L E CORTEX PREFRONTAL MEDIAN

la p oje tio à la pla e d aut ui ou th o ie de l esp it sont des activités mentales engageant des réseaux neuronaux très similaires (Burgess et al. 2002, Buckner et Carroll 2007). L o do a e e t de la mémoire épisodique (chronologie) et la pla ifi atio d a tio s spatiales (trajet) seraient ainsi des processus basés sur les mêmes mécanismes neuronaux, rapprochant les séquences de mouvements nécessaires à une navigation optimale dans l e i o e e t au s ue es d l e ts su essifs o posa t u sou e i pisodi ue (Buzsaki et Moser, 2013).

Dans cette thèse, l tude de la pa tie do sale de l Hip a t p i il gi e e aiso de so ôle à la fois da s l a uisitio et le appel d i fo atio s spatiales e.g. Lou ei o et al. , et de la taille i f ieu e des ha ps d a ti it des ellules de lieu de l Hip do sal e o pa aiso des ha ps d a ti it des ellules de lieu de l Hip e t al e.g. Jung et al. 1994 ; Kjelstrup et al. 2008 , sig e d u odage spatial d u e solutio sup ieu e da s l Hip do sal. Le rôle de l Hip do sal a t tudi da s le appel d u e oi e spatiale de référence récente ou ancienne (publications 3 et 4) et dans une tâche de mémoire spatiale récente nécessitant de faire preuve de flexibilité comportementale (publication 2).

3.2. L

3.2.1. D

Le cortex préfrontal est la partie antérieure du lobe frontal du cerveau, située en avant des régions prémotrices (Fig. 11). Chez l Ho e, le o te p f o tal est divisé en quatre grandes régions dites orbitale, dorsolatérale, ventrolatérale et médiane. Chez le Rat, le cortex préfrontal médian (medial prefrontal cortex, mPFC) peut être divisé en quatre sous-régions (de la plus ventrale à la plus dorsale) : le cortex infralimbique (IL), le cortex prélimbique (PL), le cortex cingulaire antérieur (ACC) et le cortex agranulaire médian (AGm ; aussi appelée aire frontale secondaire, Fr2) (Heidbreder et Groenewegen, 2003). Historiquement, le cortex préfrontal a été défini sur la base des projections du noyau médiodorsal du thalamus, qui semblait être le seul noyau thalamique à innerver cette partie du cerveau (Rose et Woolsey, 1948). Chez les primates, ce noyau envoie des projections vers les régions dorsolatérale, orbitale et médiane du cortex préfrontal ; chez le rat, seules les régions orbitale et médiane sont concernées par ces afférences. Mais ette d fi itio est pas satisfaisante : o sait aujou d hui ue les o au i t ala i ai es et les o au e t au

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de la ligne médiane du thalamus projettent également sur le cortex préfrontal (Uylings et al. 2003). Quoi u il e soit, le o te p f o tal de l Ho e et des p i ates est considérablement plus développé que celui des autres mammifères, ce qui se traduit par un volume plus important et la présence de cortex granulaire, absent chez le Rat (Fig. 11 ; Wise, 2008 ; Wallis, 2012).

Figure 11. Co pa aiso de l’a ato ie du o te f o tal : cartographies architectoniques des surfaces médianes (partie supérieure de la figure) et latérales (partie i f ieu e hez l’Ho e A , le Ma a ue (B) et le Rat (C). Le cortex agranulaire est dépourvu de couche IV. Le cortex dysgranulaire contient une

couche VI rudimentaire, et le cortex granulaire une couche VI fine ou développée (homotypique). Notez l a se e de cortex granulaire chez le Rat. Abréviations : AC1,2, cortex cingulaire antérieur 1,2 ; AON, noyau olfactif antérieur ; cc, corps calleux ; Fr2, aire frontale secondaire ; I, insula ; i, inférieur ; Ia, cortex infralimbique agranulaire ; IL, cortex infralimbique ; l, latéral ; LO, cortex orbital latéral ; m, médian ; M1, cortex moteur primaire ; MO, cortex orbital médian ; o, orbital ; p, postérieur ; Par, cortex pariétal ; Pir, cortex piriforme ; PL, cortex prélimbique ; r, rostral ; s, sulcal ; v, ventral ; VO, cortex orbital ventral. Les nombres indiquent les champs corticaux selon la classification de Brodmann. Adapté de Wise, 2008 et

de Wallis, 2012.

Pou U li gs et al., il e s agi ait pas d u e li ite e soi à u e possi le ho ologie fonctionnelle : des espèces éloignées peuvent avoir des aires corticales à la cytoarchitecture

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distincte remplissant la même fonction (cas du cortex primaire moteur par exemple, granulaire chez le Rat, agranulaire chez le Primate, et pourtant considérés comme homologues). Ces auteurs proposent ainsi que pour établir une homologie valable entre des ai es o ti ales d esp es diff e tes, il faille o sid e poi ts : (1) les connexions neuroanatomiques, (2) les propriétés fonctionnelles (électrophysiologiques), (3) la neurotransmission, (4) le développement embryonnaire, (5) pour des espèces proches uniquement, la cytoarchitecture (Uylings et al. 2003). Après analyse, ils conclurent que le cortex préfrontal chez le Rat joue un rôle comparable à celui des aires orbitales et médianes, oi e au o te p f o tal do solat al hez l Ho e U li gs et al. . A l oppos , B o et Bowman considèrent que le cortex préfrontal dorsolatéral pourrait être la région corticale la plus représentative de la singularité évolutive des Primates (Brown et Bowman, 2002). La question divise donc les chercheurs et reste ouverte (Preuss 1995, Uylings et al. 2003, Wise 2008, Seamans et al. 2008). En ce qui concerne le cortex préfrontal médian du Rat étudiée dans cette thèse, il semble comparable, selon Seamans, au cortex cingulaire antérieur chez les P i ates et l Ho e “ea a s et al. .

3.2.2. C

Chez le rat, le cortex préfrontal médian (mPFC) dans son ensemble est connecté de manière réciproque aux cortex sensoriel, moteur et entorhinal, ai si u au o au dio-dorsaux (MD) et ventraux de la ligne médiane (ReRh) du thalamus. Les afférences communes aux quatre sous- gio s du PFC i lue t e plus l hippo a pe CA et su i ulu , le o au asal de l a gdale, l ai e tegmentale ventrale, le claustrum et le locus coeruleus (Hoover et Vertes, 2007). Les quatre sous-régions du mPFC sont également fortement connectées entre elles. On observe un gradient dorso-ventral au sein du mPFC : les régions dorsales du mPFC (AGm et ACC) reçoivent da a tage d afférences sensorimotrices su tout l AG , fo te e t connecté aux cortex somatosensoriels I et II, fronto-polaires et occipitaux), tandis que la partie ventrale (IL et PL) reçoit principalement des afférences du système limbique (formation hippocampique, cortex parahippocampique et cortex orbital notamment ; Hoover et Vertes, 2007). De même en ce qui concerne les efférences du mPFC, la partie do sale, et pa ti uli e e t l AGm, projette fortement sur les régions sensori-motrices du cerveau (cortex moteurs et somatosensoriels, striatum dorsal, noyaux ventraux et latéraux du thalamus, tectum, pretectum et formation réticulée notamment) mais peu sur les régions

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limbiques (Gabbott et al. 2005, Vertes 2006). A l oppos , le PFC e t al IL/PL p ojette principalement sur les autres sous-régions du mPFC, le noyau du lit de la strie terminale, le o au a u e s et l a gdale Ga ott et al. , , Ve tes . De par ses connexions anatomiques, le mPFC est donc idéalement positionné pour intégrer des informations provenant d'un grand nombre de régions cérébrales (Heidbreder et Groenewegen, 2003 ; Hoover et Vertes, 2007). Il est à ote u il a pas de p oje tio di e te du PFC e s l hippo a pe (Jay et Witter, 1991) ; est d ailleu s un argument eu oa ato i ue fo t pou la essit d u e ou le hippo a po-cortico-thalamique fonctionnellement impliquée dans les processus mnésiques.

3.2.3. I

Les tudes hez l Ho e, le “i ge et le ‘at s a o de t sur le fait que le cortex préfrontal o t i ue au fo tio s e uti es, est-à-dire à un ensemble de processus cognitifs nécessaires à la planification de séquences comportementales complexes. Le mPFC a ainsi été associé à des fonctions diverses qui comprennent les processus attentionnels, le contrôle viscéromoteur, la prise de décision, ou encore la planification et l'organisation d'une action orientée vers un but (rev Dalley et al. 2004) ; cette structure est fortement impliquée dans les processus liés à la flexibilité comportementale et au choix d u e st at gie optimale (Ragozzino et al. 1999a,b, 2003 ; Floresco et al. 2008, Bissonnette et al. 2013). Le mPFC joue aussi un rôle majeur dans la mémoire : so i pli atio a d a o d été démontrée dans la mémoire de travail (rev. Funahashi et al. 2006), puis dans la mémoire ancienne (rev. Frankland et Bontempi 2005, Euston et al. 2012), et plus récemment, plusieurs publications semblent également indiquer sa participation da s le appel d u e oire récente (Blum et al. 2006, Léon et al. 2010, Gonzalez et al. 2013).

Au cours de cette thèse, le rôle du mPFC chez le Rat a été étudié dans la flexibilité comportementale (publication 2) et dans la mémoire spatiale récente (publication 3) et ancienne (publication 4).

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