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Les mécanismes moléculaires de la perception olfactive.

Auteur : Dr. Valéry MATARAZZO - CNRS UPR 9024 - Laboratoire de Neurobiologie - Marseille, France.

Adresse actuelle : Johns Hopkins Medical Institute - Department of Neurosciences, Baltimore, MD, USA -


C - Mécanismes moléculaires de la transduction et de la régulation du signal olfactif :

C2. Les voies de signalisation :
C2.1. La voie par l'adénosine monophosphate cyclique (AMPc) :


Les études biochimiques effectuées sur des préparations ciliaires de neurones olfactifs de grenouille et de rat ont rapporté une activité élevée de l'adénylate cyclase après stimulation olfactive (Pace et al., 1985; Sklar et al., 1986). Cette activité déclenchée par les odorants est tissu-spécifique, dépendante du GTP et bloquée par la toxine cholérique. Ces résultats ont suggéré l'implication d'une protéine Gas. L'augmentation du taux d'AMPc apparaît rapidement (50 ms) après la stimulation olfactive et n'est que transitoire. Si les concentrations d'odorants appliquées pouvaient être critiquables, les résultats obtenus sur des neurones olfactifs de rat mis en culture ont indiqué que l'EC50 était atteinte pour des concentrations nanomolaires d'odorants (Ronnettb et al., 1991).

Une nouvelle adénylate cyclase de type III a été clonée (Bakalyar et Reed, 1990). Comparativement à l'adénylate cyclase de type I, celle de type III présente une activité basale plus basse, mais une activité plus importante à être induite par la forskoline. L'AC III possède donc un niveau d'activation relativement large, ce qui pourrait contribuer à une haute sensibilité des cellules réceptrices. Les études de patch clamp sur des membranes de cils olfactifs ont quant à elles rapporté la nature des canaux ioniques impliqués dans cette transduction. Un canal ionique perméable de manière peu spécifique aux cations (Ca2+, Na+) et activable directement par l'AMPc a été identifié (Nakamura et Gold, 1987). Il appartient à la famille des canaux ioniques activables par les seconds messagers nucléotidiques au même titre que le canal activable par le GMPc dans les cellules photoréceptrices. La structure primaire du canal a pu être déterminée : le canal est formé d'un complexe hétérotrimérique composé d'une sous-unité a3 (Dhallan et al., 1990), a4 (Liman et Buck, 1994; Bradley et al., 1994) et d'une sous-unité b identifiée plus tard (Sautter et al., 1998). L'ensemble de ces trois sous-unités est co-exprimé dans la région ciliaire (Bonigk et al., 1999). L'importance du canal cationique nucléotidique a été précisée chez les souris déficientes du gène a3 (Brunet et al., 1996; Zheng et al., 2000; Lin et al., 2000). Si les auteurs ne concluent pas de la même manière quant à l'implication du canal dans la convergence des neurones vers le bulbe, ils reconnaissent l'anosmie totale observée chez les mutants.

C'est donc l'entrée du calcium et du sodium, tous deux majoritairement extracellulaires, qui dépolarisent le neurone olfactif. Mais la dépolarisation est potentialisée. A l'augmentation du calcium intracellulaire suit une activation des canaux chlorure qui sont calcium-dépendants (Kleene et Gesteland, 1991; Kleene, 1993). L'ouverture du canal chlorure augmente la dépolarisation du neurone. En effet, son potentiel d'équilibre (Ecl) étant supérieur au potentiel de repos (Vm), le chlore est sortant (Kurahashi et Yau, 1993; Zhainazarov et Ache, 1995). Reuter et ses collaborateurs (1998) ont pu d'ailleurs déterminer les concentrations de chlore dans la protubérance dendritique et le mucus. Alors que la concentration du chlore dans le mucus est de 55 mM, elle est exceptionnellement forte dans le milieu intracellulaire (69 mM).

Si les odorants aux sensations généralement plaisantes (composant de la famille des floraux, fruités, herbacés) activent l'AMPc, d'autres, les putrides, radicalement différents notamment de part leurs sensations, ne provoquent pas de variation du taux d'AMPc (Sklar et al., 1986; Boekhoffb et al., 1990). C'est pour cette raison que d'autres voies de signalisation ont bien du être envisagées.
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