Implication du Cortex préfontal et des Ganglions de la Base dans les processus de prise de décision et d'apprentissage : étude comportementale et pharmacologique chez le primate non humain

par Camille Piron

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Thomas Boraud.

Soutenue le 12-12-2014

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux) , en partenariat avec Université de Bordeaux II (1971-2013) (Etablissement d'accueil) et de Institut des Maladies Neurodégénératives (laboratoire) .

Le président du jury était Dominique Guehl.

Le jury était composé de Aude Retailleau.

Les rapporteurs étaient Emmanuel Procyk, Arthur Leblois.


  • Résumé

    De nombreuses études s’intéressent aux comportements décisionnels et d’apprentissage ainsiqu’aux structures qui les sous-tendent. Il a été montré que le Cortex Préfrontal (CPF) ainsiqu’un réseau de structures sous-corticales, les Ganglions de la Base (GB), étaient impliquésdans ces processus. Néanmoins, le rôle respectif de chacun n’est pas définit. Deux hypothèsessont émises. La première stipule que les deux structures fonctionnent indépendamment. LesGB seraient impliqués dans les comportements habituatifs tandis que le CPF se chargerait descomportements planifiés. La seconde hypothèse considère que les deux structures collaborent: les GB contrôleraient un processus d'apprentissage à cinétique lente dans le CPF et sedésengageraient progressivement au fur et à mesure de l’apprentissage. Ceci reviendrait d'unecertaine façon à inverser les rôles : les GB seraient nécessaires aux processus de décision tantque le CPF n'aurait pas fini son apprentissage. Celui-ci fonctionnerait ensuite sur un modeautomatique. Le principal obstacle à l’étude respectif du rôle des GB et du CPF dans cesprocessus intervient dans les paradigmes expérimentaux qui ne dissocient pas la prise dedécision per se des processus d’apprentissage. Notre premier objectif a donc été d’élaborerune tâche expérimentale qui permette de différencier les phases d’apprentissage des phases deprise de décision. Nous avons ensuite supprimé l'influence des GB sur le cortex, en inhibantleur structure de sortie, le Globus Pallidus interne (GPi) par des injections intracérébrales demuscimol chez le primate non-humain effectuant une tâche comportementale : le "two armedbandit task". Nous montrons que les animaux sont toujours capables de prendre des décisionsaprès inhibition du GPi mais qu’ils sont incapables d’apprendre la valeur de nouvelles cibles.Ces résultats confirment que, chez le primate en tous les cas, les GB et le CPF sont bienimpliqués dans un processus collaboratif : l'intégrité de l'ensemble du circuit est nécessairepour l'apprentissage alors que le cortex seul peut suffire une fois que le choix se situe dans uncontexte habituel.

  • Titre traduit

    Implication of Prefrontal Cortex and Basal Ganglia in decision making and learning processes : behavioural and pharmacological study in non-human primates


  • Résumé

    Many studies are interested in decision making and learning processes and in brainareas which are engaged in. Among them, the implication Prefrontal Cortex (PFC) and a subcortical structures’ network, the Basal Ganglia (BG) has been shown. Nevertheless, theprecise role of each structure has not yet been defined. There are two main hypotheses. Thefirst one holds that GB and PFC function independently. BG would support habitualbehaviors and PFC planned behaviors. The second hypothesis proposes that both structuresare collaborating: the basal ganglia drive a low kinetic learning process in the prefrontalcortex and become less and less engaged as the task is learned. It means reversing the roles:BG would be necessary for decision making processes as soon as PFC finishes its learning.This latter would then function as an automatic mode. The main problem which avoids us todisentangle the role of each structure is the experimental paradigms used which mix uplearning and decision making. Our first aim was to design an experimental task in which therewas learning phase and decision making phase per se. Then, we blocked basal gangliainfluence on PFC by inhibiting their exit structure, the Globus Pallidus internal, withintracerebral muscimol injections in non-human primates performing a “two-armed bandittask”. Our results show that monkeys are able to do decision making after GPi inhibition butthey are unable to learn new values. These results confirm that, in non-human primates, BGand PFC are well involved as co-workers in one process: integrity of all the circuit isnecessary for learning whereas only cortex is sufficient once the choice is in habitual context.


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