Circuits préfrontaux du contrôle de l'action dans le temps – FLEXTIME

Résoudre des problèmes et s'adapter à de nouvelles situations en fonction de l'objectif poursuivi nécessite l'intégration d'un ensemble de processus cognitifs, dont les valeurs, l'effort et l'identité du but, mais aussi le temps. Le comportement est adapté s'il est géré correctement et de façon flexible dans le temps, et décider quand agir est un processus fondamental dont la base neurobiologique reste largement inconnue. Le présent projet vise à analyser l'organisation fonctionnelle de deux zones du cortex préfrontal, et leur modulation noradrénergique, dans le contrôle flexible de l'action dans le temps. Sur la base de découvertes récentes, y compris les nôtres, nous émettons l'hypothèse que la coordination d'un comportement adapté dans le temps nécessite une interaction précise au sein des circuits neuronaux du cortex préfrontal. La partie médiane (mPFC) permettrait l'allocation du temps et la partie orbitofrontale ventrolatérale (vlOFC) l'adaptation flexible aux changements dans le contrôle temporel de l'action lorsqu'une inversion de règle temporelle est imposée. Nous testerons en particulier l'hypothèse selon laquelle la flexibilité du contrôle de l'action dans le temps résulte d'interactions fonctionnelles entre ces deux zones préfrontales, sous l’influence d’un signal fourni par la noradrénaline (NA) provenant du locus coeruleus. Grâce à la complémentarité de notre consortium, nous utiliserons l'un de nos protocoles récents qui associe un intervalle donné (15s ou 60s) à un lieu parmi deux, dans un paradigme signalé à intervalle fixe chez le rat, dans lequel une action à un moment donné dans un lieu déterminé est récompensée, permettant ainsi de manipuler le temps ou d'inverser les appariements lieu/intervalle. Grâce à l'analyse détaillée du comportement au niveau de la moyenne et des essais individuels, nous visons à (1) révéler la fonctionnalité du réseau mPFC-vlOFC dans le contrôle de l’action temporelle (i) en imageant ex vivo l’activation d’un gène immédiat précoce combiné avec un marquage rétrograde, identifiant ainsi les cellules projetant vers l’autre aire qui sont activées après des changements dans les règles temporelles, et (ii) en déchiffrant la dynamique du couplage fonctionnel entre les deux zones par l'analyse de la cohérence des oscillations, via des enregistrements électrophysiologiques simultanés de l'activité rythmique neuronale des deux régions; ainsi qu’à (2) étudier le rôle des afférences noradrénergiques au mPFC et au vlOFC dans l'adaptation flexible aux nouvelles règles temporelles (i) en enregistrant la libération de NA dans chacune de ces zones lorsque les changements de règles temporelles sont imposés (approche corrélative avec la photométrie de fibre), (ii) en évaluant l’impact de leur inhibition sélective à des moments précis lorsque la règle temporelle est modifiée (approche causale par optogénétique) sur l'adaptation flexible comportementale, ainsi que (iii) sur l’interaction observée entre les deux aires, au travers des enregistrements électrophysiologiques de l'activité neuronale. Les résultats informeront, avec une résolution sans précédent, le fonctionnement des circuits préfrontaux sous-tendant le contrôle flexible de l'action dans le temps, un processus cognitif crucial pour la survie, et sa dépendance à l'égard d'un signal noradrénergique.