Tout d'abord, nous avons démontré l'origine périphérique de la corticostérone après l'administration d'un stress aigu. Pour cela, nous avons utilisé un modèle de souris déficient en transporteur de corticostérone : Corticosterone binding-globulin (Cbg-/-). Ensuite, nous avons déterminé si les effets rapides du stress sur le rappel mnésique dépendaient de mécanismes non-génomiques. Nous avons précisé si ces effets étaient médiés par les récepteurs aux minéralocorticoïdes (MR) ou aux glucocorticoïdes de l'hippocampe. Dans ce but dans un premier temps, nous avons injecté un complexe macromoléculaire de corticostérone (Cort-3CMO-BSA) qui ne franchit pas la membrane cellulaire pour évaluer l'implication de mécanismes membranaires. Dans un deuxième temps nous avons administré dans l'hippocampe dorsal (HD) ou ventral (HV), 15 minutes avant le stress, l'antagoniste MR (RU 28318) et l'antagoniste GR (RU 38486) et nous avons évalué les performances mnésiques à 15, 60, 105 et 120 minutes après le stress. En effet ces délais ont été choisis selon l'apparition de pics de corticostérone induit par le stress, mesurés par microdialyse, dans l'HD et l'HV.Les principaux résultats obtenus sont : i) les souris Cbg -/- ne présentent pas de déficit mnésique 15 min après l'administration d'un stress aigu, contrairement aux souris contrôles qui ont un déficit mnésique important; ii) De même, l'administration de métyrapone (un inhibiteur de synthèse de la corticostérone) prévient des effets rapides du stress sur la mémoire; iii) Nous avons démontré que les effets rapides délétères sont médiés par des récepteurs membranaires, puisque l'injection de Cort-3CMO-BSA dans l'HD produit des effets similaires au stress aigu. De plus, l'effet de l'injection du complexe Cort-3CMO-BSA n'est pas bloqué par l'injection systémique d'anisomycine (un inhibiteur de synthèse protéique) nous avons montré que les récepteurs membranaires aux glucocorticoïdes de type MR sont responsables des effets cognitifs rapides du stress et de la cort-3CMO-BSA sur le rappel mnésique ;iv) Dans l'HD, l'injection du RU 28318 bloquait les effets délétères du stress quand les performances mnésiques étaient évaluées 15 min après le stress, mais non aux délais plus longs. Au contraire, le RU 38486 prévenait les déficits mnésiques quand les performances étaient évaluées à 60 mais non à 105 min après le stress. Dans l'HV, le schéma opposé est observé puisque l'injection du RU 38486 est dénuée d'effet quand il est injecté à 60 min après le stress mais il bloque les déficits mnésiques induits 105 min après le stress. L'implication des récepteurs MR et GR et l'efficacité de leur antagoniste semble dépendant de l'évolution de la concentration de corticostérone au cours du temps dans l'HD et l'HV.Pour conclure, notre étude a mis en évidence que le stress aigu diminue le rappel mnésique hipocampo-dépendant par l'intermédiaire d'un mécanisme de "switch" impliquant les récepteurs MR puis GR de l'HD à des délais plus courts et ensuite seulement les récepteurs GR de l'HV à des délais plus long.

Tout d’abord, nous avons démontré l’origine périphérique de la corticostérone après l’administration d’un stress aigu. Pour cela, nous avons utilisé un modèle de souris déficient en transporteur de corticostérone : Corticosterone binding-globulin (Cbg-/-). Ensuite, nous avons déterminé si les effets rapides du stress sur le rappel mnésique dépendaient de mécanismes non-génomiques. Nous avons précisé si ces effets étaient médiés par les récepteurs aux minéralocorticoïdes (MR) ou aux glucocorticoïdes de l’hippocampe. Dans ce but dans un premier temps, nous avons injecté un complexe macromoléculaire de corticostérone (Cort-3CMO-BSA) qui ne franchit pas la membrane cellulaire pour évaluer l’implication de mécanismes membranaires. Dans un deuxième temps nous avons administré dans l’hippocampe dorsal (HD) ou ventral (HV), 15 minutes avant le stress, l’antagoniste MR (RU 28318) et l’antagoniste GR (RU 38486) et nous avons évalué les performances mnésiques à 15, 60, 105 et 120 minutes après le stress. En effet ces délais ont été choisis selon l’apparition de pics de corticostérone induit par le stress, mesurés par microdialyse, dans l’HD et l’HV.Les principaux résultats obtenus sont : i) les souris Cbg -/- ne présentent pas de déficit mnésique 15 min après l’administration d’un stress aigu, contrairement aux souris contrôles qui ont un déficit mnésique important; ii) De même, l’administration de métyrapone (un inhibiteur de synthèse de la corticostérone) prévient des effets rapides du stress sur la mémoire; iii) Nous avons démontré que les effets rapides délétères sont médiés par des récepteurs membranaires, puisque l’injection de Cort-3CMO-BSA dans l’HD produit des effets similaires au stress aigu. De plus, l’effet de l’injection du complexe Cort-3CMO-BSA n’est pas bloqué par l’injection systémique d’anisomycine (un inhibiteur de synthèse protéique) nous avons montré que les récepteurs membranaires aux glucocorticoïdes de type MR sont responsables des effets cognitifs rapides du stress et de la cort-3CMO-BSA sur le rappel mnésique ;iv) Dans l’HD, l’injection du RU 28318 bloquait les effets délétères du stress quand les performances mnésiques étaient évaluées 15 min après le stress, mais non aux délais plus longs. Au contraire, le RU 38486 prévenait les déficits mnésiques quand les performances étaient évaluées à 60 mais non à 105 min après le stress. Dans l’HV, le schéma opposé est observé puisque l’injection du RU 38486 est dénuée d’effet quand il est injecté à 60 min après le stress mais il bloque les déficits mnésiques induits 105 min après le stress. L’implication des récepteurs MR et GR et l’efficacité de leur antagoniste semble dépendant de l’évolution de la concentration de corticostérone au cours du temps dans l’HD et l’HV.Pour conclure, notre étude a mis en évidence que le stress aigu diminue le rappel mnésique hipocampo-dépendant par l’intermédiaire d’un mécanisme de “switch” impliquant les récepteurs MR puis GR de l’HD à des délais plus courts et ensuite seulement les récepteurs GR de l’HV à des délais plus long. / We first showed the peripheral origin of corticosterone after an acute stress administration (electric foot-shocks) using corticosterone binding globulin-deficient mice (Cbg -/-). Then, we intended to determine if the rapid effects of stress on memory retrieval depended on non-genomic mechanisms and in a further step to precise whether such effects are mediated by mineralocorticoid (MR) or glucocorticoid receptors (GR) in the hippocampus. To that aims, we first injected a macromolecular complex of corticosterone (Cort-3CMO-BSA) that cannot cross the cell membrane to assess the involvement of membrane mechanisms. In a second step, we injected 15 minutes before stress delivery either in the dorsal (DH) or ventral (VH) hippocampus the MR antagonist (RU 28318) and GR antagonist (RU 38486) and evaluated memory at 15, 60, 105 and 120 minutes after stress delivery. Indeed, these delays were chosen according to the occurrence of stress-induced corticosterone peaks measured by microdialysis in DH and VH.The main results obtained in this study are: i) Cbg -/- mice are not affected by stress delivery occurring 15 minutes before memory testing, in contrast wild-type control mice which exhibited an important memory retrieval deficit; ii) Similarly, the rapid effects of stress on memory could be prevented by the systemic injection of metyrapone (a corticosterone synthesis inhibitor); iii) We showed that the rapid (15min) deleterious of stress on memory are mediated by membrane receptors, since the injection of Cort-3CMO-BSA in the DH produced similar effects as stress delivery. Moreover, the effect of the Cort-3CMO-BSA complex is not blocked by systemic injection of anisomycin (a protein synthesis inhibitor); iv) In DH, the injection of RU 28318 blocked the deleterious effects of stress when testing occurred 15 min after stress but not for longer delays. In contrast, RU 38486 prevented memory retrieval impairments when performance was evaluated at 60 but not at 105 min after stress. In addition, the opposite pattern was observed in VH since RU 38486 was denied of any effects when injected at 60 min but blocked the stress-induced memory impairments at the 105 min post-stress delay. The involvement of MR and GR receptors and consequently the efficiency of their antagonists seem to depend on the time-course evolutions of stress-induced corticosterone rises within the DH and VH.In conclusion, our study evidenced that acute stress impairs hippocampus-dependent memory retrieval via a switch mechanism involving the MR then GR in DH at shorter delays and then only GR in VH at longer delay.

Les comportements orientés vers un but sont complexes et font appel à un grand nombre de processus cérébraux. Le cortex préfrontal médian (mPFC) apparaît comme une structure clef dans la réalisation de ces comportements de par son rôle dans la planification. De plus, il existe au sein du mPFC des cellules signalant les lieux à forte valeur motivationnelle. L’activité de ces neurones pourrait être essentielle à la mise en place d’un comportement spatial dirigé vers un but. S’orienter vers un but nécessite aussi la construction d’une représentation stable de l’environnement, qui repose sur l’activité de l’hippocampe (HPC). Néanmoins, peu de travaux ont analysé le rôle respectif de ces deux structures, et leurs interactions, lors de l’acquisition et de la consolidation d’une stratégie comportementale orientée vers un but. L’objectif des recherches réalisées au cours de ma thèse est donc d’étudier l’implication de l’hippocampe et du cortex préfrontal médian du rat dans ce processus. Notre première étude a montré l’existence d’un codage prospectif au sein des neurones du mPFC durant la réalisation d’une tâche de mémoire de travail.L’activité des neurones signale à la fois, la séquence temporelle comportementale, et l’anticipation de la récompense, et jouerait ainsi un rôle dans les fonctions exécutives. Dans la deuxième étude, nous nous sommes intéressés aux structures cérébrales impliquées dans la mise à jour de la valence du but ainsi que dans sa rétention à long terme. Nos résultats ont montré que l’inactivation de l’hippocampe intermédiaire provoque des déficits dans le traitement à court terme d’un changement de valence. En revanche, l’inactivation du mPFC empêche le stockage à long terme de ce changement. L’activité de ces deux structures serait donc essentielle pour effectuer une mise à jour en temps réel de la valence d’un but et pour sa consolidation en mémoire à long terme. Leur interaction permettrait d’adapter rapidement et de façon durable la stratégie comportementale de l’animal face aux changements de l’environnement. / Goal-directed behaviors are complex and involve a variety of cognitive processes. Medial prefrontal cortex (mPFC) plays a key role in behavioral planning. More over, cells in the rat mPFC show specific firing modulations at location with a high motivational value. Such neuronal activity could be essential for the setting up installation of a goal-directed behavior. Further more, navigating to a spatial goal requires the building of a stable presentation of the environment which is hippocampus-dependent. So far however, only few studies have addressed the respective role of these two structures, and their interaction, during the acquisition and the consolidation of a goal directed-behavior. The work conducted during my PhD thesis aimed at studying the role of hippocampus and prefrontal cortex in this process. In a first study,we showed the existence of a prospective coding by mPFC neurons when the rat performs a working memory task. Neuronal activity signals both, the temporal sequence of the behavior, and the prediction of reward. These neurons would play a role inexecutive functions. In a second study, we focused on cerebral structures involved in the updating of the value of a goal as well as in its long-term retention. Our results showed that the inactivation of the intermediate hippocampus causes deficit in the short-term processing of a change in the goal value. On the other hand, the inactivation of the mPFC prevents long-term consolidation of this change. Integrity of this two structures would therefore be essential to perform an on-line updating of the goal value and for its long-term consolidation. Their interaction would be necessary to rapidly adapt, and in a lasting manner, the behavioral strategy of the animal when it faces an environmental change.

L'objectif de cette thèse est d'étudier l'implication de deux structures de la formation hippocampique, le cortex entorhinal latéral (CEL) et l'hippocampe dorsal (DH), dans les processus sous-tendant la formation et la flexibilité d'associations entre deux stimuli de modalités sensorielles différentes : l'olfaction et le toucher. Pour cela, une tâche bimodale olfacto-tactile (OT) est développée chez le rat. Dans celle-ci, l'animal doit apprendre à identifier une combinaison "odeur-texture" spécifique parmi les trois proposées afin d'obtenir un renforcement (ex: O1T1+ O2T1 O1T2, + désignant la combinaison renforcée). Aucun indice spatial ou contextuel n'est pertinent pour résoudre cette tâche. Suite à l'acquisition de deux tâches différentes, les stimuli sont réassociés sous forme de combinaisons inédites dans une troisième tâche appelée « recombinaison ». La manipulation pharmacologique de l'activité du CEL a mis en évidence l'implication des systèmes glutamatergique NMDA et cholinergique de cette structure dans les processus sous-tendant ces deux types de tâche. En revanche, si le DH n'est pas indispensable pour l'acquisition, son système cholinergique est critique pour la recombinaison. En comparaison avec l'acquisition, l'étude électrophysiologique a montré que la recombinaison repose sur un découplage de la synchronisation entre les activités oscillatoires du CEL et celles du DH dans la bande thêta (5-12 Hz). De plus, cet apprentissage est associé à une augmentation de l'amplitude des oscillations bêta (15-45 Hz) dans le CEL. Ces travaux montrent que le CEL et le DH interviennent dans les processus sous-tendant la flexibilité des représentations bimodales / The goal of this thesis is to study the involvement of two structures of the hippocampal formation, the lateral entorhinal cortex (LEC) and the dorsal hippocampus (DH), in the processes underlying the formation and the flexibility of associations of stimuli between two different sensory modalities. To this aim, a new olfactory-tactile (OT) bimodal task has been developed in the rat. To solve the task, animals have to identity one “odor-texture” combination between three in order to obtain a reinforcement (ex: O1T1+ O2T1 O1T2, + for the baited cup). This procedure excludes the use of any spatial or contextual cues for solving the task. After the acquisition of two different tasks, the familiar stimuli used in acquisition were recombined in a third task (called “recombination”). The pharmacological manipulation of the LEC showed that the NMDA glutamatergic and cholinergic system in this structure are involved in the processes underlying the acquisition and the recombination. In contrast, the cholinergic system in the DH is selectively and critically involved in the recombination processes. Compared to acquisition, our electrophysiological data showed that the recombination is based on a desynchronization between the oscillatory activities of the LEC and of the DH in the theta band (5-12 Hz). Moreover, this task is associated with increased amplitude of beta oscillations (15-45 Hz) in the LEC. These data demonstrated that the LEC and the DH are critically involved in the processes underlying the flexibility of bimodal representations