Soutenance de thèse – Carmen Guerreiro Marquez

L’apprentissage sensorimoteur (ASM) est essentiel à l’acquisition et à la maîtrise de la grande diversité d’habiletés motrices que nous utilisons au quotidien. Faire du vélo, jouer d’un instrument, chanter ou danser en sont des exemples emblématiques : ces habiletés ne sont jamais innées, mais s’affinent par la répétition et la pratique. Ce processus repose sur la coordination précise des mouvements par des circuits neuronaux dédiés, parmi lesquels la boucle ganglions de la base–thalamo–corticale (BGT) joue un rôle central dans l’apprentissage moteur chez les vertébrés. L’apprentissage par renforcement (AR) est considéré comme un mécanisme sous-jacent à ce processus, y compris pour l’acquisition de la parole chez l’humain.

Les oiseaux chanteurs constituent un modèle puissant pour étudier l’apprentissage d’habiletés. Les juvéniles apprennent leur chant par imitation par essais et erreurs d’un tuteur adulte, grâce à un système de chant spécialisé composé d’une boucle BGT et d’une voie motrice corticale. Au sein de ce système, le noyau magnocellulaire latéral du nidopallium antérieur (LMAN), sortie corticale de la boucle BGT, injecte de la variabilité dans la production du chant via ses projections vers la voie motrice. Les modèles d’AR proposent que le LMAN envoie également une copie d’efférence de ces variations à l’Aire X, le noyau des ganglions de la base du système de chant, homologue du striatum et du pallidum des mammifères. Cependant, l’organisation fonctionnelle du LMAN et de l’Aire X, ainsi que la manière dont ils codent la variabilité vocale, restent mal comprises.

Pour y répondre, nous avons combiné des enregistrements électrophysiologiques in vivo à grande échelle, chroniques et aigus, chez le diamant mandarin afin d’examiner la connectivité fonctionnelle et les dynamiques neuronales dans le LMAN et l’Aire X pendant le chant. Nos résultats suggèrent que la variabilité du chant n’est pas codée par des neurones individuels, mais émerge de l’activité coordonnée de populations neuronales dans les deux noyaux. Nous identifions également des canaux fonctionnels organisés topographiquement entre le LMAN et l’Aire X, susceptibles de véhiculer des signaux de variabilité motrice. Ensemble, ces résultats éclairent la façon dont les circuits BGT représentent les caractéristiques vocales.