Centre Broca
Langue de la soutenance : Anglais
Thèse dirigée par Frédéric Gambino
Titre
Caractérisation fonctionnelle des projections de l’Amygdale vers les régions corticales motrices lors de l’action-sélection adaptative
(Functional characterization of Amygdala projections to motor related cortices during adaptive action-selection )
Résumé
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 envisageable que la BLA puisse fournir des signaux associatifs au MOs afin de participer à la discrimination des actions ayant des valeurs positives.
Un objectif majeur de cette étude doctorale est la caractérisation du rôle des projections de la BLA au 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 la 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 faiblesse 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.
Mots-clefs :
Action-sélection / Amygdale Basolateral / Décision / Cortex moteur secondaire / Apprentissage par renforcement
Publications
Vladimir Kouskoff*, Nicolas Chenouard*, Elisabete Augusto, Aron De Miranda, and Frédéric Gambino. BLA-to-FrA axons set online action representation during value-based reinforcement learning. (in prep.)
Elisabete Augusto*, Vladimir Kouskoff, Nicolas Chenouard and Frédéric Gambino. Prefrontal control of choice during learning of a value-based decision-making task. (pending submission)
Mattia Aime*, Elisabete Augusto*, Vladimir Kouskoff, Tiago Campelo, Christelle Martin, Yann Humeau, Nicolas Chenouard, Frédéric Gambino. The integration of Gaussian noise by long-range amygdala inputs in frontal circuit promotes fear learning in mice. (Elife 2020) doi.org/10.7554/eLife.62594
Roman Serrat, Ana Covelo, Vladimir Kouskoff, Sebastien Delcasso, Andrea Ruiz, Nicolas Chenouard, Carol Stella, Corinne Blancard, Benedicte Salin, Francisca Julio-Kalajzić, Astrid Cannich, Federico Massa, Marjorie Varilh, Severine Deforges, Laurie M. Robin, Diego De Stefani, Arnau Busquets-Garcia, Frédéric Gambino, Anna Beyeler, Sandrine Pouvreau* and Giovanni Marsicano*. Astroglial calcium transfer from endoplasmic reticulum to mitochondria determines synaptic integration. (in revision) doi.org/10.1101/2020.12.08.415620
Stéphane Pagès*, Nicolas Chenouard*, Ronan Chéreau, Vladimir Kouskoff, Frédéric Gambino# and Anthony Holtmaat#. An increase in dendritic plateau potentials is associated with experience-dependent cortical map reorganization. (PNAS 2021) doi.org/10.1073/pnas.2024920118
Tomàs Jordà-Siquier, Melina Petrel, Vladimir Kouskoff, Fabrice Cordelières, Susanne Frykman, Ulrike Müller, Christophe Mulle, Gaël Barthet. APP accumulates around dense-core amyloid plaques with presynaptic proteins in Alzheimer’s disease brain. (in revision) doi.org/10.1101/2020.10.16.342196
Tiago Campelo, Elisabete Augusto, Nicolas Chenouard, Aron de Miranda, Vladimir Kouskoff, Come Camus, Daniel Choquet* and Frédéric Gambino*. AMPAR-Dependent Synaptic Plasticity Initiates Cortical Remapping and Adaptive Behaviors during Sensory Experience. (Cell reports 2020) doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108097
Jury
Bureau Ingrid : Chargée de recherche (Marseille) – Rapporteur
Popa Daniela : Directrice de recherche (Paris) – Rapporteur
Leblois Arthur : Chargé de recherche (Bordeaux) – Examinateur
Wolff Mathieu : Directeur de recherche (Bordeaux) – Examinateur
Vladimir Kouskoff
Team Gambino
IINS