Le fait que le comportement de tétée soit médié par des indices olfactifs, et que les aversions et les préférences olfactives puissent être conditionnées chez le nouveau-né indique que le système olfactif est fonctionnel et capable d’apprentissage à ce stade précoce du développement.
Figure 18 Développement du bulbe olfactif en fonction de l’âge. A) Prolifération des cellules granulaires du bulbe olfactif en fonction de l’âge embryonnaire (E) et postnatal (P) ; B) Relation entre le développement des réponses évoquées enregistrées en EEG dans le bulbe olfactif et le comportement d’approche pour l’odeur du nid chez le raton. Issues de Doty, 1986.
Cependant, même si les stimuli olfactifs sont perçus dès la naissance (et même dès le stade embryonnaire, voir revues : Lecanuet & Schaal, 1996; Schaal et al., 2004), la perception de ces signaux semble évoluer au cours du développement. Ce n’est que vers P14 que l’organisation du bulbe olfactif correspond à celui de l’adulte (Leon et al., 1984). Le marquage de l’ADN à la thymidine-H3 révèle que les cellules granulaires et périglomérulaires du bulbe olfactif prolifèrent jusqu’à la deuxième semaine post-natale (Fig 18A), alors que les cellules mitrales (neurones glutamatergiques) sont matures dès la naissance (Bayer et al., 1993). Les axones des cellules mitrales atteignent leurs cibles durant les premiers jours (P2- P4), incluant le noyau cortical de l’amygdale et le cortex olfactif (Schwob & Price, 1984). Les afférences noradrénergique, cholinergique et sérotonergique du bulbe olfactif sont présentes dès la naissance et augmentent en densité durant la période pré-sevrage (McLean &
Shipley, 1987, 1991).
Dès la naissance, des groupes de glomérules (regroupement des axones des récepteurs olfactifs et des terminaisons synaptiques de neurones olfactifs) semblent être
Âge (jours)
Nombre de cellules granulaires marquees
Âge (jours)
Fréquence (bursts/min)
Pourcentage de ratons approchant l’odeur du nid
Réponse
électrophysiologique
Comportement d’approche
métaboliquement actifs (Greer et al., 1982). De plus, les mesures de la captation du 2- deoxyglucose des couches glomérulaires (Astic & Saucier, 1981) et les enregistrements unitaires des cellules mitrales (Mair & Gesteland, 1982) indiquent que le bulbe olfactif répond à des odeurs durant la première semaine post-natale. Néanmoins, les études électrophysiologiques et comportementales montrent que le système olfactif du rat subit des changements durant les premières semaines de vie. Les réponses bulbaires évoquées enregistrées par électro-encéphalogramme sont detectées à P3, mais atteignent leur maximum vers P11-P12 (Salas et al., 1969). Comme l’a indiqué Jeffrey Alberts, une correspondance stricte existe entre le développement de l’activité électrique du bulbe olfactif et le développement du comportement de recherche du nid au cours des premières semaines de vie du raton (Fig 18B) (Alberts, 1976). De même le comportement de reniflement, également présent à P3, devient prééminent vers P11, âge où la recherche du nid est intense.
Cette évolution des réponses bulbaires à une odeur nouvelle est confirmée par des études d’activation neuronale du bulbe olfactif suite à un apprentissage olfactif. La technique de marquage de l’activation neuronale par autoradiographie au 2-DG suggère que le bulbe olfactif est impliqué différemment en fonction de l’âge, mais également en fonction du type d’apprentissage. Les conditionnements olfactifs aversif (odeur-LiCl) et appétitif (odeur-choc 0.5mA) de ratons à P7-P8 engendrent une modification des réponses du bulbe olfactif (Moriceau & Sullivan, 2004a; Shionoya et al., 2006). Le profil d’activation du bulbe olfactif est modifié à P12 suite à un conditionnement « odeur-LiCl » (Shionoya et al., 2006) mais pas pour un conditionnement odeur-choc 0.5mA (aversif) (Moriceau & Sullivan, 2004a).
L’apprentissage olfactif aversif réalisé à P23 n’évoque pas de modifications de l’activité du bulbe olfactif (Shionoya et al., 2006). Ces données montrent que l’activation du bulbe olfactif lors de l’acquisition décroît avec l’âge (Tableau 6).
Tableau 6 Activation du bulbe olfactif en fonction de l’âge et du conditionnement olfactif. Les sigles O et N correspondent respectivement à une mise en évidence ou non de l’activation du bulbe olfactif lors de l’acquisition.
odeur + LiCl (Shionoya et al., 2006)
odeur + Choc (Moriceau & Sullivan, 2004)
P7-8 O O
P12 O N
P23 N ?
Les informations provenant des récepteurs olfactifs sont transmises via le bulbe olfactif au cortex olfactif primaire : le cortex piriforme principalement. Même si l’ontogenèse du cortex piriforme est peu connu, il semble fonctionnel dès la première semaine post- natale : le cortex piriforme, comme le bulbe olfactif (Sullivan & Leon, 1987; Sullivan & Wilson, 1995), présente une augmentation de la captation du 2-DG suite à la présentation d’une odeur apprise à P6 (Hall, 1987). De plus, le cortex piriforme est impliqué dans les apprentissages olfactifs dès le plus jeune âge, comme chez l’adulte (Litaudon et al., 1997;
Barkai & Saar, 2001; Mouly et al., 2001; Tronel & Sara, 2002). Toutefois, contrairement aux données chez l’adulte, les régions antérieures ou postérieures du cortex piriforme semblent avoir des rôles distincts chez le nouveau-né. Le cortex piriforme antérieur, influencé principalement par les afférences du bulbe olfactif, est activé lors de conditionnements appétitifs (odeur-choc 0.5mA pour des ratons de P6) (Roth & Sullivan, 2005; Moriceau et al., 2006; Roth et al., 2006; Raineki et al., 2009), tandis que le cortex piriforme postérieur, influencé principalement par les afférences des structures limbiques incluant l’amygdale, semble être impliqué dans les conditionnements aversifs (odeur-choc 0.5mA pour des ratons de plus de 10 jours, odeur-choc 1.2mA et odeur-LiCl dès P6) (Moriceau et al., 2006; Raineki et al., 2009).
Il faut mentionner le locus coeruleus (noyau du tronc cérébral) qui a un rôle modulateur noradrénergique sur un grand nombre de structures antérieures. Les projections noradrénergiques du locus coeruleus au bulbe olfactif sont nécessaires à l’acquisition des apprentissages olfactifs chez le nouveau-né (Sullivan et al., 1992; Sullivan et al., 1994;
Langdon et al., 1997; Sullivan et al., 2000b; Moriceau & Sullivan, 2004b). Les caractéristiques physiologiques et cellulaires du locus coeruleus chez le nouveau-né ne sont pas identiques à celles de l’adulte ; le locus coeruleus commence à prendre les caractéristiques de l’adulte vers P10 (Nakamura & Sakaguchi, 1990; Marshall et al., 1991) (Tableau 7 issu de Roth et al., 2004). Chez le nouveau-né, le locus coeruleus libère plus de noradrénaline et pendant une plus longue durée que chez l’adulte (Nakamura & Sakaguchi, 1990; Rangel & Leon, 1995), ce qui est lié à l’absence d’autorécepteurs inhibiteurs (Nakamura & Sakaguchi, 1990). Ces particularités du locus coeruleus chez le nouveau-né semblent être en partie responsable de l’apprentissage olfactif appétitif suite à l’association odeur-choc jusqu’à P10, puis la maturation du locus coeruleus entraîne la fin de la période sensible permettant l’établissement de l’aversion olfactive (Sullivan, 2001; Roth et al., 2004).
Tableau 7 Comparaison des caractéristiques physiologiques et cellulaires du locus coeruleus chez le nouveau-né et l’adulte (Roth et al., 2004).