Le réseau neuronal de la motivation

Un grand nombre d’études montrent que l’évaluation, la sélection et le déclenchement d’un comportement dirigé vers un but entraine l’activation d’un réseau de structures cérébrales incluant le mésencéphale (contenant les noyaux dopaminergiques de la substance noire ou SN et de l’aire tegmentale ventrale ou ATV), le striatum et diverses régions du cortex (préfrontal, insulaire, cingulaire et pariétal) (Studer and Knecht, 2016). Plus particulièrement la computation « coût/bénéfice » est suggérée comme étant sous-tendue par le striatum ventral (vStr), le pallidum ventral (PV) et le cortex préfrontal médian et cingulaire antérieur (CPF médian et CCA respectivement) et l’amygdale (Amg) basolatérale (Figure 6 ; Chong and Usain, 2016). Le cœur de ce réseau est composé de connexions réciproques entre les noyaux dopaminergiques, le striatum et les structures corticales : les voies dopaminergiques mesocorticolimbique et nigrostriée (Levy, 2012).

45

Dans la population générale, les individus qui possèdent les plus hauts scores d’apathie (évaluée par questionnaire) se sont révélés plus sensibles à l’effort physique (déterminé par un test d’ « effort discounting ») et ont révélés une déconnexion fonctionnelle entre plusieurs de ces structures (Bonnelle et al., 2015). De plus, des lésions de structures de ce réseau, en particulier le noyau accumbens (NAc, sous-structure du vStr), le CPF médian ou l’Amg conduisent à une réduction de la capacité à fournir un effort pour une récompense (Chong et al., 2016; Kroemer et al., 2016).

Le vStr, principalement contacté par l’ATV, supporte l’activation des comportements motivés dans le contexte plus général de l’apprentissage renforçant (Collins and Frank, 2016; Mannella et al., 2013). L’anticipation d’une récompense entraine l’activation du vStr (Hahn et al., 2009; Stice et al., 2009). De plus, le vStr apparait, et le NAc en particulier, comme structure principale permettant l’évaluation de l’utilité d’un comportement et son déclenchement (Kroemer et al., 2016). Des études d’imagerie ont identifié cette structure comme impliquée dans les processus d’évaluation de coût / bénéfice (Botvinick et al., 2009; Croxson et al., 2009; Kurniawan et al., 2010; Schmidt et al., 2012).

Le striatum dorsal (dStr), qui reçoit majoritairement les projections dopaminergiques originaires de la SN a surtout été étudié pour son implication dans la planification, l’exécution et l’automatisation des comportements moteurs. Il a par conséquent été surnommé « l’acteur » des voies du traitement de la récompense (O’Doherty, 2004) en addition au vStr. En effet, une connectivité ascendante, dopamine dépendante, allant du vStr vers le dStr a été décrite (Haber et al., 2000) traduisant le mécanisme par lequel la motivation va influencer les fonctions motrices et les réponses comportementales appropriées à l’environnement. Figure 6 Schéma simplifié des régions impliquées dans le circuit de la récompense et de la motivation chez l’Homme.

L’aire tegmentale ventrale (ATV) projette sur le striatum ventral (vStr) incluant le noyau accumbens (NAc) et certaines régions corticales comme le cortex préfrontal (CPF) et le cortex cingulaire antérieur (CCA). Les régions corticales projettent en retour sur le striatum. Les projections striatales vont contacter le VP et la VTA (Husain et Roiser 2018).

46

Supportant cette hypothèse, une étude a montré que la lésion des neurones du dStr, laissant le vStr intact, n’entrainait pas de déficit en PR mais impactait d’autres fonctions motrices (Eagle et al., 1999). Les distinctions entre vStr et dStr sont cependant artificielles et il semblerait que la séparation du striatum, basée sur la fonctionnalité des différentes sous structures, soit autant médio-latérale que ventro-dorsale (Voorn et al., 2004). On distingue ainsi le Str dorso-médian du Str dorso-latéral. La région dorso-médiane est suggérée comme contrôlant l’attention et la vigueur de la réponse durant une tâche motivationnelle (Panigrahi et al., 2015) alors que la dorso- latérale serait impliquée dans le contrôle des actions habituelles (Burton et al., 2015). Pour résumer, le Str dorso-latéral peut être qualifié de striatum moteur, dont la ressource est le mouvement, le Str dorso-médian de striatum cognitif, qui joue un rôle dans la prise de décision de s’investir ou non dans un comportement et enfin le NAc de striatum motivationnel qui indique qu’il faut s’engager dans un effort et le maintenir pour une certaine durée (Berke, 2018).

Le Str est fortement contacté par les noyaux dopaminergiques de la SN (voie nigrostriée) et de l’ATV (voie mésolimbique) et il a été observé que l’activité des structures SN/VTA, induite par l’anticipation d’une récompense, était fortement corrélée à la libération de dopamine dans le striatum ventral (Schott et al., 2008). Cependant, certaines études montrent que le coût (ou la quantité d’effort à fournir) pour obtenir une récompense réduisait la réponse neuronale enregistrée dans ces noyaux (Pasquereau and Turner, 2013; Varazzani et al., 2015). Cela suggère que ces régions encodent la valeur d’une récompense et réactualisent cette valeur en fonction de l’effort qu’il va falloir fournir pour l’obtenir. Cependant, ces études restent corrélatives. L’implication directe de l’activité de l’ATV dans la modulation de la motivation est plus complexe à mettre en évidence puisque son inactivation, par utilisation d’une approche pharmacogénétique, entraine une suppression générale de la locomotion (Marchant et al., 2016). Cependant, certaines études ont décrit son rôle dans les performances en PR par des approches pharmacologiques plus ciblées (Sharf et al., 2005).

Le PV est une autre structure supposément impliquée dans l’activation d’un comportement puisqu’il reçoit principalement les projections GABAergiques provenant du NAc (Root et al., 2015). Mais il n’existe que très peu de données le démontrant directement, puisque la majeure partie des études comportementales impliquant le PV se sont focalisées sur son implication dans l’addiction, donc avec pour récompense, une substance d’abus (Root et al., 2015). Cependant, quelques études supportent l’hypothèse d’une implication majeure

47

de la connexion entre le NAc et cette structure pour la modulation de la motivation pour une récompense naturelle (Farrar et al., 2008; Gallo et al., 2018; Mingote et al., 2008) ce qui est cohérent puisque c’est une voie de sortie principale du NAc.

Le Str et les structures corticales (surtout préfrontales) opèrent ensemble pour un fonctionnement optimal des comportements orientés vers un but (Haber, 2016; Krawczyk, 2002). En effet, les boucles cortico-striatales sont organisées en spirale ascendante à l’image de la connectivité entre le Str et les noyaux dopaminergiques (Haber, 2016). Le CPF ventro-médian et le CCA sont fonctionnellement connectés au Str et à d’autres structures limbiques (“Frontal-subcortical circuits and neuropsychiatric disorders,” 1994) et jouent un rôle essentiel dans le traitement de la récompense et l’initiation, la planification et le contrôle des comportements dirigés vers un but. Il existe de nombreuse d’évidence qui impliquent le CPF ventro-médian dans la régulation de l’estimation de l’utilité d’un comportement dirigé vers un but (Chong et al., 2017; Kroemer et al., 2016). La connectivité entre le NAc et le CCA joue un rôle majeur pour la motivation (Croxson et al., 2009; Hauber and Sommer, 2009; Park et al., 2015) ainsi que la transmission dopaminergique au sein de cette dernière (Schweimer and Hauber, 2006). Le CCA se révèle important pour l’apprentissage et la stratégie d’allocation de l’effort à fournir pour obtenir une récompense (Klein-Flugge et al., 2016; Kroemer et al., 2016) et il semble particulièrement mis en jeu dans la modulation de la motivation dans les contextes impliquant une prise de décision (tâche de choix lié à l’effort) (Walton et al., 2009) ou lorsque l’effort à fournir est cognitif (Hosking et al., 2014). Des données contradictoires existent concernant le cortex orbito-frontal et son implication dans les performances d’un animal au cours d’une tâche de PR où il est montré comme impliqué (Cetin et al., 2004; Gourley et al., 2010) ou non (Kheramin et al., 2005). Enfin, l’aire motrice supplémentaire (AMS) est un acteur potentiel du circuit neuronal de la motivation qui pourrait notamment agir sur la vigueur de la réponse motivée en modulant la perception subjective de l’effort à fournir pour obtenir la récompense (Kroemer et al., 2016).

L’Amg possède une forte connectivité avec le vStr (Haber and Knutson, 2010) et le CCA (Floresco and Ghods-Sharifi, 2006). En plus de son implication dans les processus émotionnels, elle apparait comme impliquée dans l’encodage de la pertinence d’un stimulus motivationnel par le biais de l’intégration d’informations contextuelles (Anderson and Phelps, 2001; Haber and Knutson, 2010; Ousdal et al., 2012). Son implication dans les comportements motivés face à l’effort vient, entre autre, d’une étude où son inactivation entraine la

48

réduction des performances des animaux en conditionnement opérant (Simmons and Neill, 2009). Pour finir, d’autres structures font partie de ce réseau et ont été montrées comme modulant la motivation comme l’hippocampe ventral (Chambers, 2002) ou le noyau sous thalamique (Baunez et al., 2002; Bezzina et al., 2008).

Il faut retenir que d’une part, le NAc et le PV apparaissent comme majeurs pour alimenter le comportement face à l’effort. D’autre part, les régions corticales, comme le CPF médian ou le CCA, sont cruciaux pour comparer les coûts et bénéfices des différentes possibilités, fonction qui devient capitale lorsque plusieurs choix s’offrent à l’organisme (Bailey et al., 2016). Le neurotransmetteur mis en jeu dans la régulation de l’activité de toutes les structures citées ci-dessus, lors de l’élaboration d’un comportement motivé, est la dopamine originaire de l’ATV en particulier.

1.4.2. Le système dopaminergique