I neuroni olfattivi si adattano all’ambiente circostante

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Sezione trasversale della cavità nasale di un topo (vista ampia). All’inte

Sezione trasversale della cavità nasale di un topo (vista ampia). All’interno della densa popolazione di neuroni olfattivi (in blu), i neuroni olfattivi che esprimono un tipo specifico di recettore (Olfr151) sono contrassegnati in verde brillante. © Madlaina Boillat

Un team dell’Università di Ginevra ha evidenziato la grande variabilità e il continuo adattamento dei neuroni olfattivi.

I recettori olfattivi sulla superficie dei neuroni sensoriali nella cavità nasale riconoscono le molecole di odore e trasmettono queste informazioni al cervello. Come fanno questi neuroni a rilevare una grande variabilità di segnali e ad adattarsi a diversi livelli di stimolazione? Un team congiunto della Facoltà di Scienze e della Facoltà di Medicina dell’Università di Ginevra ha studiato il profilo di espressione genica di questi neuroni in presenza o in assenza di stimolazione odorosa. Gli scienziati hanno scoperto una variabilità insospettata in questi profili a seconda del recettore olfattivo espresso e della precedente esposizione agli odori. Questi risultati, pubblicati sulla rivista Nature Communications , evidenziano un’ampia gamma di identità dei neuroni olfattivi e il loro adattamento all’ambiente circostante.

Nei mammiferi, la percezione degli odori è assicurata da milioni di neuroni olfattivi, situati nella mucosa della cavità nasale. Questi neuroni hanno sulla loro superficie dei recettori in grado di legarsi specificamente a una molecola odorante. Ogni neurone olfattivo esprime un solo gene che codifica per un recettore olfattivo, scelto da un repertorio di circa 450 nell’uomo e 1.200 nel topo.

Quando una molecola volatile viene riconosciuta da un recettore, si attiva e genera un segnale che viene trasmesso al bulbo olfattivo del cervello, un segnale che viene poi tradotto in un odore. Il sistema olfattivo risponde ad ambienti molto variabili e deve essere in grado di adattarsi molto rapidamente. Ad esempio, quando si viene continuamente stimolati da alcune molecole odorose, l’intensità percepita diminuisce gradualmente e talvolta scompare.

Il gruppo del professor Ivan Rodriguez del Dipartimento di Genetica ed Evoluzione della Facoltà di Scienze, in collaborazione con il professor Alan Carleton del Dipartimento di Neuroscienze di Base della Facoltà di Medicina, è interessato ai meccanismi di adattamento dei neuroni, e in particolare dei neuroni olfattivi nei topi.Il gruppo del professor Ivan Rodriguez del Dipartimento di Genetica ed Evoluzione della Facoltà di Scienze, in collaborazione con il professor Alan Carleton del Dipartimento di Neuroscienze di Base della Facoltà di Medicina, è interessato ai meccanismi di adattamento dei neuroni, in particolare dei neuroni olfattivi nei topi. In uno studio precedente, gli scienziati hanno scoperto che dopo la stimolazione di un recettore da parte di una molecola odorante per meno di un anno, laIn uno studio precedente, gli scienziati hanno scoperto che dopo la stimolazione di un recettore da parte di una molecola odorante per meno di un’ora, l’espressione del gene che codifica per questo recettore è diminuita nel neurone, indicando un meccanismo di adattamento molto rapido.

Neuroni con un profilo specifico

I biologi hanno seguito questo approccio ed esplorato la possibilità che questo adattamento a un’esperienza olfattiva non influisca solo sul gene che codifica per il recettore, ma anche su altri geni. A tal fine, è stato determinato il profilo dei geni espressi prima e dopo la stimolazione olfattiva in migliaia di neuroni olfattivi, sequenziando i loro RNA messaggeri (le molecole che successivamente consentono la produzione di proteine).

Con nostra sorpresa, abbiamo scoperto che a riposo, cioè in un ambiente non stimolato, i profili di mRNA delle popolazioni di neuroni sensoriali olfattivi di topo sono già molto diversi tra loro e sono specifici del recettore olfattivo che esprimono", riferisce Luis Flores Horgue, dottorando presso il Dipartimento di Genetica ed Evoluzione e primo autore dello studio.diversi l’uno dall’altro e sono specifici per il recettore olfattivo che esprimono", riferisce Luis Flores Horgue, dottorando presso il Dipartimento di Genetica ed Evoluzione e primo autore dello studio. I neuroni che esprimono lo stesso recettore non condividono solo questo recettore, ma differiscono anche nell’espressione di centinaia di altri geni. Geni il cui livello di espressione sembra essere diretto dal recettore olfattivo espresso, che svolgerebbe quindi un duplice ruolo.

Una sola molecola modifica l’espressione di centinaia di geni

I biologi hanno poi analizzato l’espressione dei geni in questi neuroni dopo la stimolazione con molecole odoranti. Hanno osservato che le molecole odoranti inducevano cambiamenti massicci nell’espressione dei geni nei neuroni attivati. Mentre si pensava che il legame di una molecola odorante portasse solo all’attivazione del recettore corrispondente, si è scoperto che i neuroni olfattivi cambiano drasticamente la loro identità modulando l’espressione di centinaia di geni dopo l’attivazione. E questa nuova identità dipende ancora una volta dal recettore espresso. Siamo di fronte a un meccanismo di adattamento inaspettato, massiccio, rapido e reversibile", spiega Ivan Rodriguez, coautore dello studio.

Questo lavoro rivela quindi che i neuroni olfattivi non devono essere considerati come sensori che passano semplicemente da uno stato di riposo a uno stato di stimolazione, ma che la loro identità è in continua evoluzione, non solo in base al recettore espresso ma anche in base alle esperienze passate.Questa scoperta aggiunge un ulteriore livello di complessità e flessibilità al sistema olfattivo, in quanto non è solo una funzione del recettore espresso, ma anche delle esperienze passate. Questa scoperta aggiunge un ulteriore livello alla complessità e alla flessibilità del sistema olfattivo. Capire come viene determinata questa identità sarà la prossima sfida per il team di Ginevra.


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