Remodelage dépendant de l’expérience de la connectivité synaptique des neurones sensoriels olfactifs du cerveau juvénile au cours d’une période critique au début de la vie

Résumé

Nous décrivons ici des méthodes pour induire et analyser le remodelage dépendant de l’expérience olfactive des glomérules synaptiques du lobe antennaire dans le cerveau juvénile de la drosophile .

Résumé

L’expérience sensorielle olfactive au début de la vie induit un remodelage synaptique spectaculaire des glomérules dans le cerveau juvénile de la drosophile , qui dépend de la dose par l’expérience, est limité dans le temps et ne peut être réversible que pendant une période critique courte et bien définie. La directionnalité du remodelage de la connectivité synaptique des circuits cérébraux est déterminée par l’odorant spécifique agissant sur la classe de récepteurs des neurones sensoriels olfactifs répondants. En général, chaque classe de neurones n’exprime qu’un seul récepteur odorant et innerve un seul glomérule synaptique olfactif. Dans le modèle génétique de la drosophile , l’ensemble des glomérules olfactifs a été cartographié avec précision par la réactivité aux odeurs et la production comportementale. L’odorisant au butyrate d’éthyle (EB) active les neurones récepteurs Or42a, innervant le glomérule VM7. Au cours de la période critique au début de la vie, l’expérience de l’EB entraîne l’élimination des synapses dose-dépendantes dans les neurones sensoriels olfactifs Or42a. Des périodes chronométrées d’exposition à l’odorant EB dosé permettent d’étudier l’élagage de la connectivité des circuits dépendant de l’expérience dans le cerveau juvénile. L’imagerie par microscopie confocale des glomérules synaptiques du lobe antennaire est réalisée à l’aide de marqueurs transgéniques pilotés par le récepteur Or42a qui permettent de quantifier le nombre de synapses et le volume d’innervation. La boîte à outils génétique sophistiquée de la drosophile permet la dissection systématique des mécanismes cellulaires et moléculaires qui interviennent dans le remodelage des circuits cérébraux.

Introduction

Le remodelage des circuits cérébraux juvéniles au cours de la vie représente la dernière chance pour des changements de connectivité synaptique à grande échelle pour correspondre à l’environnement hautement variable et imprévisible dans lequel un animal naît. En tant que groupe d’animaux le plus abondant, les insectes partagent ce mécanisme fondamental de remodelage de la période critique conservé au cours de l’évolution¹. Les périodes critiques s’ouvrent avec l’apparition de l’entrée sensorielle, présentent des changements de circuit réversibles pour optimiser la connectivité, puis se ferment lorsque les force....

Protocole

1. Exposition aux substances odorantes

1. À l’aide d’un pinceau fin, trier 40 à 50 animaux au stade de développement en tant que pupes sombres pharatées (90+ h après la pupariation à 25 °C) dans des flacons de polystyrène pour drosophile de 25 mm x 95 mm contenant de la farine de maïs standard (figure 1A).
2. Placez un fin treillis métallique en acier inoxydable sur l’extrémité des flacons de drosophile pour contenir les mouches tout en permettant une bonne circulation de l’air. Fixez les capuchons en treillis métallique avec un film transparent collé sur l....

Discussion

Le protocole d’exposition aux odeurs et d’imagerie cérébrale présenté ici peut être utilisé pour induire et quantifier de manière fiable l’élagage des glomérules synaptiques des neurones sensoriels olfactifs dépendant de l’expérience au cours d’une période critique au début de la vie. Des études antérieures utilisant ce paradigme de traitement pour explorer le remodelage du circuit olfactif ont commencé l’exposition aux odeurs le 2ème^{jour après} l?.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
For Odor Exposure
Drosophila vials	Genesee Scientific	32-110
Ethyl butyrate	Sigma Aldrich	E15701
Microcentrifuge tubes	Fisher Scientific	05-408-129
Mineral oil	Sigma Aldrich	M3516
Odor chambers	Glasslock
Paint brushes	Winsor & Newton	Series 233
Parafilm	Thermofisher	S37440
Wire mesh	Scienceware	378460000
Brain Dissection
Ethanol, 190 proof	Decon Labs	2801	Diluted to 70%
Forceps	Fine Science Tools	11251-30	Dumont #5
Paraformaldehyde	Electron Microscope Sciences	157-8	Diluted to 4%
Petri dishes	Fisher Scientific	08-757-100B
Phosphate-buffered saline	Thermo Fisher Scientific	70011-044	Diluted to 1x
Sucrose	Fisher Scientific	BP220-1
Sylgard	Electron Microscope Sciences	24236-10
Triton-X 100	Fisher Scientific	BP151-100
Brain Immunocytochemistry
488 goat anti-chicken	Invitrogen	A11039
546 goat anti-rat	Invitrogen	A11081
Bovine serum albumin	Sigma Aldrich	A9647
Chicken anti-GFP	Abcam	13970
Coverslips	Avantor	48366-067	25 x 25 mm
Double-sided tape	Scotch	34-8724-5228-8
Fluoromount-G	Electron Microscope Sciences	17984-25
Microscope slides	Fisher Scientific	12-544-2	75 x 25 mm
Nail polish	Sally Hansen	109	Xtreme Wear, Invisible
Normal goat serum	Sigma Aldrich	G9023
Rat anti-CadN	Developmental Studies Hybridoma Bank	AB_528121
Confocal/Analysis
Any computer/laptop
Confocal microscope	Carl Zeiss		Zeiss 510 META
Fiji software	Fiji		Version 2.14.0/1.54f