvent avoir des effets distincts sur le traitement et le comportement des odeurs. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons utilisé des méthodes de traçage rétrograde et antérograde combinées à des enregistrements *patch-clamp*, des approches optogénétiques et chimiogénétiques, ainsi que des tests de discrimination des odeurs *go/no-go* pour identifier un schéma de projection spécifique de la cellules calrétinine+ (CR+) GABAergique dans le membre horizontal de la bande diagonale de Broca (HDB) du prosencéphale basal dans l'OB. Bien que les neurones GABAergiques HDB se projettent sur toutes les couches de l'OB, les neurones CR + projetent l'OB innervent le GCL mais pas le GL. La stimulation optogénétique des projections axonales CR + dans les tranches OB a provoqué des courants GABAergiques monosynaptiques dans les GC, tandis que l'inhibition chimiogénétique des neurones CR + dans le HDB lors d'une tâche de mémoire et d'association d'odeurs *go/no-go* a entraîné une altération de la discrimination et de l'apprentissage des odeurs. Nos résultats révèlent un schéma de projection spécifique au sous-type d'une population spécifique de neurones HDB dans l'OB et indiquent que les projections HDB GABAergiques peuvent avoir des effets distincts sur le traitement et l'apprentissage des informations olfactives. / The olfactory bulb (OB) is the first processing center for olfactory information where the input is processed by an intricate network of neurons. The OB decodesinformation about the food's palatability, and potential harm, influences attention and memory. In the OB the most numerous cell population is represented by the granule cells (GCs). The process of GCs precursor's proliferation, migration, and differentiation continues throughout adulthood. Within the OB another important cell group is represented by the deepshort axon cells (dSACs) which control the activity of, potentially, hundreds of GCs at once. Although the OB complexity provides an intricate network capable of decoding a vast number of molecules, its activity is modulated by the input from multiple brain regions, which contribute to control specific neuronal groups. One of the most important brain regions involved in the OB signal modulation is represented by the basal forebrain (BF). The BF is a large brain structure composed of several, loosely defined regions and with a heterogeneous neuronal population. Within the BF, it is possible to find GABAergic, cholinergic and glutamatergic populations, which contribute with their activity to the different behavioral functions regulated by this brain area. The activity of the BF GABAergic component seems to be mainly involved in feeding and motivational behavior. Although several studies have described the effects of the input of the three neurotransmitters released by the BF onto the OB, to our knowledge, there has been not a comprehensive study describing the proportion of the OB cells receiving input from this structure. In this work, we investigated the functional role of a GABAergic group of neurons in the substantia innominata (SI) of the BF. We examined the group of neurons within the OB receiving input from the SI and we revealed that the populations receiving with the higher proportion of connections from this structure are adult-born GCs and Blanes cells, a population of dSACs. We found that the acute *in vivo* activation of OB-projecting SI neurons increased the time spent investigating natural (complex) but not monomolecular odors. Furthermore, we showed that the chemogenetic inactivation of OB-projecting SI neurons impaired the fine animals' discriminatory ability. Our findings show that SI neurons project to specific neuron populations in the OB and suggest that OB-projecting SI neurons may have distinct effects on odor processing and behavior. In the second part of this work, we used retrograde and anterograde tracing methods combined with patch-clamp recordings, optogenetic and chemogenetic approaches, as well as go/no-go odor discrimination tests to identify a specific projection pattern of calretinin+ (CR+) GABAergic cells in the horizontal limb of the diagonal band of Broca (HDB) of the BF in the OB. Although GABAergic HDB neurons project to all layers of the OB, OB-projecting CR+ neurons innervate the GCL but not the GL. Optogenetic stimulation of CR+ axonal projections in OB slices elicited monosynaptic GABAergic currents in GCs, while chemogenetic inhibition of CR+ neurons in the HDB during a go/no-go odor memory and associationtask led to impairment in odor discrimination and learning. Our results reveal a subtype-specific projection pattern of a specific population of HDB neurons in the OB and indicate that HDB GABAergic projections may have distinct effects on odor information processing and learning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/150887 |
| Date | 23 September 2024 |
| Creators | Siri, Tiziano |
| Contributors | Saghatelyan, Armen |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xv, 162 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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