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Thèse Alexis Bédécarrats

Étude cellulaire de la genèse et de l’apprentissage d’un comportement motivé chez l’aplysie

Le 19 décembre 2014

Soutenance  le 19 Décembre 2014  14h   Institut François Magendie 
Directeur de thèse  Romuald Nargeot , INCIA
Equipe: Organisation et adaptabilité des systèmes moteurs


Les comportements motivés tels que les comportements alimentaires ou sexuels sont émis de façon irrégulière sous l’impulsion du système nerveux central.
Ils sont régulés par des informations sensorielles et des apprentissages. Dans un apprentissage associatif, le conditionnement opérant appétitif, l’animal apprend les conséquences de son action par l’association d’une action à l’obtention d’une récompense (un stimulus à forte valeur appétitive). Il est établit que cet apprentissage induit la transition d’une motricité initialement peu fréquente et irrégulière en une motricité rythmique, fréquente et régulière.

Cependant, les mécanismes cellulaires du système nerveux central qui sont responsables de cette transition, restent largement méconnus. Notre étude chez le mollusque aplysie nous a permis d’identifier ces mécanismes dans un réseau neuronal identifié et générateur des patterns moteurs du comportement alimentaire. Sur des préparations du système nerveux isolé, nous avons sélectivement contrôlé l’expression fréquente d’une part et régulière d’autre part de la motricité apprise, grâce à la manipulation expérimentale de la plasticité fonctionnelle de neurones pacemakers identifiés. Ainsi, nous avons nouvellement établi un lien de causalité entre (1) des modifications membranaires et l’accélération motrice et (2) le renforcement de synapses électriques et la régularité motrice.

Nous avons mis en évidence le rôle du transmetteur dopamine dans l’induction de ces plasticités fonctionnelles et l’expression de la motricité fréquente et régulière. Enfin, nous avons analysé les propriétés intrinsèques du neurone responsable de l’impulsion spontanée et irrégulière de la motricité des animaux naïfs. Pour conclure, l’ensemble de ces travaux de thèse offre une vue étendue des mécanismes cellulaires qui déterminent la variabilité d’un comportement motivé et sa régulation par apprentissage.

Abstract
Motivated behaviors such as feeding or sexual behavior are irregularly expressed by impulsive drives from the central nervous system. However, such goal-directed acts are regulated by sensory inputs and learning. In a form of associative learning, appetitive operant conditioning, an animal learns the consequences of its own actions by making the contingent association between an emitted act and delivery of a rewarding (highly appetitive) stimulus. It is now established that this learning procedure induces the transition from an initially infrequent and irregular motor activity to a frequent and regular behavior. However the cellular and central network mechanisms that mediate this behavioral plasticity remain poorly understood.

Our study on the marine sea slug Aplysia has allowed us to analyze these mechanisms in an identified neuronal network that is responsible for generating the motor patterns of the animal's feeding behavior. Using in vitro neuronal preparations, we selectively controlled the frequency and regularity of the motor activity induced by operant learning with experimental manipulations of the functional plasticity in identified pacemaker neurons. We found for the first time a causal relationship between the learning-induced plasticity and (1) changes in pacemaker neuron membrane properties and the increased frequency of feeding motor activity, and (2), in the strength of their interconnecting electrical synapses and the regularized phenotype of this motor activity. We then addressed the role of the transmitter dopamine in the induction of this functional plasticity and specifically the expression of a frequent and stereotyped rhythmic feeding motor pattern.

Finally, we analyzed the intrinsic membrane properties of the essential pacemaker neuron for generating the irregular motor drive in naïve animals. In conclusion, the data from this thesis work have provided novel insights into the cellular and synaptic mechanisms underlying the intrinsic variability of a motivated behavior and its regulation by learning.

 

Publications 

Bédécarrats A, Cornet C, Simmers J, Nargeot R (2013). Learn. Mem. 20, 318-327.

*Sieling F, *Bédécarrats A, Simmers J, Prinz AA, Nargeot R (2014). Differential role of nonsynaptic and synaptic plasticity in operant conditioning-induced compulsive behavior.Curr. Biol. 24, 941-950. *co-premier auteur avec Fred Sieling   voir  l'article concernant  cette publication....Mémoire d'un mollusque branché ! 


 

Alexis Bédécarrats (alexis.bedecarrats @ gmail.com)
Dernière mise à jour le 20.11.2014

Jury

Thierry BAL,
Directeur de Recherche, CNRS,
Gif-sur-Yvette
Daniel CATTAERT,
Directeur de Recherche,
CNRS, Bordeaux
Jean CHAMPAGNAT,
Directeur de Recherche,
CNRS, Gif-sur-Yvette
Romuald NARGEOT,
Maître de Conférences,
CNRS, Université de Bordeaux
Jean-Christophe SANDOZ,
Directeur de Recherche, CNRS,
Gif-sur-Yvette
Romuald Nargeot

Directeur de thèse
MC  Univ Bordeaux
CNRS UMR 5287 - INCIA

 

Directeur de thèse



Romuald Nargeot
Maître de conférence - PhD

CNRS UMR 5287 - INCIA
Institut de Neurosciences cognitives et intégratives d'Aquitaine
Equipe : Organisation et adaptabilité des systèmes moteurs de Muriel Thoby-Brisson

Publications