Étude des interactions des circuits corticaux et de la prise de décision chez le rongeur par imagerie et électrophysiologie.

Notre objectif est d’élucider comment certaines voies de communication s’organisent pour transformer des événements en décision. Les informations sensorielles, le contexte interne et la valeur des actions convergent au sein d’un maillage; les chronologies, les relais anatomiques et les mécanismes de coordination assurant une intégration rapide demeurent obscurs. Pour explorer cette dynamique, nous avons élaboré un projet utilisant des souris et des rats où les règles de choix varient entre séances : un même stimulus peut conduire, selon le contexte, à une action distincte. Durant l’apprentissage puis la performance stable, nous enregistrerons l’activité neuronale par différentes imageries en perturbant sélectivement des processus naux pour tester leur rôle causal. Nous irons au-delà de la simple cartographie des réponses. Ces expériences fourniront une vue causale et multi-échelle de la façon dont une zone du cerveau bâtit, adapte et exploite ses réseaux de communication pour convertir l’information en choix, ouvrant des perspectives fondamentales et cliniques.

Le bénéfice principal attendu de ces expériences est la possibilité de comprendre les bases neuronales de la prise de décision. En particulier, nous prévoyons de décrire précisément plusieurs aspects des communications entre neurones et entre réseaux de neurones. Ces différents aspects du code neuronal pourront être mis en relation avec la perception et la décision des animaux, nous permettant ainsi de répondre aux questions précédemment posées. Les retombées attendues dépassent cependant la simple connaissance fondamentale. Une meilleure compréhension des schémas de communication intra-corticaux est cruciale pour optimiser les neuroprothèses sensorielles ou motrices : toute stimulation artificielle, pour être perçue comme naturelle, doit s’insérer en suivant une circuiterie et une signalétique préexistante. Enfin, plusieurs troubles psychiatriques, dont la schizophrénie, sont associés à une dys-connexion fonctionnelle entre aires frontales et sensorielles ; en identifiant les circuits qui normalisent la circulation d’information inter-aires ou inter-hémisphères, notre travail pourra orienter de futures stratégies thérapeutiques.

Dans cette étude, souris et rats subiront quelques procédures mineures puis une chirurgie unique sous anesthésie générale. Identification et génotypage À ≥ 3 semaines, un micro-poinçon de l’oreille unique servira à marquer chaque animal et fournira le tissu pour le génotypage. (1-2 minutes) Chirurgie Sous anesthésie (1-2 h ; 6-7 h si injections bilatérales), un dispositif d’enregistrement/stimulation sera fixé au crâne. Habituation Après ≥ 1 semaine de récupération, les animaux seront progressivement habitués à la contention tête-fixe (quelques minutes par jour pendant ~7 jours). Entraînement comportemental Les animaux suivront ensuite 1-2 séances quotidiennes de tests comportementaux (20 min-1 h) sur une période pouvant atteindre 180 jours. En dehors des séances, l’accès à l’eau sera restreint (période maximum de 120 jours consécutifs. Pauses avec accès à l’eau ad-libitum durant 1 jour, chaque semaine durant cette période de 120 jours.). Hébergement Individuel Les individus seront hébergés individuellement durant l’entrainement comportemental, et après la pose du dispositif d’enregistrement/stimulation. (max période de 180 jours). Fin d’expérience À la fin du protocole, les animaux seront profondément anesthésiés puis euthanasiés.

Les procédures expérimentales prévues peuvent induire plusieurs effets indésirables sur les animaux. Une douleur et un inconfort modéré peut survenir suite à la chirurgie d’implantation et de pose de fenêtre crânienne, pouvant durer jusqu’à quelques jours après l’intervention. Les animaux pourraient manifester par ailleurs des signes de détresse, d’inactivité, de mobilité réduite, de posture anormale, de défaut de toilettage ou d’altération du comportement exploratoire, dans les quelques jours (0 à 4 jours, le plus fréquemment 1 jour) suivant la chirurgie. Durant la période de restriction hydrique, les animaux pourront présenter une perte de poids contrôlée induisant potentiellement une sensation de soif, de faim ou de malnutrition modérée. Cette restriction peut également engendrer un stress physiologique et comportemental. Enfin, les effets de l’hébergement individuel des animaux pourraient augmenter leur état d’activité motrice durant les phases normalement associées au repos, dérégler leur apport en nourriture, augmenter leur anxiété et leur mémoire. Ces effets sont cependants mitigés en dessous de 4 semaines.

Certains animaux ne pourront pas être réutilisés entre plusieurs projets, car les modifications neuronales spécifiques mises en place pour répondre à une question scientifique précise ne permettent pas de répondre à une autre question scientifique. De plus, ilIl est sera nécessaire pour chaque animal, de combiner les résultats obtenus sur à travers l’activité de sess neurones avec une analyse anatomique détaillée de la connectivité et la localisation de ces mêmes neurones. Cette analyse anatomique de leurs cerveaux dernière étape nécessite obligatoirement la mise à mort des animaux afin de prélever leurss tissus nerveux pour analyse. Ainsi, tous les animaux participant aux expériences de physiologie, qu’ils soient réutilisés ou non sur un ou plusieurs projets, devront être mis à mort à l’issue des expériences afin de réaliser cette étude histologique indispensable.

Les interventions chirurgicales de ce projet dans le cerveau de souris sont très utilisées / contrôlées, et bien décrites dans la littérature. Le grand avantage de la souris est la possibilité d’utiliser des animaux transgéniques pour étudier différents sous-types de neurones génétiquement marqués, et identifiable en microscopie. Celui du rat est sa plus grande capacité d’apprentissage et de décisions complexes lors de tâches de discrimination sensorielle. Ces considérations se traduisent par l’utilisation de souris pour certaines expériences, combinées avec celle de souris et de rats, pour d’autres. L’objectif scientifique étant d’étudier le fonctionnement neuronal normal et l’apprentissage chez l’adulte, nous utilisons des animaux mâles adultes (âge > 42 jours). Il est également important que les animaux soient adultes lorsque les implants chroniques sont placés de façon à ce qu’il n’y ait pas de tissu cicatriciel et de changements dans l’emplacement des électrodes.