Thèse de Fabien Alcaraz

Circuits thalamocorticaux de la prise de décision

Soutenue le 7 décembre 2015

La capacité des organismes à survivre dans un environnement changeant dépend largement de leur aptitude à prendre des décisions adaptées. Cette fonction complexe résulte notamment de l’intégration de processus de prédiction et de contrôle de l’action, classiquement étudiés dans le corpus théorique et méthodologique des apprentissages associatifs. Les bases neurobiologiques de ces processus sont largement distribués au sein de circuits au sein desquels le cortex préfrontal et son afférence principale, le thalamus médiodorsal (MD) jouent un rôle important. Dans ce contexte, le travail entrepris au cours de ce travail de thèse visait à déterminer le rôle fonctionnel des échanges entre ces deux structures dans le cadre de la prise de décision.

Une première partie de ce travail a visé à confirmer le rôle spécifique du MD dans les processus de prise de décision. Par l’utilisation d’un protocole expérimental nécessitant l’intégration des contingences instrumentales et Pavloviennes pour obtenir une récompense, nous avons démontré que des rats porteurs d’une lésion du MD n’étaient pas capables d’adapter leur comportement en fonction des changements de valeur de la récompense, confirmant ainsi le rôle fondamental du MD dans la représentation du but. Sur la base de ce résultat, nous avons ensuite entrepris une étude d’anatomie descriptive visant à caractériser finement l’architecture des projections thalamocorticales issues du MD. Cette étude nous a permis de démontrer que de multiples voies thalamocorticales issues du MD trouvent leur origine dans des populations neuronales thalamiques essentiellement ségrégées mais également que la région orbitofrontale était innervée par une région thalamique méconnue, le thalamus submédian. Pour éprouver les fonctions de ces différentes voies, nous avons d’abord mis en pace une stratégie d’inactivation réversible de populations neuronales sélectionnées sur la base de leurs projections spécifiques par une méthode pharmacogénétique conditionnelle. L’utilisation de cette méthode nous a permis de révéler que la capacité de l’animal à se représenter la valeur ou la relation action-récompense dépend de la direction des échanges entre le MD et le cortex préfrontal médian.  Par ailleurs, une approche lésionnelle comparée plus classique nous a permis d’identifier un rôle fonctionnel spécifique du thalamus submédian dans la mise à jour des contingences Pavloviennes.

Pris dans leur ensemble, ces résultats sont en accord avec l’idée que des boucles thalamocorticales distinctes sont impliquées dans les processus de prédiction et de contrôle de l’action nécessaires à une prise de décision adaptée.


 

Publications
Alcaraz, F., Naneix, F., Desfosses, E., Marchand, A.R., Wolff, M. & Coutureau, E. Dissociable effects of anterior and mediodorsal thalamic lesions on spatial goal-directed behavior. Brain Struct. Funct. (2014). doi:10.1007/s00429-014-0893-7

Wolff, M., Alcaraz, F., Marchand, A. R. & Coutureau, E. Functional heterogeneity of the limbic thalamus: From hippocampal to cortical functions. Neurosci. Biobehav. Rev. 54, 120–130 (2015).

Alcaraz, F., Marchand, A.R., Vidal, E., Guillou, A., Faugere, A., Coutureau, E. & Wolff, M. Flexible Use of Predictive Cues beyond the Orbitofrontal Cortex: Role of the Submedius Thalamic Nucleus. J. Neurosci. 35, 13183–13193 (2015).

Alcaraz, F., Marchand, A. R, Courtant, G., Coutureau, E. & Wolff, M. Parallel inputs from the mediodorsal thalamus to the prefrontal cortex in the Rat. EJN (In revision).

Jury

  • Jean-Christophe CASSEL, rapporteur, Laboratoire de Neurosciences Cognitives et adaptatives, CNRS UMR 7364, Université de Strasbourg
  • Bruno POUCET, rapporteur, Laboratoire de Neurosciences Cognitives, CNRS UMR 7291, Université d’Aix-Marseille
  • Eric KREMER, examinateur, Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier, CNRS UMR 5535, Université de Montpellier
  • Catherine LE MOINE, examinateur, Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d’Aquitaine, CNRS UMR 5287, Université de Bordeaux
  • Etienne COUTUREAU, directeur de thèse, Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d’Aquitaine, CNRS UMR 5287, Université de Bordeaux
  • Mathieu WOLFF, directeur de thèse, Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d’Aquitaine, CNRS UMR 5287, Université de Bordeaux

Directeurs de thèse

Etienne Coutureau, CNRS Researcher
Team Leader : Decision and Adaptation

Mathieu Wolff, CNRS Researcher

Team Decision and Adaptation

INCIA
Aquitaine Institute for Cognitive and Integrative Neuroscience (INCIA)

Last update: 9 avril 2018