Le récepteur opioïde mu est responsable des propriétés analgésiques et addictives puissantes de la morphine et de l’héroïne, mais son mode d’action à l’échelle des circuits neuronaux est mal connu et a été peu étudié par des approches génétiques. Le récepteur mu est largement exprimé dans le système nerveux, essentiellement dans des neurones GABAergiques. Le premier objectif de mon projet a été d’inactiver le gène codant pour le récepteur mu dans les neurones GABAergiques du cerveau antérieur et d’en étudier les conséquences comportementales. Notre étude montre que ces récepteurs ne sont pas impliqués dans l’analgésie et la dépendance physique à la morphine, mais qu’ils sont essentiels à l’effet hyperlocomoteur de l’héroïne. De plus, nos résultats indiquent que ces récepteurs limitent la motivation à consommer de l’héroïne et du chocolat, révélant un rôle entièrement nouveau pour cette population particulière de récepteurs (Manuscrit 1 : Mu opioid receptors in GABAergic forebrain neurons are necessary for heroin hyperlocomotion and reduce motivation for heroin and palatable food). Aussi, cette population de récepteurs mu n’est pas responsable du syndrome autistique décrit chez les souris knockout totales (Manuscrit 2 : Mu opioid receptors in GABAergic forebrain neurons are not involved in autistic-like symptoms). Enfin, nous avons développé un nouveau modèle transgénique visant l’inactivation génétique du récepteur mu dans les neurones glutamatergiques, mais qui n’a pas abouti à un knockout conditionnel détectable. Nous avons aussi initié la création d’une lignée transgénique Cre pour l’inactivation de gènes d’intérêt dans l’amygdale étendue, qui permettra notamment d’étudier le rôle du récepteur mu dans ce microcircuit. / Mu opioid receptors mediate the strong analgesic and addictive properties of morphine and heroin;however mu receptor function at circuit levels is not well understood and has been poorly studied by genetic approaches. These receptors are widely expressed throughout the nervous system, essentially in GABAergic neurons. The first aim of my project was to genetically inactivate the mu receptor gene in GABAergic forebrain neurons and study the behavioral consequences. Our study shows that these mu receptors are not implicated in morphine-induced analgesia and physical dependence, but are essential for locomotor effects of heroin. Moreover, our data show that these receptors inhibit motivation to consume heroin and chocolate, revealing an entirely new role for this particular population of mu receptors (Manuscript 1: Mu opioid receptors in GABAergic forebrain neurons are necessary for heroin hyperlocomotion and reduce motivation for heroin and palatable food). Also, mu receptors expressed in forebrain GABAergic neurons are not responsible for the autistic syndrome described in total mu receptor knockout mice (Manuscript 2: Mu opioid receptors in GABAergic forebrain neurons are not involved in autistic-like symptoms). Finally, we developed a new transgenic model targeting the mu receptor gene in glutamatergic neurons, but receptor deletion was not detectable in conditional mice. We also initiated the creation of a transgenic Cre driver line to knockout genes of interest in the extended amygdala, and this tool will enable us to study mu receptor function within this microcircuit.

L’objectif de cette thèse est de décrire le réseau cérébral et la dynamique neuronale qui pourraient servir de support aux aversions alimentaires de type olfactives. Nous avons réalisé des enregistrements multisites de potentiel de champ locaux chez le rat vigile engagé dans cet apprentissage, en proposant deux modes de présentation de l’indice olfactif : à proximité de l’eau de boisson (distal) ou ingéré (distal-proximal). Après apprentissage, la présentation du seul indice distal induit l’émergence d’une activité oscillatoire de forte amplitude dans la bande de fréquence beta (15-40 Hz). Finement corrélée au comportement d’aversion de l’animal, cette activité est proposée comme la signature du réseau de structures fonctionnellement impliquées dans la reconnaissance de l’odeur en tant que signal. Nous montrons que ce réseau peut être plus ou moins étendu selon la façon dont le stimulus a été perçu lors du conditionnement: dans certaines aires (bulbe olfactif, cortex piriforme, amygdale basolatérale, cortex orbitofrontal) la modulation en puissance de l’activité beta se fait indépendamment du mode de conditionnement; dans d’autres aires (cortex insulaire, cortex infralimbique) ces changements ont lieu si et seulement si l’odeur a été ingérée. Complétés par l’étude des interactions fonctionnelles entre ces différentes structures dans la bande de fréquence considérée, ces résultats nous permettent de mieux comprendre comment un stimulus peut être représenté en mémoire dans un réseau cérébral en fonction de l’expérience que l’animal en a fait. / The goal of this thesis is to describe the dynamic of the neural network involved in food aversion based on olfactory cue. We performed multisite recordings of local field potential in the behaving rat engaged in such aversion learning and offered two modes of presentation of the olfactory cue: either close to drinking water (distal) or ingested (distal-proximal). After learning, the presentation of the distal cue alone induced the emergence of a powerful oscillation in the beta frequency band (15-40 Hz). Finely correlated with the aversive behavior of the animal, this activity has been proposed as the signature of the neural network functionally involved in odor signal recognition. We showed that this network may be more or less extended depending on how the stimulus has been experienced during conditioning: in some areas (olfactory bulb, piriform cortex, basolateral amygdala, orbitofrontal cortex), modulation of beta power were observed whatever the mode of odor presentation; in other areas (insular and infralimbic cortices) these changes took place only if the odor cue has been ingested. Associated to the analysis of transient oscillatory synchronizations between these different structures, these results allowed us to better understand how a stimulus could be represented in memory by a cerebral network depending on the way the animal had experienced it.

Les antipsychotiques sont administrés chroniquement pour prévenir de nouveaux épisodes psychotiques dans la schizophrénie. Ces médicaments diminuent l’activité des récepteurs dopaminergiques de type 2. Diminuer chroniquement la transmission dopaminergique induit des compensations pouvant mener à une sensibilisation du système dopaminergique. Cette sensibilisation pourrait diminuer l’efficacité des antipsychotiques et exacerber la psychose. Chez le rat, la sensibilisation dopaminergique induite par les antipsychotiques augmente les effets psychomoteurs et motivationnels des agonistes dopaminergiques. Le premier objectif de la présente thèse était de caractériser les substrats neuronaux régulant l’expression de la sensibilisation dopaminergique évoquée par les antipsychotiques. Ceci est important afin d’améliorer le traitement à long terme de la schizophrénie. Pour ce faire, des rats ont reçu un traitement cliniquement pertinent à l’antipsychotique halopéridol. Ce traitement sensibilise aux effets psychomoteurs de l’agoniste dopaminergique d-amphétamine. Cet indice comportemental de sensibilisation dopaminergique a été utilisé pour déterminer les contributions spécifiques du système dopaminergique et l’implication des effets centraux de la d-amphétamine. Puisqu’il y a une relation étroite entre le stress et l’activité dopaminergique, les réponses liées au stress ont également été mesurées. Ceci est important, puisque le stress exacerbe la psychose. La présente thèse démontre que les récepteurs dopaminergiques régulent de manière distincte la sensibilisation dopaminergique. En effet, la transmission via les récepteurs de type 2 exacerbe cette sensibilisation, alors que la transmission via les récepteurs de type 1 la tempère. Également, la présente thèse suggère que des processus périphériques sont nécessaires à l’expression de la sensibilisation dopaminergique. De plus, la sensibilisation pourrait augmenter les réponses au stress. En effet, cette sensibilisation est renversée lorsque la synthèse de l’hormone de stress corticostérone est inhibée, en plus d’être associée à certains comportements suggérant un stress augmenté. Chez le rat, la sensibilisation dopaminergique évoquée par les antipsychotiques potentialise également les effets motivationnels des stimuli conditionnés prédisant des récompenses. Lorsque ces stimuli acquièrent trop de valeur motivationnelle, ils peuvent motiver des comportements pathologiques. Ainsi, une potentialisation de la valeur motivationnelle des stimuli conditionnés provoquée par les antipsychotiques pourrait avoir des implications importantes dans des processus motivationnels anormaux dans la schizophrénie, tels que la psychose et la forte prévalence de toxicomanie. Ainsi, le deuxième objectif de la présente thèse était d’étudier les mécanismes neurobiologiques régulant les effets comportementaux des stimuli conditionnés, particulièrement le rôle du noyau basolatéral de l’amygdale. Ici, le rôle de ce noyau a été étudié chez des animaux non traités aux antipsychotiques, puisque sa contribution reste incomprise. Ce travail pourrait révéler des mécanismes neurobiologiques potentiellement impliqués dans la sensibilisation dopaminergique évoquée par les antipsychotiques. La présente thèse démontre que l’activation optogénétique de l’amygdale basolatérale potentialise les effets comportementaux des stimuli conditionnés, en augmentant leur valeur motivationnelle et leur capacité à guider le comportement vers des récompenses imminentes. Ainsi, une activité excessive de l’amygdale basolatérale pourrait attribuer trop de pouvoir aux stimuli conditionnés, et ceci pourrait jouer un rôle dans l’état motivationnel anormal provoqué par les antipsychotiques. La présente thèse identifie de nouveaux mécanismes par lesquels les antipsychotiques et les stimuli conditionnés favorisent des réponses pathologiques. / Schizophrenia requires long-term antipsychotic treatment to prevent psychosis relapse. Antipsychotic drugs temper psychotic symptoms by reducing dopamine D2 receptor-mediated signalling. Chronically decreasing dopamine transmission produces neuronal compensation leading to supersensitivity to dopamine stimulation. In patients, this dopamine supersensitivity would compromise antipsychotic efficacy and exacerbate psychotic symptoms. In laboratory animals, antipsychotic-evoked dopamine supersensitivity enhances the psychomotor and reward-enhancing effects of dopamine agonists. The first objective of the present thesis was to characterize the biological substrates mediating the expression of antipsychotic-evoked dopamine supersensitivity, a necessary work for developing better long-term treatment strategies. To do so, rats were chronically exposed to a clinically relevant antipsychotic treatment regimen, using the drug haloperidol. Haloperidol produces dopamine supersensitivity, as indicated by an exaggerated psychomotor response to the dopamine agonist d-amphetamine. This behavioural index of supersensitivity was used to examine the specific contributions of the dopamine system and the central effects of d-amphetamine. Given that there is a close relationship between stress and dopamine activity, it was also determined whether antipsychotic-evoked dopamine supersensitivity alters stress-like responses. This is important to consider because stress is a contributing factor to psychosis relapse. The present thesis first reveals that D1- and D2-mediated transmissions contribute distinctively to the expression of antipsychotic-evoked dopamine supersensitivity, with D2 transmission promoting this supersensitivity and D1 transmission tempering it. The present thesis also provides evidence that peripheral processes play a necessary role in dopamine supersensitivity. Additionally, antipsychotic-evoked dopamine supersensitivity could potentiate stress-like responses. Indeed, the expression of supersensitivity is reversed by inhibition of the synthesis of the stress hormone corticosterone and is linked with some signs of heightened stress-related behaviours. In rats, antipsychotic-evoked dopamine supersensitivity potentiates the incentive motivational effects of reward-predictive conditioned stimuli. When these stimuli acquire too much motivational value, they motivate maladaptive responses. Hence, the increased motivational value of conditioned stimuli elicited by antipsychotic exposure could be involved in impaired motivational processes found in schizophrenia, such as psychosis and the greater vulnerability to drug addiction. Thereby, the last goal of the present thesis was to investigate the neurobiological substrates mediating the behavioural effects of reward-predictive stimuli, with a special focus on the role of the basolateral nucleus of the amygdala. This was investigated in antipsychotic-naïve rats because there are important caveats in our current understanding of the functional role of the basolateral amygdala. Such investigation could give novel insights on the neurobiological effects of antipsychotic-evoked dopamine supersensitivity. Here it is shown that optogenetic stimulation of basolateral amygdala neurons potentiates the behavioural effects of conditioned stimuli, by increasing their motivational value and their ability to guide behaviour toward impending rewards. The implication for this is that excessive activity in the basolateral amygdala could attribute too much motivational power to conditioned stimuli, and this could be involved in the abnormal motivational state produced by antipsychotic drugs. Taken together, the present thesis provides novel mechanisms by which antipsychotic drugs and reward-predictive stimuli promote maladaptive responses.

La cécité précoce induit des changements comportementaux souvent accompagnés par des changements fonctionnels et neuroanatomiques au niveau du cerveau. Alors que les modifications dans les modalités tactiles et auditives ont été largement étudiées, les changements touchant l’olfaction et la douleur chez les aveugles sont restés moins explorés. Chez l’humain aveugle précoce, certaines études ont rapporté une amélioration de la fonction olfactive alors que d’autres n’ont pas réussi à démontrer de tels effets. Chez l’humain, des études récentes ont mis en évidence une hypersensibilité à la douleur aiguë chez les aveugles précoces. Cependant, les mécanismes sous-jacents sont restés inconnus. Afin d’étudier les changements olfactifs et nociceptifs induits par la cécité précoce ainsi que la plasticité fonctionnelle et neuroanatomique qui les accompagne, nous avons développé un modèle de souris de cécité précoce appelé ZRDBA. Dans cette souche, en croisant un parent homozygote pour le gène Rax/Rx (gène responsable de l’anophtalmie) avec un parent hétérozygote, dans une même portée la moitié des souris naissent anophtalmes alors que l’autre moitié a une vue normale. Cette souche nous permet d’examiner les modifications comportementales et cérébrales induites par la cécité chez deux groupes de souris ayant la même base génétique. Le premier objectif de cette thèse était d’évaluer les changements comportementaux olfactifs induits par la cécité chez les souris ZRDBA et d’examiner si ces changements sont accompagnés de plasticité anatomique dans les régions cérébrales impliquées dans le traitement olfactif. Trois tests comportementaux ont été menés : le test de recherche de nourriture, le test du seuil olfactif et le test de performance olfactive. Les résultats ont révélé des meilleures performances olfactives chez les aveugles dans le test de recherche de nourriture ainsi que dans le test de performance olfactive, mais pas dans le test du seuil olfactif. Ces résultats indiquent une amélioration de la discrimination et identification des odeurs chez les souris aveugles. La plasticité cérébrale dans les structures olfactives a été examinée par des analyses histologiques et analyses IRM. Les résultats des mesures histologiques ont révélé une augmentation du volume des bulbes olfactifs, premier relais de traitement des informations olfactives, chez les souris aveugles. Les analyses IRM ont révélé une augmentation du volume dans les couches granulaires et glomérulaires des bulbes olfactifs ainsi que dans d’autres régions impliquées dans ii le traitement olfactif, notamment, le cortex orbitofrontal et le cortex piriforme. Ces résultats suggèrent que l’amélioration de la fonction olfactive chez les souris aveugles peut être expliquée par la plasticité anatomique mise en évidence dans les structures olfactives. Le deuxiéme objectif de cette thèse était d’évaluer la sensibilité à la douleur chez les souris aveugles ZRDBA. Quatre tests nociceptifs ont été réalisés : le test de formaline (sensibilité chimique), le test de Von Frey (sensibilité mécanique), le test d’acétone (sensibilité au froid) et le test de tail-flick dans l’eau (sensibilité au chaud). Les souris aveugles, lorsque comparées à leurs congénères voyantes, ont montré une hypersensibilité à la douleur dans tous les tests. Afin d’examiner les mécanismes sous-jacents de cette hypersensibilité, nous avons investigué par le biais d’analyses immunohistologiques la plasticité fonctionnelle et anatomique dans l’amygdale, structure clé pour la modulation et traitement de la douleur. Les résultats ont montré une augmentation de l’activité c-fos induite par l’injection de la formaline dans le noyau central de l’amygdale et dans toute l’amygdale chez les souris aveugles. Les analyses histologiques ont également montré une augmentation du volume de l’amygdale chez les souris aveugles. Ces résultats suggèrent la contribution de l’amygdale dans l’hypersensibilité à la douleur mise en évidence chez les souris aveugles. Finalement, dans la troisième partie de cette thèse, nous avons voulu investiguer l’impact de la cécité sur la plasticité dans l’ensemble du cerveau à l’aide d’analyses IRM et d’analyses histologiques. Les résultats de cette étude ont révélé une atrophie de la plupart des structures visuelles, notamment, le corps géniculé latéral, le cortex visuel primaire, le cortex visuel secondaire ainsi que les collicules supérieurs. En outre, les analyses histologiques ont révélé une atrophie de la couche IV dans le cortex visuel primaire et dans le cortex visuel secondaire ainsi qu’une atrophie des couches visuelles superficielles des collicules supérieurs chez les souris aveugles expliquant la réduction du volume observée dans ces régions. Dans les autres structures non visuelles, les analyses ont révélé une augmentation du volume dans l’amygdale, impliquée dans la douleur ainsi que dans plusieurs régions olfactives comme les bulbes olfactifs, le cortex piriforme et le cortex orbitofronal chez les souris aveugles. Ces résultats permettent de faire le parallèle avec les études réalisées chez l’humain et ouvrent la porte pour plus d’investigations des mécanismes sous-jacents de la plasticité cérébrale observée chez les aveugles. / Early blindness induces behavioral changes often accompanied by functional and neuroanatomical changes in the brain. While changes in tactile and hearing modalities have been largely investigated, changes in olfaction and pain in the blind remained less explored. While some studies reported an improvement in olfactory function in early blind humans, others failed to demonstrate such effects. In addition, recent studies evidenced hypersensitivity to acute pain in early blind humans. However, the underlying mechanisms remained unknown. In order to study changes induced by early blindness in olfactory function and as well as the underlying functional and neuroanatomical plasticity, we developed a mouse model of early blindness called ZRDBA. In the unique ZRDBA strain, half of the mice homozygous for the Rax / Rx gene (gene responsible for anophthalmia) are born anophthalmic while the other half heterozygous are born sighted. This ZRDBA mice allow investigation of the behavioral and cerebral changes impacts of early blindness without worrying about strain differences. The first aim of this thesis was to assess olfactory changes induced by blindness in ZRDBA mice and examine whether these changes are accompanied by anatomical plasticity in brain regions involved in olfactory processing. Three behavioral tests were conducted: the buried food test, the odor detection threshold test (sensitivity measure) and the olfactory performance test (three-odor discrimination measure). The results revealed better olfactory performance of blind mice the buried food test as well as in the olfactory performance test but not in the olfactory threshold test. These results indicate an improvement in olfactory discrimination and identification in blind mice. Brain plasticity in olfactory structures was examined by histological and MRI analyses. The results of the histological measurements revealed a larger volume of the olfactory bulbs, the first site for processing olfactory information, in blind mice. MRI analysis revealed a larger volume in the granular and glomerular layers of the olfactory bulbs as well as in other regions involved in olfactory processing, namely, the orbitofrontal cortex and the piriform cortex. These results suggest that plasticity in the olfactory structures may explain the improved olfactory function in blind mice. The second aim of this thesis was to assess pain sensitivity in the blind ZRDBA mice. Four nociceptive tests were carried out: the formalin test (chemical sensitivity), the Von Frey iv test (mechanical sensitivity), the acetone test (cold sensitivity) and the water tail-flick test (hot pain sensitivity). Blind mice showed hypersensitivity to pain in all tests. In order to examine the underlying mechanisms of this pain hypersensitivity, we investigated the functional and anatomical plasticity in the amygdala, a key structure for the modulation and treatment of pain using immunohistological analyses. The results revealed an increase of c-Fos activity induced by the injection of formalin in the central nucleus of the amygdala as well as the whole amygdaloid complex in blind mice. Histological measurement also revealed a larger volume of the amygdala in blind mice. These results suggest the contribution of the amygdala in pain hypersensitivity evidenced in blind mice. Finally, in the third part of this thesis, we wanted to investigate the impact of blindness on anatomical plasticity in the whole brain using MRI and histological analyses. The results of this study revealed atrophy of most of the visual structures, in particular, the lateral geniculate nucleus, the primary visual cortex, the secondary visual cortex as well as the superior colliculi. Moreover, histological analyses revealed an atrophy of layer IV of the primary visual cortex and the secondary visual cortex as well as atrophy of the superficial visual layers of the superior colliculus in blind mice explaining the volumetric reduction observed in these regions. In the non-visual structures, analyses revealed a larger volume in the amygdala, as well as in several olfactory structures such as the olfactory bulbs, the piriform cortex and the orbitofronal cortex in blind mice. These results clarify the impact of early blindness on brain plasticity and opens the door for further investigation of its underlying mechanisms.

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Une mémoire émotionnelle normale se base sur la sélection de stimuli prédictifs d’un événement important pour l’individu. Cependant, ce processus de sélection peut être compromis en situation de forte intensité émotionnelle. En particulier, la sélection d’un élément saillant non nécessairement prédictif, associée à une amnésie de type déclaratif pour les éléments contextuels, caractérise les altérations mnésiques de l’état de stress post-traumatique (ESPT). Les données de la littérature suggèrent que l’action de glucocorticoïdes dans l’hippocampe serait l’une des causes possibles du développement de troubles mnésiques de type ESPT. Nos travaux ont porté sur les conditions dans lesquelles les glucocorticoïdes dans l’hippocampe peuvent altérer les fonctions mnésiques chez la souris.En utilisant des procédures de conditionnement classique aversif, nous montrons que l’injection post-apprentissage de corticostérone dans l’hippocampe dorsal, en situation de forte intensité émotionnelle, conduit (1) à une sélection incorrecte du stimulus saillant non prédictif du choc électrique au détriment des éléments contextuels (2) et à des dysfonctionnements d’activité neuronale au sein du circuit hippocampo-amygdalien (expression de c-Fos). De façon intéressante, par une action sur le même type de récepteurs (aux glucocorticoïdes, GR), l’injection de corticostérone dans l’hippocampe ventral conduit également à un processus incorrect de sélection du stimulus prédictif mais en faveur des éléments contextuels. Enfin, un apprentissage en labyrinthe radiaire révèle que l’injection de corticostérone dans l’hippocampe dorsal altère spécifiquement la mémoire relationnelle, analogue de la mémoire déclarative humaine, uniquement chez les animaux ayant été au préalable exposés à un stress.L’ensemble de nos données révèlent qu’un excès de glucocorticoïdes dans l’hippocampe contribue (1) à des déficits de mémoires émotionnelle et relationnelle, (2) à la sélection inadaptée de stimuli non prédictifs d’un événement aversif (3) reposant sur des dysfonctionnements du circuit hippocampo-amygdalien, le tout, correspondant à des altérations mnésiques de type ESPT. / Normal emotional memory is based on the selection of cues predicting threatening events. However, exposure to extreme threatening situation can compromise the selection of the correct cues. In particular, selection of a salient not necessarily predictive cue, associated with declarative amnesia for peritraumatic contextual cues, characterizes the memory disturbances of posttraumatic stress disorder (PTSD). Accumulating evidence suggest that action of glucocorticoids into the hippocampus could be a potential mechanism for PTSD-related memory disturbances. Hence, we studied the conditions for which glucocorticoids into the hippocampus can alter memory functions in mice.Using Pavlovian fear conditioning, we showed that post-training infusion of glucocorticoids in the dorsal hippocampus, in stressful situation, resulted in (1) selection of a salient non predictive cue instead of contextual cues and in (2) dysfunctions of neural activity of the hippocampal-amygdalar circuit (c-Fos expression). Interestingly, via action on the same receptor subtype (glucocorticoid receptors, GR), infusion of glucocorticoids in the ventral hippocampus also resulted in incorrect selection of predictive cue but in favor of contextual cues. Finally, using radial-maze task, we showed that infusion of glucocorticoids in the dorsal hippocampus specifically impaired relational declarative-like memory, only in mice previously exposed to stress.Altogether, our findings reveal that excess glucocorticoids in the hippocampus contributes to (1) deficits in emotional and relational memories, (2) incorrect selection of predictive cues (3) based to dysfunctions of the hippocampal-amygdalar circuit, all, corresponding to PTSD-related memory disturbances.

La méditation par le ‘mindfulness’ favorise la stabilité émotionelle, mais les mécanismes neuroneux qui sous-tendent ces effets sont peu connus. Ce projet investiga l’effet du ‘mindfulness’ sur les réponses cérébrales et subjectives à des images négatives, positives et neutres chez des méditants expérimentés et des débutants au moyen de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Le ‘mindfulness’ atténua l’intensité émotionelle via différents mécanismes cérébraux pour chaque groupe. Comparés aux méditants, les débutants manifestèrent une déactivation de l’amygdale en réponse aux stimuli émotifs durant le ‘mindfulness’. Comparés aux débutants, les méditants exhibèrent une déactivation de régions du réseau du mode par défaut (RMD) pendant le ‘mindfulness’ pour tous stimuli (cortex médian préfrontal [CMP], cortex cingulaire postérieur [CCP]). Le RMD est constitué de régions fonctionnellement connectées, activées au repos et déactivées lors de tâches explicites. Cependant, nous ne connaissons pas les impacts de l’entraînement par la méditation sur la connectivité entre régions du RMD et si ces effets persistent au-delà d’un état méditatif. La connectivité fonctionnelle entre régions du RMD chez les méditants et débutants au repos fut investiguée au moyen de l’IRMf. Comparés aux débutants, les méditants montrèrent une connectivité affaiblie entre subdivisions du CMP, et une connectivité accrue entre le lobule pariétal inférieur et trois regions du RMD. Ces résultats reflètent que les bienfaits immédiats du ‘mindfulness’ sur la psychopathologie pourraient être dûs à une déactivation de régions limbiques impliquées dans la réactivité émotionelle. De plus, les bienfaits à long-terme de la méditation sur la stabilité émotionelle pourrait être dûs à une déactivation de régions corticales et cingulaires impliquées dans l’évaluation de la signification émotive et une connectivité altérée entre régions du RMD à l’état de repos. / Mindfulness meditation promotes emotional stability, yet little is known of the brain mechanisms through which this is achieved. The impact of mindfulness on the neural and subjective responses to negative, positive, and neutral pictures in experienced meditators and beginners was investigated using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Mindfulness attenuated emotional intensity via distinct neural pathways for each group. For beginners, mindfulness induced a deactivation of the amygdala during emotional processing compared to meditators. For meditators (relative to beginners), mindfulness induced deactivations of areas involved in the evaluation of emotional significance and the default mode network (DMN) across all picture categories (medial prefrontal cortex [MPFC], posterior cingulate cortex). The DMN consists of functionally connected brain areas typically activated at rest and deactivated during goal-directed tasks. It remains unknown whether meditation training influences functional connectivity within DMN regions, and if so, whether these effects persist beyond a state of meditation per se. Functional connectivity within DMN regions at rest was examined using fMRI in beginners and meditators. Relative to beginners, meditators exhibited decreased connectivity between MPFC subdivisions, and increased connectivity between the right inferior parietal lobule and three other DMN regions. These findings may reflect that early beneficial effects of mindfulness on psychopathology are due to deactivations of limbic regions involved in emotional reactivity. On the other hand, long-term effects of meditation on emotional stability may occur through a down-regulation of prefrontal and cingulate regions involved in the evaluation of emotional significance, and altered functional connectivity within DMN regions at rest.

L’effet des émotions sur la mémoire (EEM) est un effet largement documenté dans la littérature, en ce qui concerne les participants sains jeunes et âgés. Cette mise en évidence de meilleures performances mnésiques à partir de stimuli émotionnels par rapport à des stimuli neutres semblerait reposer sur l’existence de relations étroites entre les régions cérébrales primordiales dans les processus mnésiques et émotionnels ; soit respectivement l’hippocampe et l’amygdale. Ces deux structures étant parmi les premières touchées au cours de la maladie d’Alzheimer (MA), leur altération pourrait sous-tendre la défaillance de l’EEM chez ces patients. Toutefois, les résultats des études ayant exploré l’EEM chez les patients MA sont assez contradictoires. Cette divergence entre les résultats concernerait notamment les études ayant exploré l’EEM avec des intervalles courts entre l’encodage et la récupération. L’objectif de cette thèse est ainsi d’étudier les facteurs susceptibles d’être responsables de ces résultats hétérogènes. L’analyse de la littérature a suggéré que l’un de ces facteurs pourrait être lié aux conditions très variables d’encodage utilisées dans différentes recherches. Ainsi, notre première étude comportementale a apporté des arguments robustes quant à la dépendance de l’EEM, et en particulier de l’effet de positivité en mémoire, de l’intentionnalité et de la quantité de ressources cognitives allouées à l’encodage ; mais ceci chez les participants âgés sains seulement. En effet, dans cette première étude, l’EEM n’a pas être observé dans le groupe de patients MA étudié. L’analyse détaillée de ces résultats a soulevé diverses interrogations, chacune d’entre elles faisant l’objet d’une nouvelle étude expérimentale. Ainsi, dans les études suivantes, l’influence de quatre facteurs pouvant influer sur l’EEM dans la MA fut au centre de nos recherches; soit respectivement le degré d’atrophie des régions médio-temporales, la profondeur du traitement, la disponibilité des ressources attentionnelles pendant l’encodage, et la familiarité ressentie envers les stimuli. L’ensemble des résultats de ces quatre dernières études convergerait vers l’idée que l’EEM, et notamment l’effet de positivité en mémoire, serait préservé chez les patients MA quand certaines conditions sont remplies. Ainsi, cet effet semble relativement préservé chez les patients MA ne présentant pas de degrés d’atrophie des régions amygdaliennes et hippocampiques trop importants. Par ailleurs, comme chez les participants âgés sains, l’effet de positivité en mémoire semblerait se manifester chez les patients MA en dehors et au-delà du sentiment de familiarité ressenti envers les stimuli positifs, notamment lors de l’utilisation de tâches d’encodage permettant le traitement profond des stimuli, et lors de tâches de mémoire de travail simples. De même, les stimuli émotionnels négatifs très intenses sembleraient moduler les stratégies de réponse employées par les patients MA dans les tâches de reconnaissance, mais aussi les performances mnésiques de ces patients dans des tâches de mémoire de travail. / The emotional enhancement of memory (EEM) – better memory performances for emotional stimuli than for neutral ones – was frequently described in healthy young and older participants. The EEM seems to rely on the relationship between the amygdala and the hippocampus, the central cerebral structures responsible for the emotional and memory processes, respectively. These two cerebral structures are among the first to be affected in Alzheimer’s disease (AD), which might suggest the alteration of the EEM in these patients. Nevertheless, the results of the studies investigating the EEM in these patients are rather debatable. This discrepancy concerns especially the studies investigating the EEM by using short intervals between encoding and retrieval.Thus, the main goal of this doctoral work was to study the factors susceptible to be responsible of these contradictory results. The analysis of the literature suggested that one of these factors might be related to the extremely variable encoding conditions used among different studies. We explored the influence of this factor in our first behavioral study, which provided strong evidence that the EEM, and especially the positivity memory bias, relies on the intention to encode and on the quantity of cognitive resources allocated at encoding only in healthy older participants. Indeed, the EEM was not observed in AD patients participating in our first study. The detailed analysis of these results raised several hypotheses concerning the factors that might be responsible for the absence of the EEM in the AD patients participating in the first study. Each of these hypotheses was tested in a new experimental study. Thus, in the following studies we explored the influence of four factors on the EEM in AD, namely: the degree of atrophy of medial temporal regions, the depth of encoding, the availability of attention resources during encoding, and the sense of familiarity towards emotional stimuli. The results of these four studies seem to converge on the idea that the EEM, especially the positivity memory bias, is preserved in AD when certain conditions are reunited. Thus, the EEM seems to be intact in AD patients in which the degrees of atrophy of the amygdala and of the hippocampus are not too large. Moreover, just like in healthy older participants, the positivity memory bias seems to manifest itself in AD patients beyond and above the feeling of familiarity towards positive stimuli, especially in situations permitting the deep and rich encoding of information and in working memory tasks that are not too difficult. Similarly, the highly arousing negative stimuli seem to modulate the response strategies used by AD patients and healthy older participants in recognition tasks, but also the performance of AD patients in working memory tasks.

L‟obésité est principalement du à la surconsommation d‟aliments riches en énergie, en particulier les aliments hyperlipidiques (HL). En plus des comorbidités comme le diabète et les maladies cardiovasculaires, l‟obésité est associée à des troubles émotionnels et cognitifs. La prévalence de l‟obésité chez les enfants et les adolescents augmente sans cesse et ceci est inquiétant car ce sont des périodes cruciales pour la maturation de structures cérébrales comme l‟hippocampe et l‟amygdale, indispensables à la mise en place des processus cognitifs et émotionnels pour le restant de la vie. Il est donc déterminant d‟évaluer l‟impact de la consommation d‟un régime HL obésogène durant ces périodes développementales sur les processus cognitifs et émotionnels. Dans une première étude nous mettons en évidence chez le rat que l‟exposition à un régime HL durant la période périnatale (gestation et lactation) entraine l‟atrophie dendritique des neurones pyramidaux du CA1 de l‟hippocampe et de l‟amygdale basolatérale (BLA) des descendants adultes. Ces résultats sur l‟hippocampe enrichissent les données comportementales déjà existantes indiquant des altérations de la mémoire dépendante de l‟hippocampe suite au régime HL périnatal. Nous montrons également que les changements morphologiques du BLA s‟accompagnent d‟un déficit spécifique de la mémoire aversive olfactive, qui dépend fortement de l‟intégrité du BLA. Ceci démontre pour la première fois les effets délétères, cellulaires et comportementaux, d’un régime HL périnatal sur les fonctions amygdaliennes. La seconde étude se focalise sur les perturbations de la mémoire induites par la consommation d‟un régime HL pendant l‟adolescence et vise à approfondir la compréhension des mécanismes impliqués. Dans un premier temps, nous montrons que la consommation d‟un régime HL du sevrage à l‟âge adulte (couvrant l‟adolescence) chez la souris perturbe la consolidation de la mémoire de reconnaissance d‟objet (MRO) lorsque le contexte est nouveau lors de l‟apprentissage. Ceci s‟accompagne d‟une libération plus importante de glucocorticoïdes au niveau circulant et d‟endocannabinoides (eCB, anandamide en particulier) au niveau hippocampique chez les souris HL. Le blocage des récepteurs aux glucocorticoïdes (GR) ou des récepteurs aux cannabinoïdes de type 1 (CB1R) juste après l‟apprentissage améliore la MRO à long-terme des souris HL. Ces traitements normalisent également la sur-activation c-Fos de l‟hippocampe suite à l‟apprentissage chez les souris HL soulignant l‟importance de cette structure. En effet, la délétion spécifique des CB1R hippocampique améliore fortement la MRO à long-terme des souris HL et nous mettons en évidence que la plasticité synaptique in vivo de la voie CA3-CA1 hippocampique représente un mécanisme perturbé par l‟activation des CB1R suite à l‟apprentissage chez ces souris. Enfin l‟inactivation des neurones glutamatergique hippocampique par une approche pharmacogénétique (DREADD-Gi) améliore la MRO à long-terme chez les souris HL, de façon similaire au blocage ou à la délétion des CB1R suggérant une levée d‟inhibition de ces neurones par l‟activation des CB1R chez les souris HL qui conduirait à leur déficit de MRO à long-terme. Nos résultats indiquent que la consommation d’un régime HL pendant l’adolescence modifie le système eCB de l’hippocampe conduisant à des perturbations de la plasticité synaptique et de la consolidation de la mémoire. Dans leur ensemble ces données permettent d‟améliorer notre compréhension des effets délétères de l‟exposition précoces aux régimes HL obésogènes sur les fonctions mnésiques. / Clinical and experimental studies have established that obesity, resulting mainly from consumption of energy-dense food such as high-fat diet (HFD), is associated with adverse cognitive and emotional outcomes. The prevalence of obesity during childhood and adolescence has reached epidemic levels. This is particularly worrisome since these periods are crucial for hippocampal and amygdala maturation, two brain structures necessary for shaping memory and emotional functions. It is thus critical to determine the impact of HFD exposure during these early developmental periods on memory and emotional processes. First, we show that perinatal HFD exposure (throughout gestation and lactation), leads to dendritic shrinkage of pyramidal neurons in the CA1 of the hippocampus but also in the basolateral amygdala (BLA) in adult rats. These results add to the growing literature indicating changes in hippocampal-dependent memory after perinatal HFD exposure. Regarding amygdala, perinatal HFD exposure specifically impairs odor aversion memory, a task highly dependent on BLA function, without affecting olfactory or malaise processing. These results are the first to show that perinatal HFD exposure impairs amygdala functions, at cellular and behavioral levels. Next, we investigated the cellular mechanisms underlying memory impairment induced by adolescent HFD consumption. We first show that HFD consumption from weaning to adulthood (covering adolescence) impairs long-term, but not short-term, object recognition memory (ORM) in novel context condition which was associated with higher circulating corticosterone and enhanced hippocampal endocannabinoid levels (anandamide in particular) in HFD-fed mice. Systemic post-training blockade of glucocorticoid receptors (GR) or cannabinoid receptors type 1 (CB1R) prevented HFD-induced memory deficits. These treatments also normalized training-induced c-Fos over-activation specifically in hippocampus in HFD group stressing the importance of this structure. Indeed, hippocampal CB1R deletion improved memory in HFD-fed mice. Moreover, we identified changes of in vivo hippocampal synaptic plasticity after training as a potential mechanism impaired by HFD in a CB1R-dependent manner. Finally, chemogenetic inhibition of hippocampal glutamatergic cells improved memory in HFD group similarly to CB1R deletion or blockade suggesting CB1R-dependent disinhibition of these neurons in HFD-fed mice. These results indicate that high-fat diet consumption during adolescence alters the hippocampal eCB system leading to impairment of hippocampal synaptic plasticity and deficit in recognition memory consolidation. Taken together, our results provide new evidences of how HFD consumption during early developmental periods exerts its deleterious effects on cognitive functions and identify the endocannabinoid system as a potential target for treating cognitive impairment associated with obesity.

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