LA COGNITION SPATIALE
2.4. E VALUATION DE LA MEMOIRE SPATIALE ET DE LA FLEXIBILITE COMPORTEMENTALE CHEZ LE RAT
La mémoire spatiale des rongeurs peut t e alu e à l aide de o eu tests. L u des plus fréquemment utilisé dans la littérature est elui de la pis i e de Mo is. C est également elui ue j ai utilis da s une grande partie des expériences relatées ici. Le labyrinthe du Double-H, récemment mis au point au laboratoire (Pol Bodetto et al. 2011 ; Cassel et al. 2012), est le second test spatial utilisé au cours de cette thèse. Ayant brièvement évoqué da s le pa ag aphe p de t d aut es tests pe etta t d alue la oi e spatiale et la flexibilité comportementale chez le rat, cette section sera uniquement dédié aux tests de la piscine de Morris et du labyrinthe en Double-H (Fig. 7).
Figure 7. Photographies des labyrinthes aquatiques de la piscine de Morris (A) et du Double-H (B)
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2.4.1. L
E TEST DE LA PISCINE DEM
ORRISLe test de la piscine de Morris (ou Morris Water Maze, MWM) a été inventé et développé par Richard Morris en 1981. Il se base sur l a e sio des o geu s pou l eau lo s ue elle-ci est fraîche) pour générer la motivation nécessaire à la réalisation de la tâche. Le rat profitant d excellentes capacités natatoires, ce test ne requiert pas de préparation spécifique o t ai e e t au tests as s su le a a t e app titif d u e o pe se ali e tai e ui nécessitent une restriction préalable). Le dispositif consiste en un assi d .60 m de diamètre e pli d eau f aîche (21 ± 1°C opa ifi e à l aide de lait en poudre, de blanc de Meudon ou de peinture non toxique (Fig. 7A). La piscine de Morris permet, en fonction du p oto ole utilis au ou s de l a uisitio , d alue deux processus mnésiques distincts : la mémoire spatiale de travail et la mémoire spatiale de référence.
Da s le as d u p oto ole isa t à alue la oi e spatiale de f e e, une plateforme i e g e juste sous la su fa e de l eau est pla e dans la piscine à un emplacement fixe, à distance du bord et du centre de celle-ci. L o je tif pou le at est de nager vers la plateforme afin de sortir de l eau. Durant la phase d acquisition de la tâche, ui s te d généralement sur plusieurs jours, le rat est introduit dans la piscine depuis des points de lâcher variables. Cette précaution évite tout recours à une stratégie égocentrique, celle-ci a a t au u e ha e de s a e effi a e ; l a i al est do o t ai t de s appu e su les indices (notamment visuels) externes à la piscine pour se situer et retrouver la plateforme (stratégie allocentrique). L apprentissage se caractérise par une diminution progressive, au fil des essais et des jours, de la distance parcourue et de la late e d accès à la plateforme. Le souvenir de la localisation de la plateforme est évalué ultérieurement (à un délai variable en fonction du processus étudié : généralement 1 ou 5 jours pour la mémoire récente, et 25 ou jou s pou la oi e a ie e au ou s d u test de rétention sans plateforme d u e du e de se o des. La surface de la piscine est divisée en 4 quadrants virtuels et le temps passé dans chaque uad a t est esu . U a i al se sou e a t de l e pla e e t de la platefo e et apa le d e p i e e sou e i sous la forme d u e pe fo a e comportementale) passera plus de temps dans le quadrant cible (celui dans lequel se t ou ait la platefo e au ou s de l a uisitio ue da s les aut es uad a ts. O pa le de préférence de place pour désigner ce biais de recherche induit par le rappel du souvenir de l e pla e e t p ala le de la platefo e. Un rat ne se rappelant pas de la position de la
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plateforme passera un temps comparable dans chacun des quatre quadrants (environ 25 %). Au ou s de e test de te tio , d aut es variables sont couramment enregistrées dans le but de préciser un éventuel déficit de mémoire dans un groupe expérimental par rapport au groupe contrôle, o e le o e de passages de l a i al au i eau de l a ulus. Celui-ci correspond à une zone virtuelle centrée sur la plate-forme et élargie de 10 cm. Cette mesure est utilisée comme un indice de la précision de la mémoire : un nombre élevé de oise e ts de ette zo e i di ue ue l a i al a u sou e i p is de l e pla e e t de la plateforme. La latence d a i e à l e pla e e t de la platefo e, est-à-dire le temps essai e à l a i al pou attei d e l e d oit e a t où se t ou ait la platefo e au ou s de l a uisitio , est u e aut e esu e i fo a t l e p i e tateu de la p isio du sou e i spatial au cours du rappel. Ce type de protocole est utilisé pour étudier la mémoire à long terme, et est elui ue j ai utilis au ou s de ette th se.
Da s le as d u test visant à évaluer la mémoire spatiale de travail, la localisation de la platefo e ha ge d u jou à l aut e, ais pas au ou s des diff e ts essais g ale e t uat e d u e e session. Ai si, les i fo atio s a uises su l e pla e e t de la plateforme ne sont valables que pour la session en cours.Le rat est introduit dans la piscine depuis des points de lâcher variables de a i e à fa o ise l utilisatio d u e st at gie allocentrique. Il doit donc utiliser les informations acquises lors du premier essai de chaque jour pour retrouver la plateforme au cours des essais suivants.
Certains paramètres non-mnésiques pouvant influencer les performances des rongeurs dans les tests comportementaux comme la piscine de Morris, il peut être judicieux d effectuer des évaluations complémentaires, comme un test avec une plateforme visible. Ce protocole particulier au cours duquel le rat doit simplement nager vers une plateforme émergée vise à ifie l a se e d impact de facteurs qui ne sont pas directement li s au appel d u e mémoire et qui peuvent affecter les performances dans le test de la piscine de Morris, comme la motivation ou les capacités visuelles et sensori ot i es de l a i al D Hooge et al., 2001). La vitesse de nage et la thigmotaxie (comportement consistant à nager le long des parois du dispositif) sont également des indices de la motivation, des capacités natatoires et de l anxiété qui peuvent être mesurés et do t l a se e de a iatio e t e les g oupes expérimentaux doit être vérifiée. Ces différentes mesures permettent de conforter l i te p tatio des variables relatives à l a uisitio et au rappel de la mémoire spatiale,
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comme la late e d a i e à la platefo e du a t l a uisitio ou le temps passé dans le quadrant cible (lors du test de rappel sans plateforme), en s assu a t ue les mesures ne so t pas iais es pa l alt atio de fo tio s o -mnésiques.
2.4.2. L
E TEST DU LABYRINTHE EN DOUBLE-H
Le labyrinthe en double-H (DH) a été créé au sein du laboratoire par Jean-Christophe Cassel da s le ut de dispose d u test permettant de privilégier soit un apprentissage spatiale allo e t i ue, soit l utilisatio pa l a i al d u e st at gie go e t i ue, e e fo tio du p oto ole d a uisitio utilis . De plus, e test de ait être suffisamment « simple » pour que la phase d a uisitio nécessite u o e aiso a le de sessio s et d essais pour générer hez l a i al u sou e i durable (plusieurs semaines), en vue d tudie les p o essus de consolidation d u e oi e spatiale ou p o du ale ancienne (Pol-Bodetto et al. 2011 ; Schumacher et al. 2011 ; Cassel et al. 2012). Enfin, ces caractéristiques rendent possible l aluatio de la flexibilité comportementale en observant la apa it de l a i al à as ule d u e app oche égocentrique de la tâche vers une approche allocentrique.
Techniquement, le double-H consiste en un labyrinthe aquatique basé, comme la piscine de Mo is, su l a e sio des o geu s pou l eau f ai he. Il se o pose d une allée horizontale reliant trois allées latérales (tels 2 H contigus vus du dessus ; Fig. 7B). La tâ he pou l a i al consiste à apprendre la lo alisatio d u e plateforme fixe et immergée en utilisant les indices visuels externes au dispositif pour se repérer (stratégie allocentrique) ou en répétant une séquence de mouvements définissant un trajet idéal (stratégie égocentrique). L e p i e tateu peut favoriser l e gage e t d u e st at gie allo e t i ue ou égocentrique, en fonction du protocole d app e tissage utilis : si l a i al est introduit dans le dispositif depuis des poi ts de d pa t a ia les d u essai à l aut e, la stratégie allocentrique est la plus effi a e pou l a i al. Si l a i al est s st ati ue e t i t oduit au même endroit, la répétition de la tâche va favoriser l utilisatio d u e stratégie égocentrique.
Au cours du test de rétention sans plateforme d u e du ée de 60 secondes, le rat est introduit dans le DH depuis une branche différente de celle(s) utilisée(s) au cours de l a uisitio , de manière à mettre en évidence l utilisatio d u e st at gie go e t i ue ou d u e stratégie alloce t i ue, oi e le passage de l u e à l aut e au ou s de l essai. Dès lors,
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si le rat utilise une stratégie égocentrique, son trajet initial le mènera vers une branche différente (appelée branche « réponse ») de celle dans laquelle était localisée la plateforme du a t l a uisitio (la branche « cible »). Si le rat utilise une approche allocentrique de la tâche, le premier trajet sera orienté vers la branche cible. La flexibilité comportementale peut s o se e pa le passage d u e st at gie égocentrique à une stratégie allocentrique, par exemple lorsque le premier t ajet de l a i al le e vers la branche réponse, puis qu il se dirige ensuite vers la branche cible (voir parties « matériels et méthodes » pour un protocole expérimental détaillé).
Ce nouveau test nous a permis de mettre e ide e l i pli atio des o au ‘e‘h du thalamus dans les changements de stratégie et dans la flexibilité comportementale (Publication 2).