La contribution des cellules de grille au codage de la distance et à l’actualisation des cartes cognitives – GRIDSPACES

Naviguer en utilisant une carte cognitive nécessite l’utilisation d’informations allothétiques issues des repères environnementaux et idiothétiques (générées par le mouvement). Les cellules de grille du cortex entorhinal médian (MEC) présentent une décharge périodique qui quadrille l’environnement et sont supposées intégrer des informations idiothétiques pour calculer les distances parcourues. Néanmoins, des études récentes ont montré que les cellules de grille étaient également fortement influencées par les indices allothétiques. Aussi, la population de cellules de grille pourrait être hétérogène fonctionnellement car elles sont présentes dans deux populations de neurones de projection de la couche 2 du MEC qui se distinguent sur le plan morpho-fonctionnel : les cellules étoilées et pyramidales.

Notre but est de tester 1) si les cellules de grille codent les distances parcourues et 2) comment elles sont influencées par des changements locaux des repères environnementaux dans un environnement familier (afin d’actualiser la carte cognitive). Pour cela nous utiliserons la réalité virtuelle chez les rongeurs: un outil efficace pour créer et modifier des environnements instantanément de façon contrôlée. Dans notre dispositif, une souris tête-fixée fait des aller-retours dans un couloir virtuel linéaire dans quatre conditions qui différent en fonction de 1) la richesse des motifs muraux et 2) la présence d’objets 3D à l’intérieur du couloir. Les cellules de grille seront enregistrées pendant que l’animal court dans son couloir familier avant d’être confronté à un changement de la disponibilité des objets 3D. Nous avons déjà validé ce protocole avec les cellules de lieu de l’hippocampe. Nos résultats préliminaires montrent que selon la richesse des motifs muraux et la présence des objets 3D, les cellules de lieu manifestent un codage de distance (le champ de lieu est toujours à la même distance du point de départ) ou un codage de position (le champ de lieu est à la même position par rapport aux indices visuels). La pauvreté des motifs muraux favorisait le codage de distance alors que la présence des objets 3D favorisait le codage de position. Enfin, les cellules de lieu étaient très sensibles à des changements contextuels locaux car elles se ‘cartographiaient’ quand la disponibilité des objets 3D changeait. Ce protocole expérimental nous permet donc d’étudier l’activité des cellules de grille dans des conditions qui favorisent un codage de distance ou de position et de déterminer comment elles réagissent à des changements contextuels locaux.

Nous souhaitons répondre à quatre questions. Premièrement, est-ce que les cellules de grille manifestent un codage de distance et/ou de position? Deuxièmement, comment est-ce que les cellules de grille sont influencées par des changements contextuels locaux? Troisièmement, est-ce que les cellules de grille étoilées et pyramidales de la couche 2 sont fonctionnellement hétérogènes? Pour différencier les cellules étoilées et les cellules pyramidales, nous exprimerons le canal rhodopsine- 2 dans une de ces deux populations afin de les identifier par leur réponse à la lumière. Enfin, est-ce que les cellules de grille sont nécessaire au codage de distance au niveau des cellules de lieu? Pour répondre à cette question, nous allons tester les effets d’une inactivation optique du septum médian, qui affecte la périodicité spatiale des cellules de grille, sur les cellules de lieu enregistrées dans un couloir virtuel linéaire.

Nous pensons que nos résultats seront importants pour comprendre la fonction des cellules de grille dans la cognition spatiale. Les cellules de grille sont particulièrement abondantes dans la couche 2 du MEC, une des premières régions affectées dans la maladie d’Alzheimer. De ce fait, une caractérisation fonctionnelle de cette couche est un pré-requis au développement de thérapeutiques nouvelles pour améliorer les déficits mnésiques de cette maladie.