Soutenance de thèse de Mehdi SICRE

Humain et animaux sommes des êtres motivés. Notre vie dans un monde aux ressources limitées nous oblige à interagir avec lui de manière efficace. Nous réalisons ainsi des actions qui nous permettent de chercher de la nourriture, de l’eau ou encore un abri. Ce sont par ces actions que nous maintenons notre homéostasie et ainsi notre survie en tant qu’individu et espèce. Le concept de motivation ne se réfère pas directement à ces actions mais aux processus qui vont augmenter la probabilité de les réaliser, ainsi que leur vigueur. Toutefois, pour guider ces actions motivées, nous avons besoin d’intégrer des stimuli environnementaux qui nous renseignent sur la possibilité d’obtenir des récompenses. Avec l’apprentissage ces stimuli acquièrent des propriétés incitatives, c’est-à-dire, qu’ils nous incitent à réaliser certaines actions pour obtenir la récompense. Le noyau accumbens, partie ventrale du striatum au sein du système des ganglions de la base, est reconnu pour être un maillon important dans les processus qui sous-tendent la recherche de récompenses. Dans ce travail de thèse nous avons cherché à comprendre comment différents types de stimuli (incitatifs ou non) sont encodés par les neurones du NAc. Pour cela, nous avons enregistré l’activité électrophysiologique des neurones dans le NAc lorsque des rats effectuaient une tâche de recherche de récompense guidé par des stimuli de natures différentes. Nous avons observé des neurones dont l’activité augmentait transitoirement après la présentation des stimuli incitatifs et ce, de manière dépendante de la motivation de l’animal. Nous avons alors appelé cette population : MOTIV +. A l’inverse nous avons observé une seconde population de neurones s’activant en réponse au stimuli incitatif uniquement lorsque l’animal ne s’engageait pas dans l’action en réponse au stimulus incitatif. Nous avons appelé ces neurones les MOTIV -. Nous avons par la suite montré que la population MOTIV+ est majoritairement constituée par des neurones épineux moyens (NEMs) tandis que les MOTIV- sont fortement enrichis en interneurones, notamment cholinergiques. Dans un second travail, nous avons cherché à caractériser l’influence de deux noyaux thalamiques (le noyau paraventriculaire et le noyau parafasciculaire du thalamus) sur l’activité des neurones du NAc. Le noyau paraventriculaire (PVT) reçoit des afférences orexinergiques provenant de l’hypothalamus latéral. Ce noyau semble être un relais intégrateur de l’état métabolique de l’animal. Nous avons observé que cette voie augmente grandement l’activité des MOTIV+ dans la recherche de récompense alimentaire. Plus précisément, l’activation du PVT par optogénétique ou par injection locale d’orexine chez des animaux à satiété est suffisante pour rétablir les réponses excitatrices de MOTIV+ ainsi que la recherche de récompense. Le noyau parafasciculaire (PF) projette directement sur les interneurones cholinergiques (ICs) striataux. Dans une étude éléctrophysiologique, nous avons caractérisé l’activité du PF dans une tâche de recherche de récompense. Nous avons ainsi observé des activations soutenues d’une partie des neurones de ce noyau quand l’animal ne répond pas aux stimuli incitatifs. Le décours temporel de ces activations semble être compatible avec la possibilité que l’activité des MOTIV- dans le NAc soit conduite par les neurones du PF. L’ensemble de ces travaux ont permis d’apporter un éclairage sur la manière dont le NAc intègre des informations extéroceptives mais aussi intéroceptives afin de guider les comportements motivés.

Humans and animals are motivated beings. Our life in a world with limited resources forces us to interact with it in an efficient way. We thus carry out actions that allow us to search for food, water or shelter. It is through these actions that we maintain our homeostasis and thus our survival as individuals and species. The concept of motivation does not refer directly to these actions but to the processes that will increase the probability of carrying them out, as well as their vigor. However, to guide these motivated actions, we need to integrate environmental stimuli that inform us about the possibility of obtaining rewards. As we learn, these stimuli acquire incentive properties; they motivate us to perform certain actions to obtain the reward. The nucleus accumbens, the ventral part of the striatum within the basal ganglion system, is known to be an important link in the processes underlying the search for rewards. In this thesis work we sought to understand how different types of stimuli (incentive or not) are encoded by NAc neurons. To do so, we recorded the electrophysiological activity of neurons in NAc when rats performed a reward seeking task guided by stimuli of different kind. We observed neurons whose activity increased transiently after the presentation of the reward stimuli in a manner dependent on the motivation of the animal. We then called this population: MOTIV +. Conversely, we observed a second population of neurons activating in response to the stimulus only when the animal did not engage in action in response to the stimulus. We called these neurons MOTIV-. We subsequently showed that the MOTIV+ population is predominantly made up of medium spiny neurons (NEMs) while the MOTIV- are highly enriched in interneurons, notably cholinergic ones. In a second work, we sought to characterize the influence of two thalamic nuclei (the paraventricular nucleus and the parafascicular nucleus of the thalamus) on the activity of NAc neurons. The paraventricular nucleus of thalamus (PVT) receives orexinergic afferences from the lateral hypothalamus. This nucleus appears to be an integrating relay of the metabolic state of the animal. We have observed that this pathway greatly increases the activity of MOTIV+ in the search for food rewards. More specifically, activation of PVT by optogenetics or local injection of orexin in satiated animals is sufficient to restore MOTIV+ excitatory responses and reward seeking. The parafascicular nucleus (PF) projects directly onto striatal cholinergic interneurons (ICs). In an electrophysiological study, we characterized the activity of the PF in a reward seeking task. We thus observed sustained activations of part of the neurons of this nucleus when the animal did not respond to the incentive stimuli. The temporal time course of these activations seems to be compatible with the possibility that MOTIV- activity in NAc is driven by PF neurons. All of this work has shed light on the way in which NAc integrates both exteroceptive and interceptive information in order to guide motivated behaviors.