Soutenance de thèse: Maxime VILLET (IPMC-NeuroMod)

Président du jury :
Pr. René GARCIA, Laboratoire Interdisciplinaire Récits Cultures Et Sociétés, Nice, France

Rapporteurs/trices :
Dr. Sébastien PARNAUDEAU, Institut de Biologie Paris-Seine, Paris, France
Dr. Nadine RAVEL, Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon, Lyon, France

Examinateurs/trices :
Dr. Pierre-Yves JACOB, Laboratoire de Neurosciences Cognitives, Marseille, France
Pr. Francesca SARGOLINI, Laboratoire de Neurosciences Cognitives, Marseille, France

Directrice de Thèse :
Pr. Ingrid BETHUS, Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire, Valbonne, France

Résumé :
La mémoire est une fonction essentielle pour tout organisme afin d'apprendre, de consolider et de récupérer des informations traitées par notre cerveau. La mémoire de travail (MT) se définit par la représentation temporaire d’information, subissant un traitement qui permet l'élaboration du comportement. Le comportement peut résulter soit de la concaténation de différentes actions en vue d'un objectif (A-O), soit d'une réponse plus automatique à la présentation d'un stimulus (Hb). De nombreuses études structuro-fonctionnelles ont déterminé que le cortex médio-préfrontal (mCPF) joue un rôle essentiel dans la MT. Cette structure traite les informations de la MT, permettant la genèse d'un comportement adapté. En particulier, le mCPF joue un rôle essentiel dans l'acquisition du comportement A-O et dans l’Hb. Au même titre, le striatum présente une dichotomie structurelle lui conférant à la fois un rôle dans le comportement A-O pour sa partie dorsomédial (SDM) et dans le comportement Hb pour sa partie dorsolatérale (SDL). Contrairement au mCPF, le striatum dorsal a été impliqué dans des conditionnements ou des apprentissages spontanés, plus prône à l’automatisation. De manière étonnante, les études se sont concentrées sur le lien entre la MT et l’A-O, négligeant ainsi son rôle au cours de l’Hb. Notre première étude s’est donc intéressée à l'évolution du comportement Hb dans le cadre de la MT. Pour ce faire, nous avons réalisé l’inhibition du mCPF (DREADD). En évaluant cette mémoire lors d’une tâche d’alternance, nos résultats suggèrent que le mCPF joue un rôle crucial dans l’apprentissage initial de la tâche, mais qu’il n’est plus indispensable lorsque la tâche, surentraînée, devient plus automatique. Nous avons également exploré la possibilité d’un relais par le SDL dans cette automatisation. Ainsi le SDL semble être impliqué dans l’étape finale de l’apprentissage de la MT, une fois que le comportement est devenu Hb. De plus, nous avons observé qu’une perturbation du SDL pendant cette phase induit une nouvelle adaptation de la stratégie d’apprentissage, A-O. Ce résultat met en évidence l’existence d’une trace dormante dans le mCPF, qui coexiste malgré l’établissement d’un comportement Hb. Notre seconde étude s’est intéressée à la dynamique fonctionnelle neuronale entre le SDL et le SDM dans une tâche d’alternance spatiale continue chez le rat. Nos résultats montrent et quantifient le fait que les neurones du SDM et SDL sont tous deux engagés dans le processus d’apprentissage, de sa mise en place à sa phase de stabilisation. Nous avons ensuite déterminé le pouvoir codant des neurones pour des évènements. Quel que soit le stade d’apprentissage, nous avons plus de neurones codants dans le SDM comparé au SDL, suggérant une plus grande implication du SDM dans l’apprentissage. En revanche le nombre de neurones codants décroit dans le SDM alors qu’il croit dans le SDL au cours des stages d’apprentissage. Cette diminution n’influence pas le pouvoir codant du SDM. Ceci suggère que le réseau doit probablement se réorganiser pour être tout aussi efficace en termes de décodage mais avec moins de neurones. En revanche le nombre de neurones dans le SDL est linéairement relié au pouvoir codant. Ainsi ces résultats montrent une réorganisation graduelle du réseau, qui diffère entre le SDM et le SDL et un engagement des deux structures de la phase initiale d’apprentissage au maintien, en contraste avec les théories de transfert graduel du SDM et SDL au cours des stades d’apprentissage. Ces deux études montrent l’implication réciproque du mCPF et du SDL dans une tâche de MT et du SDM et SDL dans une tâche d’alternance spontanée. Elles révèlent aussi qu’un processus d’automatisation peut se mettre en place quelle que soit la tâche et que la trace mnésique ne migre pas réellement d’une structure à l’autre. Il y aurait une réorganisation des réseaux leur permettant d’être tout aussi efficace avec moins de neurones ou dans un état dormant.

Mots Clefs : Mémoire, Cortex Préfrontal, Striatum, Neurobiologie, Comportement, Electrophysiologie In Vivo