PLANIFICATION ORIENTEE VERS LE BUT DANS LE GYRUS DENTE – DG-Goal

A la fin des années 1940, le psychologue Américain Edward Tolman, proposa que pour se repérer et naviguer dans notre environnement, nous devions au préalable en créer une représentation mentale flexible ou « carte cognitive ». Nous savons maintenant que cette carte cognitive serait stockée dans la formation hippocampique et sous-tendue en partie par l’activité des cellules de lieu hippocampiques (dont l’activité code la localisation de l’animal dans son environnement) et des cellules de la grille du cortex entorhinal médian (MEC, qui permettent un codage de l’entièreté de l’environnement accessible à l’animal). Les théories actuelles sur la navigation spatiale postulent que, pour naviguer de manière efficace, une planification du trajet est nécessaire. Celle-ci pourrait s’apparenter à un ‘voyage mental’ prospectif le long de la trajectoire entre le point de départ et le point d’arrivée. En d’autres termes, nous imaginerions notre voyage entre ces deux points. Au niveau neurobiologique, ce voyage mental serait sous-tendu par l’apparition de séquences thêta prospectives : les cellules de lieu qui seront activées durant le trajet vont décharger en séquences durant un cycle thêta (de manière temporellement compressée) et ce, avant l’initiation du déplacement (codage prospectif). Ces séquences thêta vont donc coder pour la trajectoire, faisant le lien entre la position actuelle et la destination envisagée. Ce phénomène de planification permettrait donc, en plus d’une navigation efficace, de comparer différents trajets quand cela s’avère nécessaire (blocage du trajet initialement envisagé, multiples choix…). De manière surprenante, très peu d’études se sont intéressées à la mise en place de ces processus de planification dans des tâches de mémoires spatiale de référence (cad. au cours de plusieurs jours d’apprentissage mais avec peu d’essais par jour ; ce qui correspondrait par exemple à retenir le trajet séparant son domicile de son travail). Nous avons récemment mis en évidence, spécifiquement au sein du gyrus denté (GD ; porte d’entrée des informations en provenance du MEC), l’émergence progressive au cours de l’apprentissage d’un couplage thêta-gamma codant pour la localisation du but unique dans un labyrinthe. Afin de raffiner ces résultats, nous avons développé une nouvelle tâche de mémoire spatiale (ATA) chez la souris. Nous avons pu montrer que cette élévation se produisait uniquement aux points de décision. Cette augmentation du couplage thêta-gamma dans le GD pourrait être le reflet d’un processus de planification précédant une navigation directe vers l’objectif. Notre projet vise donc spécifiquement à 1) déterminer si l’élévation de couplage thêta-gamma est associée à la présence de séquences thêta prospectives dans le GD, 2) démontrer l’importance fonctionnelle des entrées corticales dans l’émergence de ces séquences dans le GD et 3) identifier la dynamique, au cours de l’apprentissage, de ce couplage dans l’ensemble de la formation hippocampique. Dans une première partie (WP1), nous combinerons approches électrophysiologiques et comportementales afin de déterminer si l’augmentation du couplage thêta-gamma au point de décision dans la tâche ATA est bien reliée à l’émergence de séquences thêta prospectives dans le GD et comment ce signal de planification est intégré au sein de la formation hippocampique. Si, comme nous le proposons, cette augmentation de couplage thêta-gamma est le reflet d’un processus de planification, interférer avec cette planification devrait impacter significativement les performances mnésiques. Nous testerons cette hypothèse dans une deuxième partie (WP2) en inhibant par optogénétique spécifiquement les neurones du MEC projetant au DG et en observant l’effet de cette inhibition sur les performances des animaux dans la tâche et l’organisation des séquences thêta prospectives dans le DG.