Caractérisation fonctionnelle des projections de l'Amygdale vers les zones motrices du cortex frontal lors de l'action-sélection adaptative

Abstract

Les animaux sont confrontés quotidiennement à des situations complexes qui exigent des réponses adaptées pour survivre. Le processus d'évaluation des actions disponibles et de sélection de celle qui semble la plus pertinente est appelé "action-sélection". Il nécessite la construction préalable d'un modèle mental fin qui associe les actions à leurs conséquences, souvent par un processus d'apprentissage par renforcement. Malgré la collecte de données montrant des activités neuronales en corrélation avec le choix dans plusieurs régions du cerveau, le circuit et les mécanismes neuronaux qui sélectionnent les actions restent discutés. Des études récentes mettent en évidence le cortex moteur secondaire (MOs), à l'interface de l'intégration sensorielle et du traitement moteur, comme un candidat crédible pour le calcul de l’action-sélection. En effet, des états d'activité neuronale prédisant le choix ont été dévoilés dans le MOs des rongeurs et son inactivation a pour effet de biaiser la sélection des actions. Ces études ont presque exclusivement porté sur des animaux experts, ainsi les informations sur la manière dont les actions sont encodées chez les animaux naïfs et pendant l'apprentissage font encore défaut. Dans une première étude (Aime*, Augusto*, Kouskoff et al., 2020), nous avons souligné que le MOs reçoit des afférences de l'Amygdale Basolatérale (BLA), une structure connue pour son importance dans l'apprentissage associatif. Nous avons montré que les afférences de la BLA au MOs facilitent la discrimination de sons associés à différentes conséquences dans un contexte d’apprentissage associatif de peur. De la même manière, il est facile d’imaginer que la BLA puisse fournir des signaux associatifs au MOs afin d’aider à discriminer les actions ayant des valeurs positives.Un objectif majeur de cette étude doctorale est la caractérisation du rôle des projections de la BLA vers le MOs pendant l'apprentissage d'actions menant à une récompense. Pour atteindre cet objectif, nous avons d'abord développé un paradigme de sélection d'actions non guidé menant à une récompense pour souris en tête restreinte. Cela nous permet, par microscopie à deux photons, l’acquisition chronique de compartiments neuronaux au cours des différentes étapes de l'apprentissage. A l’aide d'imagerie-calcique somatique et d'optogénétique, nous avons mis en évidence l'implication du MOs dans l'exécution de 10 cette tâche comportementale. Ensuite, nous avons également imagé et analysé l'activité de boutons synaptiques de la BLA au sein du MOs au long des semaines de la tâche comportementale, un défi technique (en raison de la taille des boutons et de la faible amplitude des signaux) rarement entrepris jusqu'à présent. Dans l'ensemble, les résultats présentés dans cette thèse fournissent de nouvelles preuves du rôle du MOs dans l’action-sélection et de l'importance des projections de la BLA vers le MOs lors d'apprentissages associatifs.