Neurobiologie intégrative des comportements flexibles dans des modèles animaux par imagerie computationnelle : application en conditions normales et pathologiques – FLEXNEURIM

Les trois équipes impliquées dans ce projet possèdent des compétences et des approches methodologiques complémentaires. Elles collaborent déjà sur différents aspects qui constituent les fondements du présent projet. Leur intérêt commun est de proposer, chez la souris comme modèle, d?extraire le patron comportemental commun à différentes neuropathologies ?l?absence de flexibilité comportementale- et de le décomposer en composants élémentaires ?contrôle de l?impulsivité, évaluation de la valeur du renforcement, sélection de la réponse, habileté à alterner entre différentes options. Pour cela, nous avons déjà développé des tâches comportementales spécifiques à la souris et obtenu des données préliminaires montrant le rôle du cortex préfrontal (équipe 1), comme cela est le cas pour le rat et les primates humains et non humains, et le rôle des récepteurs nicotiniques et aux neuroligines (équipes 1 & 3, travail commun publié). L?utilisation d?une tâche prototypique, un paradigme d?intéraction sociale particulier, dans différentes conditions expérimentales nous donne maintenant un cadre de travail robuste pour l?étude des comportements flexibles en modulant à volonté différents types de motivation. Nous voulons maintenant capitaliser les récentes avancées réalisées à deux niveaux : 1) dans le domaine de l?analyse de l?image et du signal, qui permettent maintenant d?envisager l?automatisation de l?analyse de vidéo d?animaux dans des situations expérimentales où la distinctions de deux sujets est techniquement difficile 2) dans le domaine du comportement puisque nous avons développé des tâches permettant d?évaluer distinctement l?impulsivité motrice et cognitive chez la souris. Nos objectifs seront de : 1) extraire automatiquement les (meta)données décrivant les trajectoires spatio-temporelles d?animaux ainsi que le décours temporel de d?évènements fins tels que approches ou mouvements de tête et reniflements entre souris lors du contact conspecifique 2) établire un système complet pour l?enregistrement et l?analyse du mouvement des animaux en 3D+t. cela implique la mise au point d?un système complet d?acquisition utilisant plusieurs caméras (verticales et horizontales) donnant ainsi accès à la reconstruction complète d?une vue en 3 dimentions. Cette amélioration considérable de la vue du panorama ouvrira de nouvelles opportunités dans le domaine de l?analyse comportementale car il donnera accès à la géométrie réelle du mouvement de l?animal 3) Combiner les (méta)données vidéo et audio et stocker l?information analytique résultante dans une base de données pour accès ultérieur. Un aspect clef du projet est de développer des algorithmes variés destinés à lanalyse d?image et de données nécessaires au tracking de l?animal et à la corrélation entre les données vidéo et audio. En effet, les vocalisations ultrasoniques, qui peuvent constituer une caractéristique importante, mais à ce jour négligée, de l?intéraction sociale chez la souris (comme c?est le cas chez le rat) dans des situations déterminées seront intégrées à notre corpus de données. Nous dissèquerons ainsi les différents composants élémentaires des comportement complexes à l?aide de nouvelles méthodes automatiques 4) Corréler ces composants élémentaires au cours du fonctionnement normal (souris contrôles) ou altéré (souris avec des lésions de différentes structures cérébrales, knockout pour les récepteurs nicotiniques ou aux neuroligines) avec l?expression régionale de gènes précoces 5) Etablir la possible existance de marqueurs comportementaux ?tel que la tendance à l?impulsivité- comme prédictifs d?autres dysfonctionnements plus larges ?tels que l?inaptitude à montrer des comportements flexibles ? et corréler ces marqueurs comportementaux à des marqueurs neurobiologiques ?expression de gènes et/ou de récepteurs. Ces approches complémentaires fourniront au domaine des neurosciences comportementales des outils précis et automatisés pour évaluer et analyser les comportements complexes chez la souris, capturant ainsibien d?avantage que des déficits grossiers et globaux. Notre projet rassemble des spécialistes des neurosciences, de la génétique et de l?analyse de l?image partageant l?ambition de construire et de valider un cadre méthodologique intégratif, souple et synergique dévolu à la modélisation des fonctions mentales chez l?animal, du niveau moléculaire au niveau comportemental. Ce cadre est nécessaire à l?étude fondamentale du fonctionnement cérébral comme dans la modélisation de neuropathologies.