| Summary: | To precisely distinguish all the sensorial information from our environment, many millions of neurons must make proper synaptic connections with their target areas in the central nervous system (CNS). These precise connections are hallmarks of any sensory system such as the visual system and the main olfactory system. To achieve stereotypic connections, axons are guided to their targets by patterned chemical cues during embryogenesis and these connections are refined during postnatal development. This thesis examines the role of Slit and Robo family of axon guidance molecules in the innervations of olfactory sensory neuron (OSN) axons to their relay structure called the olfactory bulb (OB). I test the hypothesis that different Slits may be expressed in the target area, the OB, to repel and to guide OSN axons which might express their receptors, Robos, to form accurate connections with the second order neuron located in the OB.I report that Robo-2 is expressed in a graded manner in the olfactory epithelium (OE) where OSNs reside and its ligands, Slit-1 and Slit-3 are expressed in the ventral region of the OB. In addition, we demonstrate that Slit-1 and Slit-2 are also expressed by the OSN axons targeting the ventral region of the OB. In Chapter 2, we demonstrate that by either ablating Slit-1 or Robo-2 in the mouse, Slit-1-Robo-2 signaling is essential for the accurate segregation of zone 1 OSN axons in the dorsal to ventral axis of the OB because zone 1 OSN axons are ectopically present in the ventral region of the OB. In Chapter 3, we further examine the role of Robo-2 in the accurate innervations of two subdomains of zone 1 (DI and DII) along the dorsal to ventral region of the OB and demonstrate that OSN axons targeting the DII subdomain of the OB require Robo-2. Moreover, we illustrate that the accurate segregation of OSN axons along the dorsal to ventral axis of the OB is essential for the processing of aversive odorants by the animals. In Chapter 4, we reveal that Slit-1 and Robo-2 are required for the accurate innervation of zones 2 and 4 OSN axons along the dorsal-ventral axis of the OB. Additionally, we show that Slit-1 and Slit-2 are expressed in the OSN. This thesis provides insights into how different Slits and Robo-2 axon guidance molecules are required for the accurate innervation of OSN axons to the OB and these observations indicate that proper segregation of OSN axons to the OB is essential to process aversive odorants by mice. Therefore, our results support the notion that the olfactory system might be hard-wired to process odorants that elicit innate behavior. === Afin de distinguer précisément toutes les informations sensorielles de notre environnement, plusieurs millions de neurones doivent former correctement des connections avec leur cibles dans le système nerveux central. Ces connections hautement précises sont à la base des principaux systèmes sensoriels comme la vue ou l'odorat. Pour pouvoir former ces connections, les axones des neurones sont guidées vers leurs cibles par différentes substances chimiques durant l'embryogenèse. Ces connections seront, par la suite, raffinées au cours du développement. La présente thèse examine le rôle des familles de molécules de guidage neuronale Slit et Robo lors de l'innervation du bulbe olfactif (BO) par les axones des neurones sensoriel olfactives (NSO). J'ai émis l'hypothèse que les molécules de la famille Slit allaient être exprimées par le BO afin de repousser et guider les axones NSO lesquels exprimeraient les récepteurs des Slits, les Robos pour finalement mener à la formation d'une représentation précise. J'ai montré dans le chapitre 2 que le récepteur Robo-2 est exprimé dans l'épithélium olfactif où les NSO résident et que les ligands, Slit-1 et Slit-3, sont exprimés dans la région ventrale du BO. J'ai aussi pu démontrer que Slit-1 et Slit-2 sont aussi exprimés par les axones NSO qui se dirigent vers le BO. Je vais aussi démontrer que la cascade mécanistique résultant de l'interaction Slit-1-Robo-2 est essentielle pour la ségrégation d'une sous-population d'axones NSO sur l'axe dorsal-ventral. Le chapitre 3 sera consacré à l'approfondissement du rôle joué par Robo-2 dans l'innervation précise de deux sous-domaines de la zone 1 du BO. De plus, je vais démontrer que le positionnement correct des axones NSO sur l'axe dorsal-ventral du BO est nécessaire à la détection d'odeurs aversives pour la souris. Finalement, le chapitre 4 traitera de l'importance de Slit-1 et Robo-2 pour l'innervation précise du BO par les axones NSO provenant des zones 2 et 4, en plus de montrer que les axones NSO exprimant Slit-1 et Slit-2.Dans l'ensemble, cette thèse présente de nouvelles données concernant la fonction des protéines de la famille Slit et Robo dans le guidage des axones OSN vers le BO. De plus, mes résultats indiquent que cette ségrégation est essentielle pour la reconnaissance de certaines odeurs par l'animal.
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