Tesis sobre el tema "Odorat"

L'existence de troubles olfactifs, chez des patients alzheimer, a ete demontree par de nombreux auteurs. Les etudes anatomopathologiques ont confirme la presence d'une concentration importante des lesions caracteristiques dans les structures olfactives, structures etroitement reliees au systeme limbique. Ainsi une hypothese etiologique olfactive a ete proposee: des agents exotoxiques emprunteraient les voies olfactives peripheriques pour atteindre le systeme nerveux central. Les deficits olfactifs qui en decouleraient seraient, ainsi des marqueurs precoces de la maladie d'alzheimer. Quoi qu'il en soit de la validite de cette hypothese, les donnees concernant d'eventuels troubles olfactifs meritaient d'etre etudiees de facon plus approfondie. Il convenait d'analyser la specificite etiologique de ces troubles mais aussi la specificite de l'atteinte olfactive par rapport aux autres modalites sensorielles. Nous avons examine des patients souffrant de la maladie d'alzheimer, des patients souffrant d'autres types de demence et des sujets controles. Nous avons utilise des tests de reconnaissance et d'identification olfactives mais aussi visuelles. Outre cette etude transversale, nous avons effectue le suivi longitudinal de 4 patients alzheimer pendant 2 ans. Nous avons montre que les deficits olfactifs des patients presentant une demence severe ou moderee sont majeurs et identiques dans chaque groupe. Une deterioration en modalite visuelle est egalement enregistree. Les deficits olfactifs ne sont donc pas specifiques pour un meme groupe par rapport aux autres modalites sensorielles, et non specifiques des patients alzheimer par rapport aux patients souffrant d'autres demences. Par contre, lorsque les comparaisons sont effectuees entre des sujets dements presentant une demence legere, une specificite des deficits olfactifs par rapport aux visuels apparait nettement. De plus, tandis que le trouble de reconnaissance olfactive semble marquer la demence, quelle qu'elle soit, le trouble d'identification olfactive semble plus specifique des patients alzheimer. Les contre-performances enregistrees en identification olfactive pourraient etre ainsi des marqueurs precoces de la maladie d'alzheimer

Le bulbe olfactif (BO) représente dans le cerveau le premier relai dans le traitement des informations olfactives. Au niveau de cette structure, plusieurs types de neurones sont impliqués dans la modulation de l’information odorante, avant même que celle-ci ne soit envoyée vers des structures corticales supérieures. Parmi eux se trouvent les cellules granulaires (CGs), une population d’interneurones régulant de manière importante l’activité des cellules principales du BO. De manière intéressante, le BO est capable à l’âge adulte de produire et régénérer une partie de sa population interneuronale via le processus de neurogénèse adulte. Il est ainsi possible de faire la distinction entre les CGs générées au cours de la période postnatale (CGs postnatales) des CGs générées à l’âge adulte (CGs nouvellement générées). Le rôle que jouent ces CGs dans le traitement olfactif mais aussi dans les différents comportements olfactifs a pendant très longtemps donné lieu à des interprétations contradictoires. Le manque de cohérence au niveau des données peut s’expliquer par le fait que pendant longtemps, les CGs ont été considérées comme étant une population homogène de cellules. Néanmoins, des études ont montré que les CGs peuvent exprimer différents marqueurs neurochimiques. Notamment, nous nous sommes intéressés dans le cadre de notre étude à deux de ces marqueurs : la protéine kinase calcium calmoduline dépendante IIα (CaMKIIα) et la Calrétinine (CR). Une telle hétérogénéité au sein des cellules interneuronales du BO pourrait également refléter une hétérogénéité fonctionnelle, chaque sous-population de CGs pouvant contribuer de façon propre et unique au traitement des informations olfactives et donc au comportement olfactif. Dans la première partie de ces travaux, nous avons étudié le rôle fonctionnel des cellules exprimant la CaMKIIα et l’avons comparé à la population générale de CGs. De manière intéressante, nous montrons que, bien que ces deux populations de cellules soient en tous points semblables au niveau morphologique, les cellules CaMKIIα reçoivent un niveau d’inhibition moindre par rapport à leurs homologies négatives, les rendant plus susceptibles d’être activées suite à des tâches comportementales spécifiques. De plus, l’inhibition spécifique des cellules CaMKIIα- positive entraine une perturbation des performances de discrimination fine. Dans la seconde partie de ces travaux, nous nous sommes intéressés cette foisci à la sous-population de CGs exprimant la CR, en tenant compte également de la période développementale de ces cellules (i.e CGs post-natales ou nouvellement générées). Nous montrons que les cellules nouvellement générées exprimant ou non la CR, ainsi que les cellules CR-positives postnatales diffèrent quant à leurs propriétés électrophysiologiques. De plus, tout comme les cellules exprimant la CaMKIIα, les cellules exprimant la CR présentent un niveau d’activation plus important à la suite de certaines tâches comportementales et sont également nécessaires à la bonne réalisation de tâches de discrimination olfactive.
Le bulbe olfactif (BO) représente dans le cerveau le premier relai dans le traitement des informations olfactives. Au niveau de cette structure, plusieurs types de neurones sont impliqués dans la modulation de l’information odorante, avant même que celle-ci ne soit envoyée vers des structures corticales supérieures. Parmi eux se trouvent les cellules granulaires (CGs), une population d’interneurones régulant de manière importante l’activité des cellules principales du BO. De manière intéressante, le BO est capable à l’âge adulte de produire et régénérer une partie de sa population interneuronale via le processus de neurogénèse adulte. Il est ainsi possible de faire la distinction entre les CGs générées au cours de la période postnatale (CGs postnatales) des CGs générées à l’âge adulte (CGs nouvellement générées). Le rôle que jouent ces CGs dans le traitement olfactif mais aussi dans les différents comportements olfactifs a pendant très longtemps donné lieu à des interprétations contradictoires. Le manque de cohérence au niveau des données peut s’expliquer par le fait que pendant longtemps, les CGs ont été considérées comme étant une population homogène de cellules. Néanmoins, des études ont montré que les CGs peuvent exprimer différents marqueurs neurochimiques. Notamment, nous nous sommes intéressés dans le cadre de notre étude à deux de ces marqueurs : la protéine kinase calcium calmoduline dépendante IIα (CaMKIIα) et la Calrétinine (CR). Une telle hétérogénéité au sein des cellules interneuronales du BO pourrait également refléter une hétérogénéité fonctionnelle, chaque sous-population de CGs pouvant contribuer de façon propre et unique au traitement des informations olfactives et donc au comportement olfactif. Dans la première partie de ces travaux, nous avons étudié le rôle fonctionnel des cellules exprimant la CaMKIIα et l’avons comparé à la population générale de CGs. De manière intéressante, nous montrons que, bien que ces deux populations de cellules soient en tous points semblables au niveau morphologique, les cellules CaMKIIα reçoivent un niveau d’inhibition moindre par rapport à leurs homologies négatives, les rendant plus susceptibles d’être activées suite à des tâches comportementales spécifiques. De plus, l’inhibition spécifique des cellules CaMKIIα- positive entraine une perturbation des performances de discrimination fine. Dans la seconde partie de ces travaux, nous nous sommes intéressés cette foisci à la sous-population de CGs exprimant la CR, en tenant compte également de la période développementale de ces cellules (i.e CGs post-natales ou nouvellement générées). Nous montrons que les cellules nouvellement générées exprimant ou non la CR, ainsi que les cellules CR-positives postnatales diffèrent quant à leurs propriétés électrophysiologiques. De plus, tout comme les cellules exprimant la CaMKIIα, les cellules exprimant la CR présentent un niveau d’activation plus important à la suite de certaines tâches comportementales et sont également nécessaires à la bonne réalisation de tâches de discrimination olfactive.
The olfactory bulb (OB) is considered as the first relay in the brain during olfactory processing. Several types of neurons are involved at the level of this structure in the refinement of the olfactory information before it is sent to higher cortical structures. Among the cell types involved is the population of granule cells (GC), a population of interneurons largely regulating the activity of OB principal cells. Interestingly, the OB retain during adulthood the ability to produce and renew part of its interneuronal pool through a process called adult neurogenesis. Therefore, it is possible to distinguish in the adult OB between GCs born during the early postnatal period (early-born GCs) to the one that were generated during adulthood (adult-born GCs). Several studies aimed at determining the precise role played by GC in olfactory processing and olfactory behavior, giving rise quite often to conflicting results. This absence of coherence in the data could come from the fact that for long, the population of GCs was considered as a homogeneous cell population. However, GCs were shown to express diverse neurochemical markers. In this study we investigated more particularly into two of those markers, showed to be expressed by GCs: the Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase IIα (CaMKIIα) and Calretinin (CR). Hence, such a heterogeneity in the phenotype of OB interneurons could also underlie a functional heterogeneity of the different GC subpopulation, each one contributing in a unique way to olfactory processing and thus olfactory behavior. In the first part of this work, we investigated the functional role of CaMKIIα- expressing cells and compared it to the general population of GCs. Interestingly we revealed that CaMKIIα-positive GCs are more prone to activation following specific behavioral tasks, likely due to a decreased level of inhibition as compared to their negative counterparts. Moreover, the specific inhibition of this GC subpopulation let to alteration of animals’ fine discrimination abilities. In the second part of our work, when focusing this time on the subpopulation of CR-expressing GCs, taking this time also into account the developmental period at which they were generated (i.e early- versus adult-born cells), we showed that adultborn CR-expressing and non-expressing GCs, but also early-born CR-expressing GCs display different electrophysiological characteristics. Moreover, as for CaMKIIα- positive GCs, CR-positive GCs present a higher level of activation following specific olfactory tasks and are also important for a proper ability to perform olfactory discrimination tasks.
The olfactory bulb (OB) is considered as the first relay in the brain during olfactory processing. Several types of neurons are involved at the level of this structure in the refinement of the olfactory information before it is sent to higher cortical structures. Among the cell types involved is the population of granule cells (GC), a population of interneurons largely regulating the activity of OB principal cells. Interestingly, the OB retain during adulthood the ability to produce and renew part of its interneuronal pool through a process called adult neurogenesis. Therefore, it is possible to distinguish in the adult OB between GCs born during the early postnatal period (early-born GCs) to the one that were generated during adulthood (adult-born GCs). Several studies aimed at determining the precise role played by GC in olfactory processing and olfactory behavior, giving rise quite often to conflicting results. This absence of coherence in the data could come from the fact that for long, the population of GCs was considered as a homogeneous cell population. However, GCs were shown to express diverse neurochemical markers. In this study we investigated more particularly into two of those markers, showed to be expressed by GCs: the Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase IIα (CaMKIIα) and Calretinin (CR). Hence, such a heterogeneity in the phenotype of OB interneurons could also underlie a functional heterogeneity of the different GC subpopulation, each one contributing in a unique way to olfactory processing and thus olfactory behavior. In the first part of this work, we investigated the functional role of CaMKIIα- expressing cells and compared it to the general population of GCs. Interestingly we revealed that CaMKIIα-positive GCs are more prone to activation following specific behavioral tasks, likely due to a decreased level of inhibition as compared to their negative counterparts. Moreover, the specific inhibition of this GC subpopulation let to alteration of animals’ fine discrimination abilities. In the second part of our work, when focusing this time on the subpopulation of CR-expressing GCs, taking this time also into account the developmental period at which they were generated (i.e early- versus adult-born cells), we showed that adultborn CR-expressing and non-expressing GCs, but also early-born CR-expressing GCs display different electrophysiological characteristics. Moreover, as for CaMKIIα- positive GCs, CR-positive GCs present a higher level of activation following specific olfactory tasks and are also important for a proper ability to perform olfactory discrimination tasks.

L'objectif du travail de thèse était de mieux comprendre l'effet de l'expérience culturelle sur les mécanismes cognitifs de catégorisation des odeurs. Une étude interculturelle, menée auprès d'étudiants américains, français et vietnamiens, montre, dans une première partie, que les représentations mentales des odeurs seraient formées davantage sur la base de la fonction associée aux odeurs dans une culture donnée plutôt que sur des propriétés perceptives universelles. Une deuxième partie, s'inspirant de travaux sur d'autres catégories cognitives, indique que les catégories olfactives semblent être organisées selon un gradient de typicalité et que cette structure interne serait déterminée par des facteurs perceptifs comme la saillance. Ainsi, de part leur saillance, certaines odeurs joueraient le rôle de points d'ancrage universels dans l'organisation des catégories olfactives et d'autres, de part leur valeur culturelle, seraient les points d'ancrage spécifiques à une culture donnée
The aim of this dissertation work was to better understand the effect of cultural experience on the cognitive mechanisms of odor categorization. A first cross-cultural study carried out with American, French and Vietnamese students, shows that odor mental representations are formed more likely on the basis of the function associated to the odors in a given culture than on universal perceptual properties. A second cross-cultural study, based on work in other cognitive categories, indicates that olfactory categories seem to be organized according to a typicality gradient and that this internal structure could be determined by perceptual factors such as salience. Thus, due to their salience, some odors may play the role of universal anchors in the organisation of olfactory categories and others, due to their cultural value, may act as specific anchors of a given culture

Des enzymes du métabolisme des xénobiotiques sont présentes au niveau des tissus olfactifs, telles que les enzymes de phase I (cytochromes P450) mais également les enzymes de phase II (UDP-glucuronosyltransférases,. . . ). Elles participent à la détoxication des xénobiotiques mais également à l'éventuelle activation métabolique de ces molécules. Elles pourraient aussi jouer un rôle dans le processus physiologique de la perception des substances odorantes. La phase III est la phase d'excrétion des métabolites mais elle est méconnue au niveau de ces tissus. La présence des enzymes et protéines de phase I, II et III au sein des bulbes olfactifs et de la muqueuse olfactive démontre que ces tissus sont des lieux de métabolisme global non négligeables pour les molécules inhalées (polluants ou solvants). Cependant, cette voie reste intéressante du point de vue de l'administration de médicaments, notamment en vue d'un ciblage vers le cerveau, pour sa rapidité d'action et sa facilité d'utilisation.

Le domaine des parfums et des arômes reste un challenge permanent en recherche. L'impact économique des études sur les molécules olfactives explique le nombre important d'articles qui traitent de méthodes d'analyse de données sensorielles. Cependant, dans ce domaine, la subjectivité de ces informations expérimentales, l'absence de récepteurs cristallisés et le profil multi-odeurs de la plupart des molécules, empêchent de définir, par Modélisation Moléculaire, des modèles prédictifs structure odeur (SOR) robustes. L'utilisation de nouveaux outils de Data Base Mining (DBM), adaptés à l'exploitation de la diversité moléculaire, peut améliorer la connaissance du rôle des descripteurs moléculaires dans le domaine de l'olfaction et, par conséquent, le développement de modèles mathématiques prédictifs. Parmi les différentes méthodes DBM, les techniques dérivées des concepts de la Logique Floue (LF) fournissent des solutions intéressantes aux problèmes de classification dans le cadre des catégories imprécises, parmi lesquels s'insère l'olfaction. Ces concepts regroupent un ensemble de principes mathématiques capables de modéliser l'information à l'aide de fonctions d'appartenances. Très proche de la pensée humaine, la logique floue met en jeu un ensemble de règles d'utilisation courante. Elle permet de se rapprocher de la réalité afin de mieux exploiter les bases de données biochimiques. Ces techniques LF sont combinées aux cartes de Kohonen, pour élaborer une méthode supervisée. Elles sont applicables aussi, directement, dans l'hyperespace d'origine des descripteurs moléculaires. Elles ont montré leur capacité à établir des modèles SOR robustes sur deux séries différentes de composés olfactifs, comportant respectivement trois et quatre notes olfactives. En effet, les modèles prédictifs les plus performants ont permis de classifier correctement, et simultanément, les odeurs d'un ensemble de molécules test avec un taux de prédiction supérieur à 80%.

La détection des phéromones a lieu dans les sensilles des insectes. Elles stimulent les récepteurs olfactifs, induisant des modifications comportementales. Deux classes de protéines solubles, les Chemosensory Proteins (CSP) et les Pheromone Binding Proteins (PBP), sont présentes à haute concentration dans la lymphe sensillaire Leur rôle reste sujet à discussion : solubilisation, spécificité, transport des molécules aux récepteurs ? 1 CSP et 3 PBPs ont été exprimées, purifiées, et la résolution de structure 3D par cristallographie des Rayons X ou RMN a été accompagnée d'études de fluorescence. Les structures de la CSP de Mamestra brassicae (apo et complexée), présentent un repliement nouveau en 6 hélices a, la fixation de ligand induisant un changement conformationnel important. Les 2 structures de PBPs présentées montrent un autre type de repliement en 6 hélices a ;. Il semblerait que le mécanisme de fixation/relargage des ligands dépend de la longueur des PBPs
In insects, pheromones or odor detection takes place in sensilla. They induce behavioural modifications of an individual of the same species. Two different protein classes present in sensilliary lymph are the Chemosensory Protein (CSP) and the Pheromone Binding Proteins (PBP). To date, their precise function remain uncertain : solubilization, specificity, pheromone carrier to receptors. To bring some structural and functional elements, one CSP and three PBP were expressed in E. Coli and purified. They were afterward studied by X-Ray crystallography, NMR and fluorescence. The structures of the apo and complexed CSP (Mamestra brassicae) reveal a new 6 a-helix fold. The protein interacts with aliphatic molecules which induce a large conformational change. PBPs of Leucophaea maderae et Apis mellifera display a different 6 a-helix fold. In this protein family, the mechanism for ligand binding and release may depend of their length

Ce travail a pour but de préciser, sur le modèle abeille-colza, les mécanismes comportementaux de la reconnaissance de sources alimentaires chez l'abeille domestique, mettant en jeu principalement des odeurs florales. Les études ont été conduites en conditions contrôlées, ce qui a nécessité la mise au point d'une cage de vol dans laquelle on a vérifié la possibilité de maintenir une colonie d'abeilles, en relevant l'activité de butinage et la mortalité. Tout d'abord, une étude descriptive du comportement de butinage en présence de 2 génotypes de colzas de structure florale contrastée (fleurs avec ou sans pétales) a été réalisée, grâce a une analyse informatisée des actes comportementaux. D'une part une catégorisation des butineuses en fonction du type d'aliment prélevé (nectar, pollen), d'autre part la mise en évidence d'une préférence pour les colzas avec pétales, dont les nectars sont plus abondants, a été constatée. Pour évaluer de façon plus analytique le rôle de la récompense alimentaire et des signaux odorants dans la reconnaissance d'une source alimentaire, un dispositif comprenant des fleurs artificielles, a été conçu. Un effet du volume de la récompense sur les capacités d'apprentissage olfactif a été montré. Des expériences de conditionnement des abeilles a des mélanges de composes appartenant aux émissions volatiles de fleur de colza, suivi de test avec les produits constitutifs de ces mélanges, ont permis de constater que le linalool et le phenylethyl isothiocyanate, sont très représentatifs des mélanges. Afin de préciser les modalités de discrimination de ces mélanges, les expériences se sont poursuivies avec des abeilles en contention, soumises à une procédure d'extension conditionnée du proboscis. La combinaison d'expériences, a permis de confirmer l'existence de composes-clés dans la reconnaissance des mélanges, et de mettre en évidence des capacités de généralisation qualitative et quantitative. L'ensemble de ces travaux a contribue, grâce au développement de méthodologies adaptées, a caractériser les séquences de butinage d'abeilles sur des fleurs et a mieux comprendre les modalités de la discrimination d'odeurs florales complexes

Si pour évaluer la place faite à l'odorat et aux odeurs dans les sociétés occidentales contemporaines, on interroge œnologues, parfumeurs, historiens ou sociologues, on est en présence d'analyses très diverses mais qui convergent toutes vers la représentation d'un passe olfactif en complète rupture avec notre société très largement "désodorisée". S’assurer du bien-fondé de cette vision conduit à rechercher quel fut le statut accorde en Europe à l'odorat et a l'odeur par la pensée spéculative et de quels pouvoirs, les odeurs, bonnes ou mauvaises, furent investies dans les pratiques et l'imaginaire social. L’histoire de la philosophie apparait traversée par un fort courant qui oscille entre la relégation de l'olfactif a un rang secondaire et son exclusion totale du champ philosophique. Cette mise à l'écart contraste singulièrement avec le rôle tenu par l'odorat et l'odeur dans la littérature et la poésie et avec l'importance qui leur a été attribuée dans les relations sociales ainsi que dans la pensée médicale ancienne et les pratiques qu'elle a induites. La question de l'origine de ces pouvoirs évanouis est susceptible de recevoir plusieurs réponses. L’une d'entre elles réside dans les rapports primitifs qui unissent le sang à l'aromate et qui se révèlent de façon privilégiée dans les mythes et les phénomènes religieux. .
If oenologists, perfumers, historians, or sociologists are questioned concerning the place allotted to the sense of smell and to odors in contemporary western society, this analyses, while quite different, converge in one respect : all of them give testimony to a break between the olfactory dimension of the past and our generally "deodorized" society. The realization of the solid foundations of this conclusion leads to investigation of the role in Europe accorded by speculative thought to the sense of smell and to odor, and of the powers attributed to good or bad odors, in social practices and by the social imagination. In its main currents, the history of philosophy appears to oscillate in this regard between the relegation of the olfactory dimension to a secondary position and its total expulsion from philosophical enquiry. This exclusion contrasts markedly with the role of the sense of smell and odor in literature and poetry, and with their importance in social relations and in ancient medical thought and in the practices to which it led. It is possible to give several answers to the question of the origin of these powers which have subsequently vanished. .

La présente thèse a pour objectif d'étudier le traitement affectif des odeurs sous ses aspects implicites et explicites. Cette étude de l'interaction entre émotion et olfaction a été réalisée en trois étapes. Nous avons tout d'abord considéré les effets des états affectifs induits par des odeurs plaisantes et déplaisantes sur un comportement particulier : les jugements portés sur des visages. Trois expériences ont été réalisées, utilisant des paradigmes expérimentaux de la psychologie cognitive (amorçage), et pour l'une d'entre elles l'enregistrement des potentiels évoqués cérébraux. Ensuite, l'aspect temporel du traitement affectif a été étudié. Deux expériences ont été conduites dans lesquelles les temps de réaction aux odeurs plaisantes et déplaisantes ont été enregistrés. Enfin, la troisième partie portait sur les variations du système nerveux autonome liées à la perception d'odeurs agréables et désagréables. Durant les trois expériences réalisées dans ce cadre, nous avons enregistré des variables comme le rythme cardiaque, la conductance de la peau et les réponses de certains muscles faciaux. Les résultats de nos recherches indiquent que les réactions affectives sont le mode spontané de réponse aux odeurs, même si elles peuvent être inhibées. Elles impliquent l'intervention de deux systèmes distincts : un système relativement lent responsable de comportements d'approche, et un autre système plus rapide impliqué dans l'affect négatif. L'activation de chacun de ces systèmes entraîne des réactions faciales et autonomes spécifiques, et peut influencer des comportements particuliers, comme les jugements portés sur des visages
The objective of the present thesis was to study implicit as well as explicit aspects of odor affective processing. This study of the interaction between emotion and cognition included three stages. First, we considered the effects of affective states induced by pleasant and unpleasant odors on a particular behavior : judgements given on faces Three experiments were conducted, using methods from cognitive psychology (priming) and neurophysiological methods (cerebral evoked potentials recordings). Second, temporal aspects of odor affective processing were investigated studied. We designed two experiments in which we recorded response times to pleasant and unpleasant odors. Third, we studied variations of the autonomic nervous system provoked by the perception of pleasant and unpleasant olfactory stimuli. During the three experiments conducted in this part, we recorded variables as heart rate, skin conductance and responses of some facial muscles. Our results indicate that affective reactions are the spontaneous mode of reaction to odors, although they may be inhibited and implies the intervention of two basic systems : a rather slow system linked to approach behaviors and a different, quick one implied in negative affects. The activation of each of each of them provoked specific facial and autonomous responses, and influenced particular behaviors such as judgements given on faces

L'étude présentée vise à comprendre les mécanismes régissant l'écoulement dans les fosses nasales et 1' incidence de certaines modifications de type opératoire (ablation totale ou partielle d'un cornet). Dans un premier chapitre, 1' étude a permis de visualiser la répartition du flux au sein d'une maquette de fosse nasale à l'échelle 10 puis de mesurer par Vélocimétrie Laser Doppler (VLD) les vitesses en divers points. Trois séries d'expérimentations ont été réalisées: la première en faible débit inspiratoire (0,2 l/s). La seconde en débit normal (0,6 l/s) et la troisième en débit forcé (1 l/s). Dans un deuxième chapitre, les résultats obtenus sur maquette sont utilisés pour valider un modèle numérique d'écoulement dans les fosses nasales, en utilisant un modèle de champ basé sur la résolution des équations de la mécanique des fluides par la méthode des volumes finis (logiciel FLUENT). Le volume de la fosse nasale est reconstitué en 3D puis la simulation numérique est effectuée sur un maillage volumique construit à partir du maillage surfacique. Les calculs ont été menés d'une part dans le cas d'un sujet sain avec un débit constant (cas stationnaire), en régime laminaire, lors d'une phase d'inspiration puis d'expiration, d'autre part dans le cas d'une ablation totale du cornet inférieur. Les résultats numériques et expérimentaux concordent de manière satisfaisante et prédisent correctement la répartition des flux clans la cavité nasale ainsi que l'apparition d'une zone de recirculation au niveau de la zone olfactive. En outre, dans le cas d'une turbinectomie sur le cornet inférieur on met en évidence 1' absence de flux irriguant la zone olfactive phénomène venant confirmer les observations médicales
The study presented aims at understanding the mechanisms governing the flow in the nasal cavity and the incidence of certain modifications of the operational type (ablation total or partial of a horn). In a first chapter, the study made it possible to visualize the distribution of flow within a mode! of nasal cavity on scale 10, then to measure by laser velocimetry speeds in various points. Three series of experiments were carried out: the first in low inspiratory flow (0,2 l/s), the second in normal flow (0,6 l/s) and the third in forced flow (1 l/s). In a second chapter, the results obtained on mode! are used to validate a numerica1 model of flow in the nasal cavity by using a model of field based on the resolution of the equations of the fluid mechanics by the method of finite volumes (software FLUENT). The volume of the nasal cavity is reconstituted in 3D then the digital simulation is carried out on a voluminal grid built starting from the surface grid. Calculations were carried out on the one hand in the case of a healthy subject with a constant flow (stationary case), in streamline flow~ at the time of a phase of inspiration then of expiry on the other band in the case of a total ablation of the lower horn. The numerical and experimental results, agree satisfactorily and correctly predict the distribution of flows in the nasal cavity as well as the appearance of a zone of recirculation on the level of the olfactive zone. Moreover, in the case of a turbinectomy on the lower horn one highlights the absence of flow irrigating the olfactive zone phenomenon coming to confirm the medical observations

Nous assistons aujourd’hui à une contestation de l’effort réductionniste par de nombreuses tentatives d’appréhender l’existence dans son unicité âme-corps. Or, la démarche Cartésienne, certes nécessaire aux progrès de la connaissance, ne rend en rien compte de la réalité existentielle. Le sentir olfactif, par son essence symbiotique, apparaît comme paradigmatique du « chiasme » existentiel de l’être-au-monde. C’est donc à partir de ce sens méconnu qu’une double réfutation de Descartes apparaît comme possible : l’odorat, bien que périphérique entretient des relations avec les objets les plus élevés des quêtes humaines et cette aptitude relationnelle repose sur le caractère intégré de cette sensorialité. Essentiellement humain, ce sens, dans son approche cénesthésique du réel, participe à l’élaboration des empreintes atmosphériques constitutives du réel, participe à l’élaboration des empreintes atmosphériques constitutives de la personnalité, de sorte que toute altération de celui-ci peut être signe de pathologie humaine, ce que l’étude de l’olfactique contemporaine peut confirmer. De fait l’odorat, sens de l’imagination, est doté d’une forte puissance symbolique : il est symbole temporel de durée, de l’essence du réel, voire même de l’invisible. Par ailleurs, bien que sens hédonique, il accède à l’esthétique des choses, mais surtout, intimement lié à la durée humaine, il permet à tout homme dans l’instant de la sensation d’échapper à sa condition en retrouvant le temps perdu. Alors une simple effluve est source de retentissement, de jouvence et de félicité
Nowadays, the analyzing effort is being questioned by numerous attempts at facing life as a whole that mixes up body and soul. Now Descartes’s analyzing entreprise, however necessary it has been for improving knowledge, cannot traduce our existential reality. The olfactive experience of feeling, as it is essentially symbiotic, appears as paradigmatic of the existential “chiasm” of the being-in-the-world. From this unrecognized meaning, a two-level refutation of Descartes appears as possible : the sense of smell, although peripheral, is in relation with the highest aims of human quests, and this ability to be in relation is based on the characteristic this sensoriality has of being integrated. Essentially human, this sense, in the cenesthetic approach it has of the reality, takes part in the building up of atmospheric prints, which constitute our personality ; so that any alteration of this sense can be signal of a human pathology, which can be checked by studying our contemporary odorous world. The sense of smell, which is the sense of the imagination, is indeed endowed with a very powerful symbolism : it is a temporal symbol, a duration, of the essence of the real, or even of the invisible. Apart from this, although a sense that brings pleasure, it also enters the aesthetic field of things, and above all, intimately linked to the human duration, it allows any man in the instant the sensation is, to flee off his condition by finding the lost time again. Then, a mere exhalation is a fountain of youth, an echo, and thus it is bliss

Les insectes détectent les odorants au niveau des antennes par les neurones récepteurs olfactifs (NRO). Récemment un courant Cl- dépendant du Ca2+ (ClCa) a été identifié dans les NRO du lépidoptère Spodoptera littoralis. Ce courant participerait à la repolarisation des NRO. Cette étape est essentielle dans la terminaison de la réponse et le codage de la dynamique temporelle de l’information olfactive. Cependant, l’identité moléculaire du canal ClCa et son rôle dans la repolarisation sont inconnus. Chez les vertébrés, bestrophines et anoctamines fonctionnent comme des canaux ClCa. Nous avons alors entrepris une caractérisation moléculaire et fonctionnelle de ces gènes chez S. Littoralis et D. Melanogaster. Trois bestrophines et 3 anoctamines ont été identifiées chez S. Littoralis. Le génome de D. Melanogaster contient 5 anoctamines. La caractérisation de ces transcrits a fait apparaître SlitBest1b, SlitAno13 et DmelAno13 comme des gènes potentiellement olfactifs. L’expression de SlitBest1b et DmelAno13 en système hétérologue induit des courants ClCa. Les caractéristiques du courant SlitBest1b sont très proches du courant natif. DmelAno13 génère un courant légèrement différent mais son inhibition par RNAi modifie la repolarisation des NRO ainsi que le comportement de cour. Nos résultats montrent l’expression de deux canaux ClCa dans les NRO et suggèrent leur implication dans la transduction olfactive. Ces travaux constituent la première étude fonctionnelle de tels courants dans le système olfactif périphérique des insectes et fournissent les bases pour une meilleure compréhension des mécanismes de terminaison de la réponse du NRO chez l’insecte

Le premier volet de cette thèse a pu démontrer de manière totalement novatrice qu’un lapereau est en mesure de discriminer olfactivement sa génitrice, sa fratrie et son nid dès le 1er jour post-partum. Un second volet s’est intéressé aux possibilités d’apprentissages postnatals des caractéristiques odorantes du nid et aux mécanismes mis en jeu. Des lapereaux de 2 jours sont capables de mémoriser des odeurs artificielles ajoutées au nid lors d’une procédure d’odorisation, ou des indices olfactifs naturels propres à un nouveau nid lors d’une procédure d’adoption. Cet apprentissage est marqué par une grande plasticité mnésique, corroborée par une dernière expérience établissant le rôle de la tétée et de ses effets post-prandiaux dans l’amélioration de la rétention mnésique. Un troisième volet a illustré l’importance de ces capacités précoces dans l’établissement des préférences alimentaires au sevrage, et dans le choix des matériaux du nid par les lapines arrivées en âge de procréer
The first part of this thesis showed innovatively that one-day-old rabbits were able to discriminate their mothers, siblings and nests. The second part examined postnatal learning of intrinsic olfactory cues of the nest and the mechanisms involved. Two-day-old rabbit pups can learn either artificial odours added to their nest or natural odours from a new nest during an adoption procedure. These studies demonstrated the plasticity of newborn rabbit memory, corroborated by a last experiment which illustrated the role of nursing and its postprandial effects on enhancement of memory retention. A third part illustrated the role of early olfactory learning in the establishment of food preferences at weaning, and also in the later choice of nest materials by pregnant does during their first parturition, suggesting a transmission of learned odours from generation to generation

Ce travail porte sur les mécanismes chimiosensoriels qui régulent les interactions entre la lapine et sa portée. 1) Dès la naissance, le lapereau est guidé vers la mamelle par un facteur odorant présent à la surface de la tétine et dans le lait. Le signal responsable de l'attractivité du lait est la phéromone mammaire (PM) qui n'a pas été détectée à la surface mamillaire. Deux sources pourraient produire ces signaux: des glandes sébacées localisées à la base de l'épiderme ; l’épithélium sinusaire des canaux galactophores où le lait se chargerait en composés actifs. 2) La lapine dépose après chaque tétée des pelotes fécales porteuses d'indices olfactifs qui déclenchent l'attraction et l'ingestion néonatale. Le facteur attractif est actif durant les 30 min post-tétée des jours 1-10. Il aurait pour origine les sécrétions des glandes anales et pourrait être, en partie, composé de la PM. L'orientation néonatale vers le lait et les pelotes fécales pourrait ainsi reposer sur le même composé
The present study is devoted to the chemosensory mechanisms which govern the interactions between the doe and her litter. 1) Rabbits pups are attracted from birth by odour cues released on the nipples' surface and from milk. The active cue responsible for milk but not for the nipples attractivity is the mammary pheromone (MP). Two sources can produce these cues: a) the sebaceous glands located at the base of the nipple's epidermis; b) the lactiferous ducts’ epithelium, located at the sinus level, in which milk only becomes behaviourally efficient. 2) The doe leaves faecal pellets after each nursing visit. These pellets are olfactivly attractive during the 30 min after suckling for the 10 first postnatal days. The pups ingest part of them. Faecal pellets bear secretions from the anal glands. The attraction to the pellets may be caused by the MP. Consequently, the behaviour of the rabbits pups towards to the milk and the faecal pellets could be based on the same chemical compound

Les organes de Jacobson ou voméronasaux sont des organes chimiosensoriels pairs situés dans la partie antérieure du toit buccal, à la base de la cavité nasale. La plupart des vertébrés terrestres à l'exception des oiseaux, crocodiliens, mammifère marins et certains primates possèdent un système voméronasal fonctionnel. Ce système atteint son développement le plus remarquable chez les squamates (lézards et serpents). Les connexions du système voméronasal avec les cavités buccale et nasale sont très variables au sein des tétrapodes. Ils peuvent être en connexion avec la cavité buccale via le canal palatin (squamates) ou avec la cavité nasale via le canal nasal (monotrèmes et marsupiaux) ou encore avec la cavité buccale et la cavité nasale au moyen du canal naso-palatin (carnivores, rongeurs, insectivores, certains ongulés et primates). Ces organes constituent le substrat anatomique de l'olfaction voméronasale ou vomérolfaction, sens similaire à l'olfaction mais avec une sensibilité différente aux molécules odorantes, des connexions neuroanatomiques et des fonctions comportementales distinctes. Les mécanismes comportementaux permettant d'acheminer les molécules odorantes vers les organes voméronasaux, qui ne s'ouvrent pas sur l'extérieur, sont aussi divers que la structure du système voméronasal au sein des tétrapodes. Les odorants sont amenés au contact de l'épithélium sensoriel au cours de mécanismes de recherche sensorielle tels que Flehmen chez les félins et les ongulés, "nuzzling" des opossums ou pompage vasculaire des rongeurs. Chez les squamates, les odorants sont collectés dans l'environnement et acheminés vers les organes voméronasaux lors du comportement de tongue-flicking. Le groupe des serpents offre un cadre idéal pour étudier l'olfaction et la vomérolfaction ainsi que les interactions entre ces deux modalités sensorielles. Cependant, certaines questions fondamentales portant sur le fonctionnement du système voméronasal chez ces vertébrés restent encore sans réponses. En effet, malgré le nombre relativement important d'études portant sur le tongue-flicking, ce comportement reste mal connu. L'objectif de cette thèse est de comprendre le fonctionnement et le rôle de ce comportement de recherche sensorielle grâce à une approche systémique chez les serpents. Les résultats obtenus expliquent le fonctionnement précis du système langue-organe voméronasal chez les serpents et son rôle dans le cadre de la reconnaissance des proies. Les premiers résultats de neuroanatomie constituent une base intéressante qui nous permettra de caractériser le substrat neuronal et les mécanismes cellulaires qui génèrent les mouvements de la langue responsables de la collecte des molécules dans l'environnement en réponse à des stimulations olfactives. La comparaison de nos données avec celles de la littérature apporte de nouveaux éléments sur l'origine et le fonctionnement général du système voméronasal chez les tétrapodes
The Jacobson's or vomeronasal organs (VNOs) are paired chemosensory organs situated in the anterior roof of the mouth, near the base of the nasal cavity. Most tetrapods, with the exceptions of birds, crocodilians, aquatic mammals and some primates have functional VNOs. However, these organs reach their highest development in squamate reptiles (lizards and snakes), and especially in snakes. The connections of the VNOs with the oral and nasal cavities vary among tetrapods. They can be connected to the mouth by means of the palatine duct (squamates) or with the nasal cavity by the nasal duct (monotremes and marsupials) or to both by the nasopalatine duct (carnivores, rodents, insectivores, some ungulates and primates). These organs are the anatomical substrate of vomeronasal olfaction (or vomerolfaction), a sense similar to nasal olfaction but most sensitive to high molecular weight compounds, with different neural connections and thus different behavioral roles. The behavioral mechanisms of chemical delivery to VNOs are as diverse as are the structure of the vomeronasal system among tetrapods. Vomodors are brought to the sensory epithelium during sense seeking behaviors like flehmen in felids and ungulates, nuzzling in opposums, and vascular pumping in rodents. In squamates reptiles, odors and/or vomodors are gathered in the environment and are delivered to VNOs during tongue-flicking. Snakes provide an ideal framework for studying olfaction and vomerolfaction as well as the interactions between these two sensory modalities. However, some fundamental questions related to the functioning of the vomeronasal system in these vertebrates remain unanswered. Indeed, despite the relatively large number of studies investigating various aspects of tongue-flicking (tongue morphology, muscle activity, behavioral aspects), the behavior itself remains poorly understood. The aim of this dissertation is to better understand the functioning and the behavioral role of this sensory exploration behavior in snakes. Our results provide insights into the functioning of the tongue-vomeronasal organ system in snakes and its role in prey recognition. The preliminary results of our neuroanatomical experiments set up the basis for characterizing the neural substrate and cellular mechanisms that generate the tongue movements responsible for the sampling of environmental chemicals in response to olfactory stimuli. The comparison of our data with literature data provides insights on the origin and overall functioning of the vomeronasal system in tetrapods

La schizophrénie est une maladie psychiatrique qui touche 1% de la population et qui se déclenche tardivement à l’adolescence. On considère qu’elle résulte d’une vulnérabilité d’origine génétique associée à des facteurs déclencheurs environnementaux. L’hypothèse physiopathologique actuelle suppose des dysconnexions cortico-corticales, où la synapse serait l’élément principalement perturbé. Nous avons recherché quelles modifications morpho-fonctionnelles auraient pu être engendrées par de telles perturbations. Pour cela, nous avons choisi comme modèle une souris transgénique, la souris KO-STOP, qui présente des anomalies synaptiques (au moins dans l’hippocampe) et des troubles comportementaux lui conférant un phénotype adapté à l’étude de la schizophrénie. Nous avons établi la cartographie d’expression spatiale et temporelle de la protéine mutée afin de connaître la localisation et l’évolution des perturbations synaptiques chez cette souris. Nos résultats montrent des expressions localisées dans des régions cérébrales qui, pour la plupart, pourraient avoir un lien avec la schizophrénie. Du fait d’une expression robuste et précoce dans le système olfactif, nous nous sommes focalisés sur le glomérule, zone synaptique par excellence et de grande plasticité. Nous avons montré que des anomalies synaptiques y sont également présentes : l’expression en GAP43 est réduite et des accumulations de membranes sont trouvées au niveau de l’élément pré-synaptique. Ce travail a donc permis de caractériser de manière globale les conséquences des perturbations synaptiques d’un microcircuit neuronal, la synapse olfactive principale, sur son microenvironnement. Ces résultats ouvrent des perspectives d’études des circuits neuronaux corticaux plus complexes afin de permettre l’élaboration de thérapies innovantes
Schizophrenia is a severe psychiatric illness with a lifetime prevalence of 1% and a late adolescence onset. Schizophrenia probably results from the combination of genetic vulnerability and environmental factors. The main hypothesis supposes cortico-cortical dysconnections where the synapse is the main disturbed element. We looked for the consequences of these modifications both from morphologic and functional aspects. We chose to study the transgenic KO-STOP mouse. Synaptic defects (at least in the hippocampus) and behavioral troubles confer to this mouse a good phenotype for the study of schizophrenia. We established the spatial and temporal STOP protein expression map in order to find the localization and the evolution of the synaptic perturbations. We found expressions in well delimitated cerebral regions with, for most of them, a potential link with schizophrenia. A robust and precocious expression of STOP in the olfactory system leads us to study the olfactory glomerulus. The glomerulus is a synaptic zone with a large plasticity. We also found synaptic defects in this region: GAP43 expression was reduced and membranes were abnormally accumulated in the pre-synaptic part of the synapse. Thus, in this work, we characterized the consequences of the synaptic defects on the micro-environment of the main olfactory synapse, which could be considered as a neuronal micro-circuit. These results offer research perspectives on more complex cortical neuronal circuits in order to find out new therapeutic strategies

Les mâles de nauphoeta cinerea établissent des hiérarchies de dominance après des séries d'actes agressifs. Le statut de dominant d'un male augmente ses chances de s'accoupler. Les femelles n'interviennent pas directement dans la formation de ces hiérarchies. Cependant, elles s'accouplent majoritairement avec des dominants qu'elles reconnaissent olfactivement par la composition de la phoromone sexuelle qu'il émet. La phéromone sexuelle d'un dominant renferme plus de 2-methylthiazolidine et de 4-ethylguaiacol, et moins de 3-hydroxy-2-butanone que celle d'un dominé. Les males reconnaissent le statut d'autres males essentiellement par chimioréception de contact. Les profils d'hydrocarbures cuticulaires sont différents entre les dominants et les domines. Il est possible de créer des lignées de dominants et des lignées de dominés. Cela implique l'existence d'une composante héréditaire dans la capacité à dominer. Cette héredité n'est pas à l'origine des différences observées dans la composition de la phéromone sexuelle et de celle des hydrocarbures culticulaires qui sont liées au contexte social
The males of nauphoeta cinerea establish dominance hierarchies through intraspecific agonistic encounters. Dominant males mate more frequently than do subordinates. Females do not interfere directly in the establishment of the hierarchy but they prefer to mate with dominants. In dominants, sex pheromone contains more 2-methylthiazolidine and 4-ethylguaiacol, and less 3-hydroxy-2-butanone than in subordinates. Males identify the status of other males by contact chemoreception. The culticular hydrocarbon patterns are different in dominant and subordinate. It is possible to obtain dominant and subordinate lineages. This involves that there is an heredity component in ability to dominate. The differences between dominate and subordinate pheromones and cuticular hydrocarbon are not linked to the heredity but are due to the social context

La sensibilité de notre odorat dépend des enzymes du métabolisme des xénobiotiques (EMX). Non seulement les EMX détoxifient la muqueuse nasale mais elles arrêtent aussi le signal olfactif pour en permettre la détection d’un nouveau. Parfois appelées enzymes du métabolisme des odorants (EMO), certaines participent aussi à la genèse de nouveaux métabolites odorants. L’objectif de cette thèse était d’étudier les EMX nasales en utilisant deux modèles innovants respectant au mieux les principes éthiques des 3R (Remplacement, Réduction, Raffinement des expérimentations animales). Alors que les explants olfactifs de rat montrent leurs limites pour étudier la régulation génique des EMX nasales, le modèle tissulaire respiratoire humain est un outil in vitro prometteur pour étudier le métabolisme des odorants. Ces modèles issus de l’ingénierie tissulaire expriment environ 80 isoformes d’EMX et de transporteurs d’efflux. Bien qu’aucune des molécules testées n’ait impacté la régulation génique de certaines EMX exprimées par le modèle tissulaire, les EMX du modèle sont capables de métaboliser des odorants tels que le benzaldéhyde et la 3,4-hexanedione. Pour conclure, la création et l’adaptation de méthodes durant cette thèse permet maintenant d’étudier la contribution de l’épithélium respiratoire humain dans le métabolisme des odorants. Ces travaux montrent l’implication des tissus respiratoires dans le métabolisme des odorants chez l’humain, tout en contribuant à réduire l’expérimentation animale
Our sensitive olfaction relies on Xenobiotic Metabolizing Enzymes (XMEs) that protect the nasal tissue from potentially harmful volatile compounds, but also quickly terminate the olfactory signal to prepare olfactory receptors to detect new odorant stimuli. Some of them also generate metabolites that participate in the odorant signal, hence their other name Odorant Metabolizing Enzymes (OMEs). The objective of this thesis was to study the nasal XMEs using two innovative models that aim to comply as much as possible with the 3R principles (Replacement, Reduction, and Refinement of animal experiments). While rat olfactory explants showed some limitations in investigating XME gene expression, human nasal respiratory mucosa tissue models were promising in vitro tools for the odorant metabolism field. These models express around 80 XME isoforms and efflux transporters. Selected XME genes were not regulated by the compounds chosen for the thesis, however, they were able to metabolize odorants, such as benzaldehyde and 3,4-hexanedione. Overall, protocols were created and adapted to use tissue models to study the implication of the respiratory epithelium in odorant metabolism in humans. This work provides novel knowledge on the involvement of the human respiratory tissue in odorant metabolism and contributes to the reduction of animal experiments

Dans cette étude, nous nous sommes intéressés à l'olfaction chez la blatte Periplaneta americana (dite blatte américaine), au niveau du premier relais olfactif, le lobe antennaire. Le but de nos travaux de thèse a été de décrire l'activité des neurones du lobe antennaire en régime spontané et lors de réponses à des stimulations olfactives. Comme le codage de l'information fait intervenir l'activité de populations de neurones, nous avons enregistré simultanément l'activité unitaire de plusieurs cellules en utilisant majoritairement la technique des enregistrements extracellulaires multi-unitaires. Ce type d'enregistrement n'a jamais été publié auparavant sur ce modèle. De grandes variabilités dans les patrons de décharge ont été observées, et les réponses combinatoires de neurones lors de la diffusion d'odeurs ont affiché des dynamiques complexes. Des résultats préliminaires concernant la mise au point d'un protocole de conditionnement couplé à des enregistrements électrophysiologiques ont également été présentés. Parallèlement à ces résultats expérimentaux, nous avons proposé également de nouveaux outils d'analyse quantitative pour les enregistrements extracellulaires et les trains de potentiels d'action en général, permettant de décrire et modéliser l'activité spontanée et la décharge de neurones lors de stimulations olfactives, et entre autres de tester leurs interactions. Ces outils présentent l'intérêt d'analyser les jeux de données de manière automatisée, et de générer en fin d'analyse un rapport exhaustif des résultats obtenus
In this study, we examined olfaction in the cockroach Periplaneta americana (also known as the American cockroach), and focused on the first olfactory relay, the antennal lobe. The goal of this work was to describe the behavior of antennal lobe neurons either during periods of spontaneous activity or during responses to olfactory stimuli. As information coding involves the activity of populations of neurons, we monitored simultaneously the activity of several cells using Multi Electrode Array (MEA) recordings. Large variations in the discharge patterns were observed during the spontaneous regime, and the combinatorial responses of neurons during odor stimulations displayed complex dynamics. We have also presented preliminary results on the development of a conditioning protocol associated with electrophysiological recordings. Together with these experimental results, we have also developped new tools for quantitative analysis of extracellular recordings that describe and model the spontaneous activity and discharge of neurons during olfactory stimulations. Interactions across neurons can also be investigated. These tools allow the user to analyze the data

Le double objectif de ce travail était de comparer la qualité des réponses obtenues avec un processus de mesure chromatographique et avec un processus de mesure sensorielle dans le cas d'estimations d'intensité d'un composé volatil et de contribuer à l'amélioration de la qualité du processus de mesure sensorielle par la recherche de ses points critiques. Dans une première partie, des échantillons gazeux d'acétate d'éthyle et de benzaldéhyde présentes dans des sacs souples ont été quantifiés par trois chromatographes en phase gazeuse et par trois sujets humains (avec la technique de l'estimation de la grandeur). Les réponses ont été comparées du point de vue de la fidelité, de la justesse et de l'efficacité. Les résultats montrent l'inferiorité des sujets par rapport aux chromatographes en phase gazeuse. Dans une seconde partie, quatre expériences ont permis d'étudier les causes des variations du processus de mesure sensorielle mises en lumière dans la première partie. L'analyse des résultats conduit aux deux conclusions suivantes: l'effet d'un facteur, quand il existe, dépend du composé volatil étudié et du critère de qualité retenu; les différences interindividuelles sont considérables

L’olfaction est un sens omniprésent chez les insectes. Il intervient dans la plupart des comportements fondamentaux comme la nutrition ou la reproduction. Chez les noctuelles, deux étapes sont essentielles pour la rencontre des sexes. Le mâle doit reconnaître sa partenaire sexuelle via une phéromone spécifique de son espèce et émise par la femelle, puis suivre les informations temporelles et spatiales de ce signal pour s’orienter jusqu’à la femelle et ce dans un environnement odorant bruité et complexe qui contient notamment un grand nombre de composés volatils émis par les plantes. Nous avons étudié chez des mâles de Spodoptera littoralis (Noctuidae), l’influence de différents composés volatils de plantes sur la réponse à la phéromone. Nous avons analysé leurs effets sur la détection par les neurones récepteurs olfactifs via des approches électrophysiologiques, ainsi que l’impact sur l’orientation des mâles grâce à un compensateur de locomotion. Nous avons montré que des composés végétaux modifient les codages intensitif et temporel de l’information phéromonale par les neurones récepteurs olfactifs. Ils réduisent l’intensité de la réponse mais préservent, voire améliorent, le codage temporel du signal, paramètre indispensable pour que les mâles retrouvent la source odorante. L’orientation des mâles est cependant transitoirement affectée par l’ajout de ces odeurs dans l’environnement. Ceci indique qu’ils sont sensibles aux changements de leur environnement odorant et aux modifications qu’elles amènent dans la perception du signal. Les odeurs généralistes présentes dans le milieu olfactif environnant peuvent donc moduler la perception et la réponse à un signal spécifique.

Ce travail est consacre a la modelisation de l'ecoulement de l'air dans la cavite nasale du rat par la methode des volumes finis. Il a pour but de donner les premiers elements de reponse a la question suivante: quelle est la distribution spatio-temporelle des impacts des molecules odorantes sur l'epithelium qui tapisse la cavite olfactive, et quelle est l'influence de cette distribution sur la creation des images olfactives observees au niveau de bulbe olfactif. Dans le chapitre 1, nous presentons l'etat actuel des principales connaissances sur les mecanismes de l'olfaction, et un resume de certaines etudes existantes concernant le probleme a resoudre. Une serie d'hypotheses simplificatrices realistes est alors faite pour la suite de l'etude. Au chapitre 2, nous presentons la construction du modele geometrique de la cavite nasale du rat realise a l'aide du logiciel de cao catia. Dans le chapitre 3, nous presentons les differents maillages construits pour aboutir au maillage final du type volumes finis utilise. Le chapitre 4 decrit la methode et les algorithmes utilises par le code de calcul trio-vf retenu pour cette etude. Les resultats sont ensuite presentes: le calcul numerique nous a permis d'avoir pour la premiere fois, une idee generale assez precise de la forme de l'ecoulement de l'air dans la cavite nasale du rat. Le chapitre 5 presente la construction d'une maquette en eau a grande echelle de la cavite nasale realisee afin de corroborer les resultats numeriques, ainsi que quelques visualisations obtenues

Les conséquences d'une interaction entre sens, c'est à dire de l'effet de la stimulation d'une entrée sensorielle sur la perception d'une sensation impliquant une autre entrée sensorielle, sont parfois considérables au niveau du jugement qu'un groupe peut porter sur les produits qui lui sont soumis. Ce travail a pour objectif d'étudier les effets d'une stimulation orale sur la perception de l'intensité et de la qualité d'un stimulus olfactif, les deux stimulus étant administrés simultanément mais séparément. Le stimulus oral était gustatif (salé ou sucre), visqueux (solution de CMC ou de gomme guar), ou chimique (eau gazeuse ou menthol). Les stimuli olfactifs, benzaldéhyde ou butyrate d'éthyle, étaient présentés dans des sacs étanches, ce qui permettait de contrôler la composition de la phase gazeuse flairée et de mesurer le volume et la durée du flairage. Dans l'étude sur l'intensité, le seuil différentiel était mesuré au moyen d'épreuves par paire. Dans l'étude sur la qualité, les sujets devaient discriminer des solutions préparées par mélange des deux composés. Les résultats montrent un faible effet d'une stimulation orale sur le volume et sur le nombre de molécules de stimulus olfactif flaires au niveau du seuil différentiel, cet effet variant avec la nature des stimulus oral et olfactif. Pour l'intensité de l'odeur, un seul effet significatif est observé : la gomme guar diminue le seuil différentiel du butanoate d'éthyle. Pour la qualité, un effet perturbateur du stimulus secondaire sur la capacité discriminative des sujets est mis en évidence ; cet effet dépend de la nature du stimulus gustatif - seul le stimulus salé diminue les performances des sujets - et de ses modalités de présentation - un stimulus constant est moins perturbateur qu'un stimulus variable. Ces résultats suggèrent qu'une stimulation secondaire affecterait plutôt l'évaluation de la qualité de l'odeur.

La valence hédonique des odeurs (leur caractère plus ou moins plaisant) est une dimension primordiale de l'olfaction chez l'homme. Les préférences olfactives sont fortement façonnées par l'expérience, la culture et le contexte. Cependant, des études récentes montrent qu'elles seraient également partiellement dictées par les propriétés physicochimiques des molécules odorantes. L'objectif de ce travail est d'une part de préciser les paramètres physico-chimiques des odorants déterminant la dimension hédonique de la perception. D'autre part, nous avons recherché comment le premier relais cortical olfactif, le bulbe olfactif (BO) encode la valence hédonique des odeurs, qu'elle soit spontanée ou modulée par l apprentissage. Dans une première partie, nous avons exploré l'effet de la complexité des odorants sur la perception olfactive chez l'homme. Nous avons montré que ce paramètre influence à la fois la complexité perceptuelle (le nombre de notes olfactives évoquées) et la valence hédonique des odeurs. Ceci suggère que le système olfactif est capable de coder la valeur hédonique à partir de la molécule odorante chez l'homme. Dans une seconde partie, nous avons mis à profit la conservation de l'organisation anatomofonctionnelle du système olfactif chez les mammifères pour explorer, dans le modèle murin, la représentation de la valence hédonique des odeurs dans le BO. Nous avons analysé la réponse bulbaire à des odorants non biologiques plus ou moins complexes, et donc attractifs, grâce à la cartographie de l'expression des gènes précoces Zif268 et cFos. Nous mettons en évidence une activation postérieure du BO plus importante pour les odeurs les moins attractives. Dans une dernière partie, nous avons examiné la plasticité des représentations bulbaires quand la valence hédonique de l'odorant change. La valence des odorants a été modifiée chez la souris par apprentissage associatif appétitif ou aversif. La réponse bulbaire a ensuite été examinée en fonction de la valence acquise des odeurs. Nous montrons que lorsqu'un même odorant passe d'une valence positive à une valence négative, l'activité des interneurones granulaires diminue dans la partie postérieure du BO. Ceci indique un rôle de la distribution antéro-postérieure de l'activité bulbaire dans le codage de la valence hédonique apprise des odeurs. En raison du renouvellement constant des interneurones bulbaires à l'âge adulte, impliqués dans la mémoire associative olfactive, l effet de la modulation de la valence des odeurs sur la neurogenèse a également été déterminé. De façon intéressante, la neurogenèse adulte est impliquée dans ce processus car l'activité des cellules granulaires nouvellement formées diminue également dans le BO postérieur en réponse à l'odeur devenue aversive. Ainsi, les deux dernières parties suggèrent une plasticité de la représentation de la valeur hédonique sur l'axe antéro-postérieur selon que la préférence est spontanée ou acquise. Dans leur ensemble, ces trois études montrent d'une part que la complexité moléculaire des odorants est un facteur déterminant de la valence hédonique de l'odeur chez l'homme et la souris. D'autre part, elles démontrent l'existence d'une trace neurale de la valence spontanée ou apprise des odeurs, exprimée le long de l'axe antéro-postérieur du BO, révélant une nouvelle régionalisation fonctionnelle du BO
The first dimension of human olfactory perception is the pleasantness of smells. Numerous studies suggest that olfactory preferences are strongly modulated by experience, culture and context. However, recent evidences suggest that olfactory hedonics could be also partly driven by the physico-chemical features of the odorant molecule. The objective of this work was first to identify the odorant’s physico-chemical parameters determining odor hedonic valence. Second, we studied how the first olfactory cerebral relay, the olfactory bulb (OB), encodes spontaneous or learned odor hedonic valence. In a first part, we looked at the effect of the structural complexity of odorant molecules on human olfactory perception and found that this parameter can influence both the odorant’s perceptual complexity (number of olfactory notes evoked) and its hedonic valence. This suggests that the human olfactory system is able to encode odorant hedonic valence from the molecule itself. In a second part, taking advantage of the highly conserved olfactory system in mammals and the shared olfactory preferences between mice and human, we analyzed the OB response to attractive (complex) or less attractive (less complex) odorants by mapping the expression of the immediate early genes Zif268 and cFos. Results indicated a stronger activity in the posterior OB for the low compared to the high attractiveness odors. In a last part, we examined the plasticity of the odorant bulbar representation when the predictive value of the odorant changes. We first modulated the valence of an odorant using an appetitive or an aversive learning in mice and measured the OB response to this odorant depending on its acquired positive or negative valence. We found that, when the same odorant goes from positive to negative valence, the responsiveness of granule interneurons in the posterior part of the OB was dramatically decreased. This indicated that the anteroposterior distribution of activation conveys information regarding the acquired valence of the odorants. Because the OB undergoes a constant neuronal turnover during adulthood, which has been implicated in associative memory, we also looked at the effect of valence modulation on neurogenesis. Interestingly, neurogenesis was involved in this process since the activity of newborn granule cells present in the posterior OB was also decreased in response to the negatively-reinforced odorant. Interestingly, the two last parts of this work suggest a plasticity of the neural representation of hedonic value along the antero-posterior axis depending on the spontaneous versus acquired preference. Altogether, these results show first that molecular complexity is an important factor determining odor hedonic valence in humans and mice. Second, they show an early neural trace of spontaneous and learned hedonic valence which is expressed along the anteroposterior axis of the OB. The latter data reveal an early coding of hedonics in the OB and a yet unknown antero-posterior functional regionalization of the OB

Le système olfactif est une structure sensorielle primordiale pour l'analyse de l'environnement. Cette fonction l'oblige à constamment s'adapter aussi bien aux changements internes des besoins de l'organisme qu'aux modifications de l'environnement externe. Malgré le nombre d'études et les avancées considérables réalisées ces dernières années, son fonctionnement reste encore largement méconnu. Nos travaux portent sur la modulation du système olfactif en fonction des états alimentaires. Au niveau électrophysiologique, nous observons une modification de l'activité spontanée et de la réactivité des cellules mitrales du bulbe olfactif aux stimulations olfactives en fonction des états alimentaires. Au niveau comportemental, nous observons également une modification du pouvoir de détection olfactive suite à l'administration intracérébroventriculaire d'orexine ou de leptine, molécules impliquées dans la régulation énergétique. Ces travaux permettent d'approfondir les connaissances sur les influences des états alimentaires sur le système olfactif en démontrant pour la première fois que l'acuité olfactive peut-être modulée par la faim ou la satiété

L'objectif de cette thèse est d'étudier l'hypothèse selon laquelle les activités oscillatoires enregistrées dans le système olfactif pourraient témoigner de la mise en place d'assemblées de neurones synchronisés servant de support à la représentation des odeurs. Nous avons réalisé des enregistrements du potentiel de champ dans le bulbe olfactif et dans le cortex piriforme chez le rat vigile au cours de l'acquisition d'une tâche de reconnaissance olfactive. Dans les 2 structures, le stimulus induit des modifications des activités oscillatoires dans 2 bandes de fréquence : gamma (60-90 Hz) et bêta (15-40 Hz). Les changements de puissance de l'activité bêta sont spécifiques de l'odeur et étroitement liés à la signification qu'elle a acquise par apprentissage. Les expériences montrent également que leur expression dépend de l'intégrité du réseau impliqué dans le traitement des odeurs. L'hypothèse de la mise en place au sein du système olfactif d'un réseau fonctionnel dynamique est proposée

Mes travaux de thèse se sont organisés autour de deux axes. Le premier axe, majeur, a consisté en l'identification et la caractérisation des gènes canins de récepteurs olfactifs (OR). Deux stratégies m'ont permis d'en identifier plus de 800, et de caractériser plus finement 600 de ces gènes. Le taux de pseudogènes a été évalué à 18 %, indiquant que le chien aurait deux fois plus de gènes actifs que l'homme. Les gènes OR canins sont organisés en groupes sur 24 des 40 chromosomes canins et cette organisation génomique est très semblable à celles des répertoires humains et murins. Le deuxième aspect a consisté en la cartographie de gènes d'intérêt sur la carte d'hybrides irradiés du génome du chien développée à l'UMR6061, soit dans le but d'enrichir la carte du génome canin en cours, soit à titre collaboratif, pour localiser des gènes impliqués dans des pathologies, et plus particulièrement dans la surdité et certaines maladies neurologiques et/ou musculaires.

Les traitements anticancéreux s’accompagnent souvent de perturbations de la prise alimentaire. Afin d’en éclairer les sources, nous avons testé l’effet toxique du docétaxel sur la fonction sensorielle de la muqueuse olfactive de rongeurs. A cette fin, deux méthodes d’enregistrements extracellulaires de la réponse de la muqueuse olfactive aux stimulations odorantes ont été mises en œuvre. L’une enregistre des électro-olfactogrammes classiques (EOG) et permet de recueillir des réponses neurophysiologiques de la muqueuse à des signaux chimiques odorants délivrés en phase gazeuse. L’autre utilise des dilutions liquides du stimulus et permet de mesurer des EOG immergés. Chez le Rat et la Souris, nos mesures électrophysiologiques de sensibilité au moyen d’enregistrements d’EOG classiques révèlent que le docétaxel provoque des perturbations temporaires et régionalisées de la sensibilité de l’épithélium olfactif. L’observation des EOG immergés ne permet pas de retrouver ces signes physiologiques de toxicité, probablement à cause d’une différence de disponibilité des molécules odorantes dans le mucus des deux préparations. L’étude électrophysiologique a été complétée par une étude comportementale menée chez le Rat et reposant sur l’observation de son comportement lors d’une tâche de recherche de nourriture, cachée à la vue mais odorante. Traités par le docétaxel les rats présentent le même comportement de recherche que des animaux témoins. Ainsi, les variations physiologiques repérées n’ont pas de répercussion décelable sur ce comportement olfactivement guidé
Clinical studies have documented that cytotoxic chemotherapy is often associated with body weight loss, decreased enjoyment of food, and olfactory disorder. The goal of the study was to assess whether a taxane-based treatment in rodents compromises olfactory function. Rats and mice were systemically treated with docetaxel, administered either acutely or chronically. We recorded electro-olfactograms (EOG) which are slow potentials, recorded extracellularly from a population of olfactory sensory neurons in response to odorants. Two different types of EOG recordings were set up and employed, the classical vapor-phase method, where odorants are delivered by an odorous gas stream and the submerged EOG recording technique utilizing aqueous odorant stimulation. The recordings of vapor-phase EOGs, in rats and mice, revealed that docetaxel induced significant transitory and regionalized electrophysiological changes after a single administration of docetaxel. The submerged recording technique did not yield the same results as no alterations in EOG responses were recorded after docetaxel treatment. The differences might be due to different solubilities of the odorant molecules in water and gas phase. The electrophysiological study was complemented by a behavioral olfactory assay in the rat. Docetaxel-treated rats were subjected to the buried food pellet test and the latency to discover the buried pellet was measured as an index of olfactory function. There was no significant difference between control and docetaxel treated animals. Although docetaxel exerts a neurotoxic effect on olfactory epithelia, the study failed to demonstrate a detrimental effect of docetaxel on the peripheral olfactory function in rodents

Les Olfactory-binding protein (OBP), sont des protéines largement retrouvées dans le mucus olfactif d’un grand nombre de vertébrés mais elles n’ont cependant jamais été mises en évidence chez le poisson. Assez peu de choses sont connues sur leur fonction exacte au sein du système olfactif mais un rôle dans l’adaptation de ce système au milieu aérien est fortement suspecté. Le xénope possède un double système olfactif composé de deux cavités l’une dédiée à l’olfaction aquatique (CM) et l’autre dédiée à l’olfaction aérienne (CP). Cette particularité nous a permis de tester notre hypothèse. Nous avons pour la première fois caractérisée des OBP chez X. Laevis et X. Tropicalis. Grâce aux techniques de transcription inverse et de RACE 3’, deux produits ont été clonés et séquencés. Ces clones ont été utilisé afin d’étudier les patrons d’expression de ces protéines au niveau du système olfactif de ces deux espèces par HIS et immunocytochimie. Les transcrits et les protéines ont été localisés uniquement au niveau de la cavité aérienne de ces deux espèces soutenant donc l’idée que ces protéines seraient impliquées dans une adaptation du système olfactif au milieu aérien. De plus, suite à une étude réalisée sur une banque de gènes étiquetés, nous avons mis en évidence l’existence d’un second gène d’OBP présent chez X. Laevis uniquement et pas chez X. Tropicalis
Olfactory Binding Proteins (OBP), commonly associated with aerial olfaction, are currently found in mammals olfactory mucus, but have never been identified in fish. It is not clear yet if OBP is an adaptation of the olfactory system to an aerial environment. Adult olfactory system Xenopus is organized into two olfactory chambers which are thought to be devoted respectively to aquatic (MC) and aerial olfaction (PC). This specificity provides us the opportunity to test this alternative hypothesis. We have identified for the first time Olfactory Binding Protein in Xenopus laevis and tropicalis. By a reverse transcription and 3’ RACE strategy two products were cloned and sequenced. These cloned sequences were used to analyse the expression pattern of the gene by HIS and immunocytochemistry in the olfactory system of two Xenopus species: X. Laevis and X. Tropicalis. The transcripts and the proteins are only present in the aerial chamber supporting the idea that OBPs are an adaptation to aerial olfaction. Moreover, from an EST (expressed sequence tag) library we also demonstrated that X. Laevis has 2 different OBP genes while X. Tropicalis has only one gene

Ce travail de thèse vise à préciser les mécanismes physiopathologiques de l’hypersensibilité intercritique aux odeurs décrite par les patients migraineux entre les crises. Notre première étude consiste à évaluer les capacités olfactives chez des patients migraineux pendant les périodes libres de crise grâce à l’utilisation de tests olfactifs. Ce travail montre que les patients migraineux hypersensibles aux odeurs présentent une altération du jugement hédonique, suggérant une modification du traitement de l’information olfactive au niveau du système nerveux central. L’objectif de notre seconde étude est d’explorer les régions cérébrales sous-tendant cette anomalie, en recherchant des anomalies des débits sanguins cérébraux au repos et lors de stimulations olfactives en tomographie par émission de positons (TEP). Nous observons chez les migraineux hypersensibles aux odeurs un hyperdébit localisé au niveau du cortex piriforme et du gyrus temporal antéro-supérieur gauches en condition de repos. Nous émettons l’hypothèse que le cortex piriforme joue un rôle important dans les modifications du jugement hédonique et dans l’activation du système trigémino-vasculaire chez les migraineux. Lors des stimulations olfactives, une perte de l’activation physiologique est observée dans différentes régions corticales et sous-corticales, notamment le locus coeruleus qui joue un rôle important dans la physiopathologie de la crise migraineuse. Notre troisième étude a pour objectif d’explorer la neurotransmission sérotoninergique chez les mêmes patients que ceux de l’étude précédente, grâce à la TEP au [18F]MPPF marquant sélectivement les récepteurs 5-HT1A. Aucune anomalie n’est retrouvée en période inter-critique, mais les quatre patients ayant présenté une crise de migraine déclenchée par les stimulations olfactives au cours de l’examen présentent des anomalies des récepteurs 5-HT1A au niveau pontique, suggérant l’implication de ces derniers dans les mécanismes conduisant au développement de la crise, possiblement via leur rôle neuromodulateur sur le système trigéminal
This thesis presents an original work that focuses on the pathophysiology of interictal olfactory hypersensitivity (OHS) in migraine patients. In the first study, we evaluate olfactory performances in migraineurs and control subjects and show that patients with OHS judge odours less pleasant than non-OHS patients and control subjects, suggesting an alteration of central olfactory processes. Our second study aims to determine brain areas involved in interictal OHS using a H215O-Positron Emission Tomography (PET) study. During both olfactory and non-olfactory stimulations, we observe an hyperperfusion localized in the left piriform cortex (PC) and anterior superior temporal gyrus in migraineurs with OHS compared to control subjects. We hypothesize that PC is particularly involved in the hedonic alteration observed in migraineurs with OHS between attacks and in activation of trigemino-vascular system in odour-triggered attacks. During olfactory stimulation, we observe a lack of normal activation in several cortical and sub-cortical areas, such as the right locus coeruleus. The aim of our third study is to evaluate brain serotonin distribution in the same subgroup of OHS migraineurs using PET with a selective 5-HT1A antagonist, the [18F]MPPF. No significant interictal [18F]MPPF BP change is observed between headache-free migraineurs and controls. Conversely, in four patients who present a migraine attack without aura during the PET study, analyses show a [18F]MPPF binding potential (BP) increase in the pontine raphe when compared to headache-free migraineurs and control subjects. These results highlight the role of 5HT1A receptors dependent neuromodulation in the pontine raphe nuclei during migraine attacks, possibly through their inhibitory descending projections on the trigeminal system

Chez les insectes, deux familles de protéines interviennent dans la communication chimique : les "pheromone binding proteins" (PBPs) et les "chemosensory proteins" (CSPs). Les PBPs sont présentes à haute concentration dans la lymphe sensillaire des soies répondant aux phéromones. Leur rôle est de transporter les phéromones hydrophobes à travers la lymphe aqueuse jusqu'aux récepteurs olfactifs. Les CSPs ont été identifiées dans les organes dédiés au goût ou à l'olfaction. Leur rôle est encore inconnu, mais il a été supposé une fonction de transporteur de composés hydrophobes. Nous avons exprimé plusieurs PBPs et une CSP de Lépidoptères comme protéines recombinantes dans "E. Coli". Après leur caractérisation biochimique, nous avons étudié la spécificité de liaison des PBPs de "Mamestra brassicae" (MbraPBP1), "Antheraea polyphemus" (ApoIPBP1), "Bombyx mori" (BmorPBP) et un héxamutant de MbraPBP1 dont la cavité interne mime celle de BmorPBP,à l'aide d'une méthode spectroscopique utilisant une sonde fluroescente, le 1-aminoanthracène (AMA). MbraPBP1 et ApoIPBP1 sont capables de lier l'AMA, et par compétition ce dernier peut être chassé de la cavité par différentes phéromones. Ces résultats remettent en cause le dogme selon lequel les PBPs son spécifiques d'une phéromone donnée. Pour la première fois, nous avons utilisé des composés bromés en spectroscopie de fluorescence pour étudier la liaison d'une CSP et nous avons montré sa capacité à lier des composés aliphatiques (alcools ou acides gras) mais aucun composé cyclique. La liaison implique les deux tryptophanes de la protéine. Ces résultats ont été appuyés par la résolution par RMN hétéronucléaire de la structure tridimensionnelle de la CSP. La protéine est de forme triangulaire et composée de six hélices. Une des faces de la protéine possède un sillon dans lequel peut être modélisé un alcool à chaîne linéaire. Le rôle des CSPs pourrait alors être l'extraction d'acides gras des membranes et leur transport vers leur cible spécifique.

Ce travail de recherche aborde une approche cognitive de la métaphore dans le domaine de l’olfaction. Il met ainsi en perspective la métaphore avec l’univers olfactif. La perception mineure de l’odeur, tant historique que cognitive, se reflète dans un discours olfactif a minima. Peu de termes particuliers existent pour caractériser l’odorat. À partir de ce constat, l’objectif de la métaphore est double : développer une meilleure perception de l’odeur d’une part, et véhiculer d’autres perceptions par l’intermédiaire de l’odeur d’autre part. Ce double objectif correspond au double positionnement métaphorique de l’odeur : une entité qui vaut autant pour le domaine cible que pour le domaine source. L’appartenance de l’odeur au domaine cible témoigne d’une richesse métaphorique considérable au profit de l’olfaction. Grâce à la métaphore, l’odeur gagne une trajectoire, une matérialité, une spatialité ainsi qu’une temporalité, une ontologie et certains pouvoirs. L’odeur devient davantage perceptible et accrédite la métaphore de son statut perceptif. L’appartenance de l’odeur au domaine source développe certaines perceptions récurrentes : négative, approximative, intégrative. L’étude de ces trois motifs, à l’aune des théories cognitives contemporaines de la métaphore, révèle d’une part, le caractère motivé de la métaphore olfactive et confirme d’autre part, l’invention de sens véhiculée par la métaphore. À travers un corpus anglais et français, la mise au jour des métaphores olfactives, doublée d’une connaissance approfondie de la métaphore et de l’odorat, révèle un spectre métaphorique large qui s’explique, en grande partie, par le double positionnement métaphorique de l’odeur
This doctoral dissertation tackles a cognitive approach to metaphor in olfaction. Metaphor appears in an olfactory perspective. Minor perception of smell, both historical and cognitive, mirrors an olfactory discourse reduced to the bare minimum. There are few specific terms referring to smell. From this observation, the objective of the metaphor in the sense of smell is twofold: to develop a better perception of smell on one hand and to convey new perceptions thanks to smell on the other hand. This twofold objective matches a double metaphoric positioning of smell: an entity which either fits into a target domain or source domain. Smell, as target domain, reveals a great amount of metaphors benefitting the sense of smell. Thanks to metaphor, smell gains its own trajectory, substance, space and time, ontology and power. Smell becomes more observable and confirms the metaphor in its perceptive status. Smell, as source domain, entails recurrent perceptions: negative, approximative, and integrative. The study of these three motifs in light of contemporary cognitive theories of metaphor attests the motivation of metaphor in the field of smell, and then confirms the invention of meaning through metaphor. The examination of olfactory metaphors, using an English and French corpora in addition to an in-depth study of both metaphor and smell, reveals a large metaphoric spectrum, which can be attributed to the double metaphoric positioning of smell

Ainsi que démontré depuis une vingtaine d'années, les forces intermoléculaires entre solutés et solvants mises en jeu, par exemple, en chromatographie de partage gaz-liquide, peuvent être appréhendées à l'aide de dix paramètres dits de solubilité, cinq caractérisant les solutés et cinq les solvants. La présente étude porte tout d'abord sur l'amélioration de la définition des paramètres de solutés à partir de données non chromatographiques, en s'appuyant, soit sur des règles empiriques dérivées de la structure moléculaire, soit sur des propriétés physico-chimiques classiques (indice de réfraction, volume molaire a 20°C, température d'ébullition, moment dipolaire). Une deuxième étape porte sur l'amélioration de la définition de ces paramètres de solutés à partir des indices de rétention chromatographique sur cinq phases stationnaires convenablement choisies. Cette méthode donne des résultats plus précis que la précédente, mais disponibles en moins grand nombre (133 substances, à ce jour, contre plusieurs centaines). Dans les deux cas, la validité des résultats a été appréciée à l'aide d'un programme informatique dénommé POLY-STRUC (comme analyse polynomiale structuree), applique à un jeu de 1290 indices de rétention chromatographique. La deuxième partie du mémoire est consacrée à l'application des paramètres de solutés ainsi obtenus à l'olfaction. Plus précisément, une méthode est proposée du calcul a priori de ce que l'on appelle les pentes de Stevens (croissance plus ou moins rapide, en fonction de la concentration, à partir d'une valeur seuil), en combinant les valeurs de seuils et trois des cinq paramètres de solutés. Une explication des résultats obtenus est proposée, faisant appel aux propriétés de solubilité de la muqueuse olfactive.

Les molécules odorantes, généralement hydrophobes, activent les récepteurs olfactifs (RO) exprimés à la membrane des neurones sensitifs recouverts d’une couche de mucus hydrophile. Des protéines liant les odorants, les OBP (Odorant-Binding Protein) présentes dans le mucus olfactif transporteraient les odorants à travers le mucus vers les RO. On s’est intéressé dans ce travail à un variant humain d’OBP, hOBP-2A qui présente une spécificité de liaison pour les aldéhydes et les acides aliphatiques. Par une approche de mutagenèse dirigée, on a pu montrer le rôle fondamental dans cette spécificité d’une lysine de la cavité de hOBP-2A. L’expression fonctionnelle d’un RO, OR1G1, a montré son activation par des composés se liant à hOBP-2A. Une étude comparative de l’activation avec et sans OBP a révélé qu’elle n’avait pas d’impact sur l’activité du récepteur OR1G1. Ce qui n’exclue pas la possibilité que les OBP interviennent dans d’autres processus biologiques que le transport des odorants
Odorant molecules, generally hydrophobic, activate the olfactory receptors (OR) embedded in the membrane of sensitive neurons which are covered with an aqueous layer of mucus. It was proposed that odorant-binding proteins, named OBP, transport odorants through olfactory mucus towards OR. In this work we studied a human OBP variant, hOBP-2A, which has a narrow specificity for aliphatic aldehydes and acids. Using site directed mutagenesis, we demonstrated the fundamental role, in this specificity, of a lysin located in the hydrophobic cavity of hOBP-2A. The functional expression of an olfactory receptor, OR1G1, revealed an activation of this receptor by some compounds that bind to hOBP-2A. Study of the activation of OR1G1 with and without hOBP-2A revealed that hOBP-2A did not have impact on OR1G1 activity. One cannot however exclude the possibility that the OBP is involved in other biological processes than odorants transport

L'enjeu de ce travail est de trouver les origines des cinq sens (toucher, ouïe, vue, odorat, goût) en Occident afin de comprendre comment l'humain fait usage de sa faculté de sentir et de juger. Cette recherche est codifiée plutôt selon la « vérité utile» (adéquation spatio-temporelle de la chose et du sensible) que selon la « vérité» (adéquation perpétuelle de la chose et de l'intellect). L'origine des cinq sens (« senso-gonie ») se trouve principalement dans les récits de la création du monde en tant que premier évènement de l'univers et de l'humain. Dans les récits gréco-romains et judéo-chrétiens, nous trouvons plus de cinq créations du monde par les cinq sens. Chaque création est une extériorisation et une objectivation des sens selon la vérité utile. Sous la forme de l'âme, les sens s'intériorisent ou se subjectivisent. Dans ces processus, la «senso-gonie »est liée étroitement à la « cosmo-gonie» et à la « psycho-gonie » (origine des âmes)
This work aims at finding the origins of the five senses (touch, hearing, sight, smell, taste) in Western countries, so as to understand how the Human uses his ability to sense and to judge. This research is codified according to the "useful truth" (spatio-temporal adequacy of the thing and the sensitive) rather than to the « truth » (perpetuai adequacy of the thing and the intellect). The origin of the five senses ("senso-gony") can be mainly found in the stories of the creation of the world, as the first event of the universe of the Human being. In the Graeco-Roman and Judaeo-Christian stories, we can find more than five different creations of the world by the five senses. Each creation is an externalization and an objectification of the senses according to the "Useful Truth". As souls, the senses are internalized and subjectified. In those processes, "Senso-gony" is closely linked to "Cosmo-gony" and "Psycho-gony" (the origin of the soul)

Tous les organismes vivants sont entourés de fluides, air ou eau, qui créent des paysages sensoriels uniques. Par exemple, les signaux chimiques se dispersent dans le fluide par diffusion et advection et lorsque l'écoulement est turbulent, la concentration d'odeurs se décompose en filaments et en taches discrètes d'intensité variable. Dans ma thèse, je me suis concentré sur la navigation olfactive dans des environnements turbulents et j'ai cherché de comprendre comment les organismes surmontent les incertitudes pour prendre des décisions. J'ai développé des simulations numériques (DNS) tridimensionnelles d'un écoulement turbulent dans un canal afin de recréer un environnement réaliste pour la recherche olfactive. J'ai réalisé ces simulations en personnalisant un open-source software appelé Nek5000, qui résout les équations de Navier-Stokes pour le champ de vitesse et l'équation d'advection-diffusion, qui régule l'évolution de l'odeur (scalaire passif) dans un fluide. Après avoir généré de grands ensembles de données de dynamique des fluides sur l'évolution des odeurs dans un canal, j'ai analysé quelles caractéristiques du signal olfactif sont les plus pertinentes pour localiser la source de l'odeur. Étonnamment, non seulement le signal, mais aussi son absence peut être informative pour déduire la distance de la source de l'odeur. En utilisant des algorithmes de Reinforcment Learning, j'ai montré que l'intensité de la concentration d'odeur est une mesure informative, mais que la dynamique temporelle du signal permet des prédictions robustes dans différentes conditions et à différentes distances de la source. Ces résultats théoriques suggèrent qu'il est avantageux sur le plan informatique de mesurer à la fois l'intensité et la dynamique de l'odeur. J'ai analysé un ensemble d'enregistrements neuronaux de souris éveillées, démontrant qu'elles sont bien capables de stocker les deux quantités, et que la représentation neuronale dépend du flux sous-jacent. J'ai alors considéré le problème de la navigation jusqu'à la source de l'odeur turbulente. Bien que les animaux (par exemple les papillons de nuit et les crustacés) effectuent cette tâche de manière robuste, les algorithmes qu'ils utilisent ne sont pas compris. J'ai modélisé la navigation olfactive en utilisant le cadre des Partially Observable Markov Decision Processes (POMDP) et j'ai proposé une théorie normative pour expliquer l'alternance entre renifler dans l'air et renifler le sol, typique des mammifères comme les rongeurs et les chiens. L'alternance découle de la physique des fluides, prescrivant que l'odeur près du sol est plus continue que dans l'air, mais reste relativement proche de la source. En revanche, au niveau du nez, l'odeur est transportée rapidement loin de la source, mais est plus bruyante et intermittente. Un agent recherchant la source de l'odeur doit donc renifler l'air lorsqu'il est loin de la source pour augmenter ses chances de détecter l'odeur. Une fois que l'agent a localisé le panache d'odeur, il doit continuer la recherche en reniflant le sol où la piste est moins intermittente. Le moment exact de l'alternance découle de la Marginal Value Theory. Enfin, le comportement communément observé chez les organismes recherchant une source d'odeur, procédant en cast et surge émerge spontanément de ce cadre computationnel
All living organisms are surrounded by fluids, either air or water, which create unique sensory landscapes. For example, chemical signals disperse in the flow by diffusion and advection and when the flow is turbulent odor concentration breaks up in filaments and discrete patches of varying intensity. In my thesis I focused on olfactory navigation in turbulent environments and I aimed at understanding how organisms overcome uncertainties to make decisions. I developed three-dimensional direct numerical simulation of a turbulent channel flow to recreate a realistic environment for olfactory search. I realized these state of the art simulations by customizing an open software called Nek5000, which solves the Navier-Stokes equations for the velocity field and the advection-diffusion equation, which regulates the evolution of the odor (passive scalar) in a fluid. After generating large fluid dynamics datasets of odorant evolution in a channel, I analyzed which features of the olfactory signal are more relevant to locate the odor source. Surprisingly, not only the signal, but also its absence can be informative to infer the distance from the odor source. Using supervised learning algorithms I showed that the intensity of odor concentration is an informative measure, but that the temporal dynamics of the signal allow robust predictions in different conditions and at different ranges from the source. These theoretical results suggest that it is computationally advantageous to measure both odor intensity and timing. I analyzed a set of neural recording from awake mice, demonstrating that they are indeed able to store both quantities, and that the neural representation depends on the underlying flow. I then considered the problem of navigating to the source of the turbulent odor. Although animals (for example moths and crustaceans) robustly perform this task, the algorithms they use are not understood. I modeled olfactory navigation using the framework of Partially Observable Markov Decision Processes (POMDP) and I proposed a normative theory to explain the alternation between sniffing in the air and sniffing the ground, typical of mammals like rodents and dogs. Alternation stems from the physics of fluids, prescribing that odor near the ground is more continuous than up in the air, but remains relatively close to the source. In contrast, at nose level the odor is transported quickly away from the source, but is more noisy and intermittent. An agent searching for the odor source should thus sniff in the air when it is far from the source to increase its chances of detecting the odor. Once the agent localizes the odor plume, it should continue the search sniffing the ground where the trail is less intermittent. The exact timing for alternation stems from marginal value theory. Finally, the commonly observed behavior of searchers proceeding in casts and surges emerges from this computational framework, and alternation naturally complements this dynamics to ensure optimal exploration

Le rôle des protéines de liaison aux odeurs OBP (Odorant Binding Protein) situées dans le mucus nasal chez les mammifères n'a pas encore été clairement élucidé. Elles appartiennent à la famille des lipocalines. Le but de ce travail était de déterminer les spectres d'affinités des OBP humaines pour des odorants divers, afin de voir s'ils recouvrent le panel d'odorants perçus par l'être humain, cela, dans le but de déterminer le rôle potentiel des 3 OBP humaines hOBP-2A, hOBP-2AB et hOBP-2B, très homologues (89 à 95 %), dans la discrimination des odorants chez l'Homme. Les OBP recombinantes ont été produites par les cellules de levures Pichia pastoris puis purifiées par chromatographie échangeuse d'anions et précisément caractérisées avant de subir les tests fonctionnels de fixation de molécules odorantes. Les résultats obtenus ont été comparés à ceux publiés pour le variant hOBP-2A en utilisant les mêmes ligands. Les constantes d'affinité sont de l'ordre du micromolaire et les 3 OBP humaines ont une affinité marquée pour les aldéhydes et les acides gras à longue chaîne et montrent des différences d'affinité entre elles. Leurs structures tridimensionnelles ont été modélisées afin d'interpréter les données fonctionnelles. Le variant hOBP-2B révèle une différence structurale par rapport aux deux autres, ce qui est corrélé aux résultats fonctionnels. Les spectres de liaison aux odorants des 3 OBP humaines ne sont peu différents ne couvrent pas tout le panel d'odorants perçus par l'Homme, suggérant que les OBP n'ont pas un rôle majeur dans la discrimination des odeurs mais pourraient avoir une fonction dans l'interaction avec les récepteurs olfactifs
The function of Odorant Binding Protein located in the mammal nasal mucus is stinn unknown They belong to the lipocalin structural superfamily. The aim of this work was to investigate the odorant binding specificity of human OBP, to determine whether they take into account the diversity of perceived odorant molecules, and whether these very homologous proteins (hOBP-2A, -2AB and -2B) are involved in human odorant discrimination. Binding affinity of hOBP-2B and -2AB for different odorants were be compared to the already known properties of hOBP-2A. Recombinant proteins were produced by the heterologous expression systems : Pichia pastoris and purified by anion exchange chromatography purification, thoroughly characterised proteins were submitted to functional studies. Binding of odorants was measured by displacement of a hydrophobic fluorescent probe. Results obtained for hOBP-2B and -2AB were compared to those already published for -2A with the same odorant panel. As for hOBP-2A, measured affinities were in the micromolar range and OBPs showed a strong affinity for aldehydes and long chain fatty acids, exhibiting some differences from one OBP to another. Their 3D structures were modelled by homology with the human tear lipocalin in order to interpret the binding data. HOBP-2B revealed a structural difference, in correlation with the functional data. This work revealed that the slighlty different ligand binding spectrum of the 3 human OBP does not represent the large odorant diversity, suggesting that OBP do not have a major function in odorant discrimination in the human species. Nevertheless, OBP complexed with odorant might have a function in odorant receptor activation

Cette these se situe dans le cadre du controle de l'entree sensorielle chez les vertebres. Le premier chapitre etudie l'innervation extrinseque de la muqueuse olfactive; il met en evidence l'existence, chez la grenouille, de fibres trigeminales presentant une immunoreactivite de type substance p et atteignant la surface de l'epithelium. Le deuxieme chapitre s'interesse aux interactions entre systemes olfactif et trigeminal; les effets peripheriques de la stimulation electrique antidromique et la branche ophtalmique du trijumeau sont testes chez les amphibiens. Les principaux resultats enregistres au niveau de l'epithelium olfactif sont representes par une modification de l'activite electrique des neurones recepteurs et une secretion des cellules de soutien. Le troisieme chapitre est consacre aux proprietes pharmacologiques de la muqueuse olfactive. Les effets de l'acetylcholine et de la substance p, qui apparaissent impliquees dans les effets precedemment cites, sont testes sur l'activite electrique de la muqueuse de grenouille. La muqueuse repond avec une grande sensibilite a l'application de l'une ou l'autre de ces deux substances. Ces resultats sont discutes dans une perspective phylogenetique de la reception des differents types de stimulus, odorivecteurs ou modulateurs, par les neurones de l'epithelium olfactif. La discussion generale propose un modele d'activation et d'action du systeme trigeminal de la muqueuse olfactive qui s'integre dans une etude comparative de la regulation peripherique de differents systemes sensoriels chez les vertebres