Le but de cette thèse était d’étudier les mécanismes cérébraux sous-tendant la prise de décision sociale chez des sujets sains, l’influence des hormones stéroïdiennes gonadiques sur la flexibilité cognitive et les dysfonctionnements cérébraux sous-tendant la dévaluation de récompenses dans la maladie de Parkinson. Lors de notre premier protocole, nous avons étudié comment le fait de prendre une décision pour soi ou pour un groupe auquel nous appartenons, et lorsque nous faisons face à un seul individu ou à un groupe, influence notre aversion à l’iniquité et les régions cérébrales engagées. Nos résultats ont montré l’influence de deux réseaux cérébraux distincts dans l’aversion à l’iniquité lors de ces interactions sociales, définissant une signature cérébrale à l’effet de « discontinuité interpersonnelle/intergroupe». Notre seconde étude visait à déterminer l’influence d’un traitement hormonal substitutif sur la flexibilité cognitive, chez les femmes récemment ménopausées. De nombreuses études ont montré un effet délétère d’une supplémentation hormonale sur les fonctions cognitives, si celle-ci débute tardivement après la ménopause. Cependant, une récente hypothèse a proposé que le traitement hormonal puisse être bénéfique et neuroprotecteur contre des maladies psychiatriques, s‘il débute lors d’une courte durée à la suite du début de ménopause. Dans une étude combinant pharmacologie et IRMf, nous avons démontré une modulation par traitement hormonal sur les régions impliquées dans le contrôle cognitif chez des femmes récemment ménopausées. Notre dernière étude évalue l’effet d’un traitement dopaminergique et la présence d’un trouble du contrôle des impulsions particulier (i.e., l’hypersexualité) chez des patients atteints par la maladie de Parkinson. Nos résultats préliminaires ont montré l’influence de ces facteurs sur des régions frontales et sous-corticales spécifiques impliquées dans des choix, nécessitant l’évaluation de différents coûts (i.e., effort/attente) menant à des récompenses plus ou moins importantes. Notre thèse démontre l’intérêt de combiner les études de pharmacologie et d’IRMf pour comprendre comment les traitements hormonaux et dopaminergiques influencent les mécanismes cérébraux de la décision individuelle et sociale / The aim core of this thesis is to investigate different aspects of decision-making and flexibility in healthy and clinical populations. Specifically, we investigated the neural correlates of social decision-making in young healthy individuals, the influence of steroid hormones on cognitive flexibility in early menopausal women and cerebral dysfunctions involved in reward devaluation during decision-making process in individuals suffering of Parkinson disease. First, we studied the neural correlates of iniquity aversion when making a decision for oneself or on behalf of his own group and when facing a single individual or another group. Our results highlight influence of two distinct neural network involved in iniquity aversion during complex social exchange, outlining a neuronal explanation to interindividualintergroup discontinuity effect. Our second study, described the influence of hormone replacement therapy (i.e., HRT) on cognitive flexibility in early menopausal women. Many studies described a deleterious effect of steroid supplementation on executive cognitive functions, if it delayed after the onset of the menopause. However, “windows of opportunity” hypothesis suggests a benefic and neuroprotective effect against psychiatric disorders, if hormonal replacement therapy starts close to the beginning of menopause. Combining pharmacological and neuroimaging approaches, we showed a neuroprotective effect in brain structures involved in cognitive flexibility, in young menopausal women. Finally, our last study highlights the effect of dopaminergic treatment in Parkinsonians patients developing impulsive control disorder (i.e., hypersexuality). Preliminary results showed influence of these two factors on distinct subsystems involved in evaluation of different types of costs (i.e., effort/delay) associated with subsequent rewards. This thesis demonstrates the value of combining pharmacology studies and fMRI in order to better understand to which extent hormonal and dopaminergic treatments affect the brain mechanisms during individual and social decision-making

Les comportements sociaux coopératifs sont longtemps restés un obstacle aux modèles de choix rationnel, obstacle qu'incarnent des dilemmes sociaux où un individu suivant son intérêt personnel est incité à exploiter la coopération d'autrui à son seul avantage. Je détaillerai tout d'abord comment la coopération peut apparaître un choix sensé lorsque elle est envisagée dans un contexte naturel et réel. Un regard à travers l'anthropologie, la psychologie et la neurobiologie conduit à appréhender la coopération davantage comme une adaptation et un apprentissage que comme un défaut de rationalité. Les émotions jouent un rôle essentiel dans ces processus, et je présenterai en quoi les exprimer aide les êtres humains à se synchroniser et à coopérer. Le sourire est souvent invoqué comme exemple d'un signal universel de coopération et d'approbation, une propriété intimement liée à son expression répétée lors de tâches collaboratives. Malgré tout, on en sait encore peu sur la manière précise dont le sourire et les autres expressions interviennent dans la prise de décision sociale, et en particulier sur le traitement des situations d'incongruence où un sourire accompagnerait une défection. Ce point est le cœur de l'étude expérimentale que je rapporte dans ce manuscrit. J'ai réalisé deux expériences confrontant les participants à un dilemme social dans lequel ils pouvaient investir une somme d'argent auprès de différents joueurs informatisés susceptibles de se l'accaparer, ou, au contraire, de la rétribuer avec intérêts. Les joueurs virtuels étaient personnalisés par un visage dont l'expression pouvait changer après le choix du participant: certains affichaient ainsi des émotions incongruentes avec leur ``décision'' subséquente de rétribuer ou non l'investissement du sujet. Malgré les différences méthodologiques, ces deux expériences ont montré que les expressions incongruentes altéraient la capacité des participants à jauger la propension des joueurs virtuels à rétribuer leurs investissements après une ou plusieurs interactions. Cet effet s'est manifesté tant au travers de rapports explicites que dans les investissements effectués. Dans leurs détails, les résultats de ces expériences ouvrent de nombreuses perspectives expérimentales, et appellent à la construction d'un modèle unifié de la décision sociale face-à-face qui intégrerait les nombreuses connaissances apportées ces dernières années par l'étude des grandes fonctions cognitives, tant au niveau expérimental, théorique que neurobiologique. / For few decades, rational choice theories failed to properly account for cooperative behaviors. This was illustrated by social dilemmas, games where a self-motivated individual will be tempted to exploit others' cooperative behavior, harming them for his own personal profit. I will first detail how cooperation may rise as a reasonable --- if not rational --- behavior, provided that we consider social interactions in a more realistic context that rational choice theories initially did. From anthropology to neurobiology, cooperation is understood as an efficient adaptation to this natural environment rather than a quirky, self-defeating behavior. Because pertinent information is often lacking or overwhelming, too complex or ambiguous to deal with, it is essential to communicate, to share, and to trust others. Emotions, and their expression, are a cornerstone of humans' natural and effortless navigation in their social environment. Smiles for instance are universally known as a signal of satisfaction, approbation and cooperation. Like other emotional expressions, they are automatically and preferentially treated. They elicit trust and cooperative behaviors in observers, and are ubiquitous in successful collaborative interactions. Beside that however, few is known about how others' expressions are integrated into decision making. That was the focus of the experimental study I relate in this manuscript. More specifically, I investigated how decisions in a trust-based social dilemma are influenced by smiles which are either displayed along a cooperative or defective behavior (``congruently'' and ``incongruently'', resp.). I carried out two experiments where participants played an investment game with different computerized virtual partners playing the role of trustees. Virtual trustees, which were personalised with a facial avatar, could either take and keep participants investment, or reciprocate it with interests. Moreover, they also displayed facial reactions, that were either congruent or incongruent with their computerized ``decision'' to reciprocate or not. Even if the two experiments presented some methodological differences, they were coherent in that they both showed that participants were altered in remembering a virtual trustee's behavior if the latter expressed incongruent emotions. This was observed from participants' investments in game, and from their post-experimental explicit reports. If many improvements to my experimental approach remain to be done, I think it already completes the existing literature with original results. Many interesting perspectives are left open, which appeal for a deeper investigation of face-to-face decision making. I think it constitutes a theoretical and practical necessity, for which researchers will be required to unify the wide knowledge of the major cognitive functions which was gathered over the last decades.

Des difficultés sociales sont liées au trouble de la personnalité limite (TPL). Pour les comprendre, le traitement de l’information lors de décisions sociales doit être étudié. Parmi ces informations sociales, les expressions faciales émotives sont moins bien identifiées chez les individus ayant un TPL (Daros et al., 2013) comparativement aux individus sains. Également, une étude rapporte que des participants ayant un TPL acceptent plus d’offres monétaires, indépendamment du degré d’équité, que les individus sains dans une tâche de prise de décision sociale simulant des interactions avec des individus (représentés par des visages joyeux ou colériques) divisant de l’argent avec les participants (Polgár et al., 2014). Cependant, ils rapportent aussi que pour les offres monétaires de 20 à 30 % du montant à diviser les participants sains acceptaient les offres des visages joyeux plus fréquemment, cet effet était absent pour les participants ayant un TPL. L’objectif de cette étude est donc de savoir si les différences de reconnaissance des émotions médient la relation de la sévérité des traits du TPL avec des décisions sociales d’acceptation d’offres monétaires accompagnées d’expressions faciales (joie, colère et neutre). Nos résultats corroborent l’association négative des traits du TPL avec la reconnaissance des émotions (Daros et al., 2013) et l’association positive entre l’acceptation des offres et les traits du TPL (Polgár et al., 2014). Cependant, aucun effet médiateur n’est observé. Ainsi, nous concluons que la reconnaissance des émotions et la prise de décision sociale représentent des aspects indépendants des profils sociocognitifs liés aux traits du TPL. / Social difficulties are linked to borderline personality disorder (BPD). To understand them, the processing of information during social decisions must be studied. A form of social information is emotional facial expressions which are less well identified in individuals with BPD (Daros et al., 2013) compared to participants without a diagnosed mental health issue. Also, one study reports that participants with BPD accept more monetary offers (regardless of the amount of money they were offered) participants without a diagnosed mental health issue in a social decision-making task simulating interaction with individuals (represented by happy or angry faces) dividing money with participants (Polgár et al., 2014). However, they also report that for monetary offers that represented 20-30% of the divided sum, participants without a diagnosed mental health issue participants accepted offers from happy faces more frequently. However, this effect was absent in participants with BPD. The aim of this study is to determine whether differences in emotion recognition abilities mediate the relationship of BPD trait severity with social decisions to accept monetary offers accompanied by facial expressions (joy, anger and neutral). Our results support the negative association of BPD traits with emotion recognition (Daros et al., 2013) and the positive association between offer acceptance and BPD traits (Polgár et al., 2014). However, no mediating effect is observed. Thus, we conclude that emotion recognition and social decision-making represent independent aspects of the sociocognitive profiles related to BPD traits.