Activité interaréale pendant l’apprentissage de la locomotion et de l’orientation

Dans ce projet, nous étudierons l’orientation spatiale et le contrôle moteur, ainsi que l’intégration multisensorielle et les transformations sensorimotrices nécessaires à ces processus. Nous étudierons comment le cerveau code et combine les informations provenant de sources internes et externes pour percevoir l’environnement, produire un sens de l’orientation et exécuter les réponses comportementales appropriées. Nous utilisons des approches expérimentales complémentaires à plusieurs niveaux chez les rongeurs, au niveau des cellules et des circuits in vivo. Avec nos expériences, nous voulons répondre aux questions suivantes: Comment l’activité cérébelleuse et l’interaction entre le cervelet et le cortex cérébral génèrent-elles une production motrice coordonnée et facilitent-elles l’orientation ? Comment l’activité neuronale se traduit-elle par une activation musculaire et, à son tour, par une production motrice ? Comment des sous-classes de neurones spécifiques contribuent-elles au contrôle moteur et à l’orientation ? Nous visons à étudier l’activité de la population neuronale liée aux schémas de marche spatiale et à l’orientation de la tête, révélant ainsi les mécanismes cérébraux du contrôle moteur, de la coordination, de la navigation spatiale, de la cognition et de l’apprentissage.

Notre recherche vise à comprendre les bases fonctionnelles qui permettent au cerveau de s’orienter dans l’environnement et d’effectuer des tâches motrices complexes. Nous serons ainsi en mesure, à terme, de démontrer comment le cerveau est capable d’orienter et d’orchestrer le mouvement dans des conditions physiologiques. Une meilleure compréhension du fonctionnement des neurones dans les structures concernées est nécessaire pour permettre un diagnostic précoce et un traitement des pathologies neurologiques liées à des dysfonctionnements moteurs et à des déficits d’orientation.

Dans cette étude, les souris participeront à l’une des trois approches expérimentales suivantes : Approche 1 : Étude de l’activité cérébrale pour comprendre le rôle du cervelet et de son interaction avec le cortex dans le contrôle des mouvements et l’orientation dans l’espace. Approche 2 : Enregistrement simultané de l’activité cérébrale et de l’activité musculaire pour explorer comment le cerveau contrôle les mouvements. Approche 3 : Analyse des liens de cause à effet entre l’activité cérébrale et les comportements des souris. Selon l’approche, les souris seront soumises à une ou deux interventions chirurgicales pour permettre la mesure optique ou électrique de l’activité neuronale. Ces interventions chirurgicales durent 1 heure. Quelques souris subissent une intervention chirurgicale pour mesurer l’activité musculaire qui dure 2 heures. Les souris participeront ensuite à environ 15 sessions de tests comportementaux pendant lesquelles leurs mouvements, leur activité cérébrale et, dans certains cas, leur activité musculaire ou leurs réponses optogénétiques seront mesurés. Chacun de ces enregistrements dure de 30 à 40 minutes, avec un maximum de deux par jour. Pour éviter que leurs congénères n’endommagent les dispositifs implantés, certaines souris seront hébergées individuellement après l’implantation. Pendant les enregistrements, les animaux seront placés de manière à limiter leurs mouvements pour garantir la précision des mesures.

Les chirurgies prévues par le protocole impliquent des dommages osseux et tissulaires. En conséquence, les animaux peuvent être potentiellement exposés à la douleur combinée à une perte de poids, à l’immobilité ou à un comportement anormal. Avant, pendant et après la chirurgie, nous traitons ces problèmes potentiels par l’administration de médicaments analgésiques et anti-inflammatoires. La durée typique de récupération après une opération est de 2 à 3 jours, période pendant laquelle les animaux sont traités avec ces médicaments. La fixation de la tête pendant l’exécution d’une tâche motrice complexe peut induire un état de stress chez l’animal. Cela peut entraîner une immobilité ou une mobilité réduite, ce qui constitue un comportement anormal indésirable. Pour éviter cette situation, chaque animal subira un protocole d’habitutation progressive sur une période de 2 à 3 jours comprenant une augmentation progressive du temps passé en situation de tête immobilisée.

Le cerveau des 500 animaux est utilisé après le protocole expérimental pour effectuer des analyses histologiques.

La souris constitue un modèle reconnu pour les expériences de neurophysiologie intégrative. En combinant souris transgénique et injections virales nous serons en mesure de mesurer l’impact fonctionnel d’une population neurale spécifique. Il s’agit de mammifères dont le fonctionnement du cerveau peut être comparé à celui de l’homme pour les questions abordées dans ce projet. Les animaux seront utilisés à partir de l’âge où leur activité motrice est arrivée à son niveau mature (>P30) et pendant les deux mois qui suivent. À cet âge, la locomotion est entièrement développée et les structures cérébrales impliquées dans la locomotion et l’orientation sont matures.