Une étude, dont les résultats intitulés « Transcriptional adaptation of olfactory sensory neurons to GPCR identity and activity » ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis, en s’intéressant au profil d’expression des gènes des neurones sensoriels de la cavité nasale, en présence ou en absence de stimulation odorante, de découvrir une variabilité insoupçonnée dans ces profils en fonction du récepteur olfactif exprimé et des expositions précédentes aux odeurs. Ces observations mettent en évidence un large éventail d’identités de neurones olfactifs et leur adaptation au milieu environnant.

Relevons tout d'abord que, chez les mammifères, « la perception des odeurs est assurée par des millions de neurones olfactifs, localisés au niveau de la muqueuse de la cavité nasale », dotés à leur surface de récepteurs capables de se lier spécifiquement à une molécule odorante. Chaque neurone olfactif « n’exprime qu’un seul gène codant pour un récepteur olfactif, choisi parmi un répertoire d’environ 450 chez l’humain et 1,200 chez la souris ». De la sorte, « lorsqu’une molécule volatile est reconnue par un récepteur, celui-ci est activé et génère un signal transmis au bulbe olfactif dans le cerveau, un signal qui se traduit ensuite en une odeur ».

Comme ce système olfactif, qui répond à des environnements très variables, doit pouvoir s’adapter très rapidement, il apparaît, par exemple, que, lors d’une stimulation en continu par certaines molécules odorantes, l’intensité perçue diminue progressivement pour parfois finalement disparaître. Ainsi, dans une étude précédente concernant les neurones olfactifs de la souris, il avait été observé « qu’après la stimulation d’un récepteur par une molécule odorante pendant moins d’une heure, l’expression du gène codant pour ce récepteur diminuait dans le neurone, indiquant un mécanisme d’adaptation très rapide ».

L'étude ici présentée, en prolongeant cette approche, a exploré « la possibilité que cette adaptation à une expérience olfactive n’affecte pas seulement le gène codant pour le récepteur, mais également d’autres gènes ». Pour cela, « le profil des gènes exprimés avant et après stimulation olfactive, a été déterminé dans des milliers de neurones olfactifs en séquençant leurs ARN messagers (les molécules permettant par la suite la production des protéines) ».

Il a été alors « constaté qu’au repos, c’est-à-dire dans un environnement sans stimulation, les profils des ARN messagers des populations de neurones sensoriels olfactifs de la souris sont déjà très différents les uns des autres, et sont spécifiques au récepteur olfactif qu’ils expriment ». Il en résulte que les neurones exprimant le même récepteur ne partagent pas uniquement ce récepteur « mais se distinguent également par l’expression de centaines d’autres gènes », dont le niveau d’expression « semble être dirigé par le récepteur olfactif exprimé, qui jouerait donc un double rôle ».

Dans un second temps, a été analysée l’expression des gènes dans ces neurones après stimulation par des molécules odorantes et il a été observé « que celles-ci induisent des changements massifs de l’expression de gènes dans les neurones activés ». Alors qu’on imaginait que la liaison d’une molécule odorante entraînerait uniquement l’activation du récepteur correspondant, les observations montrent « que les neurones olfactifs changent drastiquement d’identité en modulant l’expression de centaines de gènes après activation », une nouvelle identité « à nouveau dépendante du récepteur exprimé ».

Au bout du compte, cette étude, qui décrit « un mécanisme d’adaptation inattendu, massif, rapide et réversible », révèle « que les neurones olfactifs ne sont pas à considérer comme des senseurs passant simplement d’un état au repos à un état stimulé, mais que leur identité est en évolution permanente, non seulement en fonction du récepteur exprimé mais aussi en fonction des expériences passées », une découverte, qui « ajoute un niveau supplémentaire à la complexité et à la flexibilité du système olfactif ».