Évolution divergente des structures cérébrales et convergence des fonctions cognitives chez les vertébrés : l'exemple d'un téléostéen, le poisson zèbre

par Solal Bloch

Projet de thèse en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Kei Yamamoto.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Signalisations et Réseaux Intégratifs en Biologie , en partenariat avec Neuro-PSI - Institut des Neurosciences Paris Saclay (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    L'objectif de mon projet de recherche est de faire le lien entre structures cérébrales et fonctions, pour mieux comprendre les bases de la cognition. La première partie de ma thèse a été de développer des tests comportementaux pour analyser la cognition et ses fondamentaux. Ces résultats montrent que le poisson zèbre possède des fonctions exécutives semblables à celles des mammifères. Nous avons par la suite cherché le substrat anatomique de ces capacités cognitives nouvellement mises à jour chez cette espèce, notamment dans le pallium (équivalent du cortex cérébral des mammifères). Cependant la neuroanatomie du poisson zèbre adulte est mal connue, car il est souvent utilisé au stade larvaire. Une seconde partie de mon travail a cherché à analyser et identifier l'origine développementale des structures cérébrales adultes plus en détail à travers leur origine développementale. Nous avons découvert que certaines structures considérées jusqu'ici comme faisant partie du cerveau antérieur (prosencéphale) font en fait partie du cerveau médian (mésencéphale) chez le poisson zèbre, notamment le noyau sensoriel relais majeur du poisson zèbre, analogue fonctionnel du thalamus. Cette voie sensorielle contient la voie visuelle majeure, jusque-là inconnue chez le poisson zèbre. Ainsi, même si certaines structures ont la même fonction, elles peuvent avoir une origine évolutive et développementale différente des structures connues chez les mammifères. Ce travail élargit ainsi les champs d'application pour la recherche en neurosciences sur le poisson zèbre, et permet d'approcher les fondamentaux de la cognition de manière nouvelle par l'identification des structures essentielles à l'émergence d'une cognition de haut niveau telle qu'elle est observée dans l'espèce humaine.

  • Titre traduit

    Divergent evolution of brain structures and convergence of cognitive functions in vertebrates: the example of the teleost zebrafish


  • Résumé

    The aim of my research project is to link brain structures and functions, to better understand the fundamental bases of cognition. The first part of my thesis consists in the development of behavioral tests to analyze the essential principles of cognition. These results strongly show the existence of executive functions in zebrafish similar to those of mammals. Then we looked for the anatomical structures responsible for these cognitive capacities, in particular in the pallium (equivalent of the mammalian cerebral cortex). However, little is known about adult zebrafish neuroanatomy. Indeed, zebrafish is often studied at larval stage. A second part of my work aims at studying adult structures in more detail through their developmental origin. This has redefined some parts of the brain. We have discovered that some of the structures that were considered as part of the forebrain (prosencephalon) are actually part of the midbrain (mesencephalon) in zebrafish. This includes the zebrafish major sensory relay nucleus, functional analogue of the thalamus. This sensory pathway contains the main visual pathway that had not been described in zebrafish yet. Thus, even if some structures have the same function, they may have an evolutionary and developmental origin different from structures known in mammals. This work adds new perspectives for neuroscience research on zebrafish. It also allows us to approach the fundamentals of cognition in a new way: what are the essential building blocks for a higher level of cognition like the human one?