Les principales structures du circuit de la récompense

L’ATV, située dans le mésencéphale, est considérée comme étant l’élément principal du circuit de la récompense. Cette structure est composée majoritairement de neurones dopaminergiques. Elle contient également 30 à 35 % de neurones GABAergiques, et de 2 à 5 % de neurones glutamatergiques (Nair-Roberts et al., 2008; Ntamati and Lüscher, 2016). L’ATV

3 _{Renforcement positif : Évènement qui augmente la fréquence d’un comportement ayant pour but l’obtention d’une}

est subdivisée en quatre parties : les noyaux parabrachialis pigmentosus (PBP) et paranigralis (PN) qui possèdent une forte densité de neurones dopaminergiques, ainsi que l’aire rétroflexus parafasciculus (PFR) et le tegmentum rostromédian (RMTg), composés essentiellement de neurones non-dopaminergiques (Ikemoto, 2007).

Les neurones dopaminergiques de l’ATV projettent sur des structures du système limbique (voie mésolimbique) comprenant le noyau accumbens (Nacc), l’amygdale et le pallidum ventral (PV), et sur des structures corticales (voie mésocorticale) tel que le cortex préfrontal (CPF). On parle également de voie mésocorticolimbique. Ces neurones dopaminergiques sont indispensables au circuit de la récompense car ils interviennent dans l’apprentissage et l’expression de comportements d’appétence (on parle aussi de comportements motivés), ainsi que dans l’attribution d’une valeur émotionnelle et motivationnelle à un stimulus environnemental se rapportant à une récompense (conditionnement Pavlovien) (Fields et al., 2007).

L’ATV reçoit des afférences glutamatergiques du CPF, du tegmentum dorsolatéral (LDT), du noyau pédonculopontin (PPT), de l’habenula, de l’hypothalamus latéral (HL), et du noyau dorsal du raphé (Qi et al., 2014; Volkow and Morales, 2015). Les neurones du CPF activent les neurones dopaminergiques de l’ATV projetant eux même sur le CPF, formant ainsi une boucle d’activation entre les deux structures (Carr and Sesack, 2000). Les neurones du HL et du LDT activent les neurones dopaminergiques projetant sur le CPF et sur le Nacc (Fields et al., 2007). L’ATV reçoit également des afférences GABAergiques principalement du Nacc et du PV (Conrad and Pfaff, 1976; Geisler and Zahm, 2005).

1.3.1.1.2. Amygdale

L’amygdale, ou complexe amygdalien est un ensemble de noyaux du système limbique, pouvant être regroupé en trois groupes : le noyau basal de l’amygdale (BLA), le noyau central de l’amygdale (CeA) et le noyau médian (Veinante, 2009). Le BLA est composé de neurones glutamatergiques projetant sur le CPF, le Nacc, l’hippocampe et le CeA (Shinonaga et al., 1994; Pikkarainen et al., 1999; Gabbott et al., 2006). Il reçoit des afférences glutamatergiques principalement de la partie prélimbique du CPF et de l’hippocampe (Kishi et al., 2006). Le CeA est composé de neurones GABAergiques projetant en autres sur l’ATV, le HL, le PV et le locus coeruleus (Yoshida et al., 2006; Janak and Tye, 2015).

La fonction de l’amygdale est d’attribuer une valeur émotionnelle positive ou négative à un évènement. De par ses projections, particulièrement celles du BLA dans le Nacc et le CPF, l’amygdale est responsable de l’association entre une récompense et les stimuli environnementaux qui y sont associés (Di Ciano and Everitt, 2004; Wassum and Izquierdo, 2015).

1.3.1.1.3. Le cortex préfrontal (CPF)

Le CPF est la partie antérieure du lobe frontal. Il est constitué d’un ensemble de régions impliquées dans les fonctions exécutives telles que : la prise de décision, la planification de tâche, l’attribution d’une valeur à une récompense, ainsi que dans l’inhibition. La partie dorsale du CPF, composée entre autres du cortex cingulaire antérieur et du cortex prélimbique, est responsable de la prise de décision, du contrôle inhibiteur et de la planification. La partie ventrale du CPF, composée des cortex orbitofrontal et infralimbique, est responsable de l’attribution d’une valeur à une récompense (Volkow and Morales, 2015).

Le CPF est un élément clé du circuit mésocorticolimbique car il reçoit des afférences dopaminergiques de l’ATV, et glutamatergiques du BLA, de l’hippocampe, et du thalamus. Il envoie à son tour des efférences glutamatergique au sein de l’ATV, du BLA, du Nacc et de l’hippocampe (Muller Ewald and LaLumiere, 2017).

1.3.1.1.4. Le Noyau accumbens (Nacc)

Le Nacc est une structure ventrale du striatum qui a été décrite pour la première fois par Théodore Ziehen au début des années 1900 (Scofield et al., 2016). Il est composé à 90 % de neurones GABAergiques, que l’on nomme neurones épineux moyens (MSN de l’anglais

Medium Spiny Neuron), et d’environ 10 % d’interneurones GABAergiques et cholinergiques

(Kawaguchi et al., 1995; Scofield et al., 2016). Le Nacc est divisé en deux compartiments : le

shell, constituant une sorte de coquille au Nacc, et le core du Nacc situé au centre. L’expression

de la calbidine-D28k permet de distinguer ces deux compartiments. En effet, le core du Nacc exprime beaucoup de calbidine-D28k alors que le shell n’en exprime que très peu (Zahm and Brog, 1992; Jongen-Relo et al., 1994). Ces régions se différentient également par leurs connectivités (afférences et efférences), ainsi que par leurs fonctions.

Le shell du Nacc reçoit des afférences glutamatergiques de la partie infralimbique du CPF, de l’hippocampe, du thalamus et du BLA, ainsi que des afférences dopaminergiques de la partie médiane de l’ATV. Les neurones du shell projettent quant à eux essentiellement sur le PV, le HL et l’ATV. Le core du Nacc reçoit des afférences glutamatergiques principalement de la partie prélimbique du CPF et du BLA, ainsi que des afférences dopaminergiques de la partie latérale de l’ATV. Les MSNs du core projettent sur le PV, l’ATV et la substance noire.

Le shell du Nacc est responsable des effets renforçants primaires d’une récompense, il donne notamment une valeur motivationnelle aux stimuli intéroceptifs de la récompense. Le

core du Nacc est quant à lui responsable de la valeur motivationnelle qu’acquièrent les stimuli

environnementaux se rapportant à la récompense (stimuli conditionnés), et de la réponse comportementale (ou l’effort) nécessaire à l’obtention de la récompense. Ainsi, le Nacc dans son ensemble, est une interface entre les systèmes limbique et moteur.

La figure 10 représente de façon simplifiée l’interaction entre les principales structures impliquées dans le circuit de la récompense.

Figure 10. Substrats neuronaux impliqués dans la récompense

ATV= aire tegmentale ventrale ; Nacc= noyau accumbens ; BLA= noyau basolatéral de l’amygdale ; CEA= noyau central de l’amygdale ; PV= pallidum ventral ; CPF= cortex préfrontal ; LDT= tegmentum dorsolatéral ; PPT= noyau pédonculopontin