Rôle des afférences thalamiques au noyau accumbens dans les comportements motivés chez le rat. - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2021

Role of thalamic afferences to the nucleus accumbens in motivated behaviors.

Rôle des afférences thalamiques au noyau accumbens dans les comportements motivés chez le rat.

Abstract

Humans and animals are motivated beings. In world where resources are limited, we constantly perform actions to reach the goals we set to ourselves. In the first place, we need to maintain homeostasis by searching food, water or shelter. The concept of motivation does not directly refer to these actions, but to the processes that augment the probability to perform them. Nonetheless, orienting these actions require to integrate environmental stimuli that inform us on the possibility to obtain rewards. The nucleus accumbens (NAc), the ventral part of the striatum, belongs to the basal ganglia system and is an essential element involved in the processes motivating the actions that allow to reach our goals, especially when they are guided by predictive stimuli. However, stimuli have two distinct types of properties. First, they incentivize our actions and second, they give us instructions about the specific actions to perform to reach the selected goal. In this PhD work, we first sought to understand the implication of the NAc in incentive and instructive stimuli processing. We manipulated and recorded NAc neurons in rats performing a GO/NOGO task involving these two types of stimuli. We observed that pharmacologically inactivating the NAc reduced the engagement in action in response to incentive stimuli but had no effect in the rats ‘ability to correctly respond to instructive stimuli. We observed stronger excitations to the incentive than the instructive stimuli. Moreover, these neurons displayed incentive stimuli-evoked excitations that depended on the motivational level of the animal. We called these neurons MOTIV+. Conversely, we observed a second population of neurons specifically activated by the incentive stimuli to which the animals did not engage in action in response to them. We called these neurons MOTIV-. We then showed that the population of MOTIV+ neurons was mostly made of medium spiny projection neurons while MOTIV- neurons were highly enriched in cholinergic interneurons. In a second study, we sought to determine how satiety information modulated motivation instantiated by incentive stimuli. The paraventricular nucleus of the thalamus (PVT) strongly projects to the NAc and receives orexin inputs from the lateral hypothalamus, a central player in the integration of metabolic information. We observed that in sated rats, PVT stimulation either with optogenetic or with local orexin injections was sufficient to restore excitations of MOTIV+ neurons and the engagement in actions in response to the incentive stimulus. The parafascicular nucleus of the thalamus (Pfn) projects to the NAc and synapses preferentially onto cholinergic interneurons. In a third study, we sought to determine whether Pf neuronal activity could explain MOTIV- neuronal activity in the NAc. We recorded Pf neurons in response to incentive stimuli in a reward-seeking task. We observed a bidirectional encoding of motivation with MOTIV+ and MOTIV- profiles. The temporal dynamic of Pf responses suggests that Pf MOTIV- neuronal responses could indeed be responsible for that found NAc MOTIV- neurons. Thus, this structure could play an important attentional role by inhibiting the stimuli that are not pertinent to the need the animal seeks to satisfy. Together, this work allowed to bring a new light on how the NAc integrates exteroceptive but also interoceptive information to modulate the level of motivation.
Humain et animaux sont des êtres motivés. Dans un monde aux ressources limitées, nous réalisons en permanence des actions permettant d’atteindre les buts que nous nous sommes fixés. En premier lieu, il est nécessaire de maintenir l’homéostasie en cherchant de la nourriture, de l’eau ou un abri. Le concept de motivation ne se réfère pas directement à ces actions, mais aux processus qui vont augmenter la probabilité de les réaliser. Toutefois, pour guider ces actions motivées, nous avons besoin d’intégrer des stimuli environnementaux qui nous renseignent sur la possibilité d’obtenir des récompenses. Le noyau accumbens (NAc), partie ventrale du striatum au sein du système des ganglions de la base, est un maillon important dans les processus qui motivent les actions et qui nous permettent d’atteindre nos objectifs, en particulier quand ceux-ci sont guidés par des stimuli prédictifs. Cependant, les stimuli ont deux types de propriétés. D’une part, ils nous incitent à nous engager dans l’action et d’autre part, nous donnent des instructions sur le type d’action à réaliser afin d’atteindre l’objectif fixé. Dans ce travail de thèse, nous avons en premier lieu cherché à comprendre l’implication du NAc dans la prise en compte de stimuli aux propriétés incitatives et instructives. Pour cela, nous avons manipulé et enregistré les neurones de cette structure, chez des rats effectuant une tâche de GO/NOGO guidée par ces deux types de stimuli. Nous avons observé que l’inactivation pharmacologique du NAc réduisait l’engagement dans l’action en réponse au stimulus incitatif, mais n’affectait pas la capacité à répondre correctement aux stimuli instructifs. Nous avons observé de plus fortes excitations aux stimuli incitatifs qu’instructifs. De plus, ces neurones présentaient des excitations aux stimuli incitatifs dépendantes de la motivation de l’animal. Nous avons appelé cette population : MOTIV+. À l’inverse, nous avons observé une seconde population de neurones s’activant en réponse au stimulus incitatif uniquement lorsque l’animal ne s’engageait pas dans l’action. Nous avons appelé ces neurones MOTIV-. Nous avons par la suite montré que la population MOTIV+ est majoritairement constituée par des neurones de projection épineux moyens tandis que la population MOTIV- était fortement enrichie en interneurones, notamment cholinergiques. Dans un second travail, nous avons cherché à déterminer comment les informations de satiété pouvaient moduler la motivation en réponse à des stimuli incitatifs prédisant des récompenses alimentaires. Le noyau paraventriculaire du thalamus (PVT) projette fortement au NAc et reçoit des afférences orexinergiques de l’hypothalamus latéral, qui joue un rôle central dans l’intégration des informations métaboliques. Nous avons observé que, chez des rats à satiété, la stimulation du PVT, par optogénétique et par injection locale d’orexine, était suffisante pour rétablir les excitations des neurones MOTIV+ ainsi que l’engagement dans l’action en réponse au stimulus incitatif. Le noyau parafasciculaire du thalamus (Pfn) projette au NAc et synapse préférentiellement sur les interneurones cholinergiques. Dans une troisième étude, nous avons cherché à déterminer si l’activité neuronale du Pfn pouvait expliquer les réponses des neurones MOTIV- du NAc. Nous avons enregistré l’activité des neurones du Pfn en réponse à des stimuli incitatifs dans une tâche de recherche de récompense. Nous avons ainsi observé un encodage bidirectionnel de la motivation avec des profils MOTIV+ et MOTIV-. Le décours temporel des réponses du Pfn suggère qu’effectivement l’activité de neurones MOTIV- dans le Pfn pourraient être responsable de celle des neurones MOTIV- du NAc. Ainsi, cette structure pourrait jouer un rôle attentionnel important en inhibant les stimuli non reliés aux besoins que l’animal cherche à satisfaire. L’ensemble de ces travaux a permis d’apporter un éclairage nouveau sur la manière dont le NAc intègre des informations extéroceptives, mais aussi intéroceptives afin de moduler le niveau motivationnel.
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Dates and versions

tel-03287053 , version 1 (15-07-2021)

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  • HAL Id : tel-03287053 , version 1

Cite

Mehdi Sicre. Rôle des afférences thalamiques au noyau accumbens dans les comportements motivés chez le rat.. Neurobiologie. Aix Marseille Université, 2021. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03287053⟩
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