: Mon travail de thèse a porté sur l’étude neurocomportementale des actions et des habitudes chez le Rat. En effet, lors d’un apprentissage opérant la réponse peut être acquise selon deux systèmes associatifs. Le premier dépend d’une représentation des conséquences de la réponse, le second d’une association plus « simple » entre le stimulus et la réponse. Un premier axe de recherche a consisté à étudier plusieurs paramètres du conditionnement, afin de déterminer leur influence sur le contrôle de la réponse instrumentale par un système plutôt que l’autre. Le deuxième axe de recherche a porté sur l’étude des substrats neuronaux impliqués dans l’acquisition et l’expression d’une action, par l’intermédiaire de techniques d’inactivation cérébrale et d’étude immuno-histochimique de l’expression génique de la protéine Fos. / Previous research has established that instrumental conditioning, in both primates and rats, is mediated by two concurrent associative systems. In early stages of training, instrumental response is thought to be mediated by an association between the action and the outcome (A-O). While training proceeds however, as the response becomes less sensible to the outcome value, it is conceived as being mediated by an association between thestimulus and the response (S-R). Recent evidences suggest that the both systems operate in tandem and/or competition from the beginning of training. This work aimed at studying the mechanisms that coordinate the control of the instrumental response by the goal-directedsystem or the habit system. A first batch of results indicates no effect of the amount of training sessions on the goal-directed nature of the conditioned instrumental response. Indeed,the outcome devaluations by CTA or selective satiety reduced the instrumental performances,independently of the training procedure applied. The instrumental responses resulting from our 3 training procedures depend of an actualized representation of their outcomes. A secondbatch of results indicates that information about the context of instrumental conditioning isincluded in the incentive representation of the outcome. Indeed, we observed no sensitivity tooutcome devaluation when devaluation occurred outside the training context. These results offer new original hypotheses about context encoding and the nature of instrumental responding. A third batch of experiments investigates the role of the prelimbic cortex in acquisition vs. expression of goal-directed instrumental behaviour, using reversible neuronal inactivation. The results show that the prelimbic cortex plays a transient but crucial role in theacquisition of goal-directed responding and that the A-O and S-R systems can operate in a competitive fashion early in training. Using ex-vivo imaging, a last batch of experiments aimed to study the temporal cerebral activation throughout instrumental training with a focuson prefrontal and striatal regions. Results show levels of Fos expression that vary with regions. At the beginning of conditioning, the density of Fos positive nuclei is high in the prefrontal regions. It decreases with training. Labelling is denser in the dorsomedial striatumthan in the dorsolateral striatum. The weak activation in the dorsolateral striatum appears consistent with the absence of habit. These data are in accordance with data of the literature concerning dynamics of activation in cortico-striatal circuits. Furthermore, they are in agreement with the suggestion that activity in the prelimbic cortex could promote the acquisition of goal-directed action by the induction of neuronal plasticity in the dorsal striatum.

Il existe différents types de mémoire chez l’homme et l’animal. Chez les mammifères, on distingue principalement une mémoire relationnelle/spatiale reposant sur l’hippocampe et le cortex préfrontal, et une mémoire procédurale/indicée dépendante du striatum. Lors de nouveaux apprentissages, ces systèmes interagissent de manière coopérative et/ou compétitive en fonction de la nature de la tâche. S’il est connu que les émotions négatives et le niveau d’entraînement modulent ces interactions, peu de travaux ont étudié le rôle des récompenses dans la sélection et l’utilisation de ces deux formes principales de mémoire. Nous avons utilisé deux versions du test de discrimination spatiale dans un labyrinthe en Y afin de d’évaluer la mémoire spatiale d’une part, et la mémoire procédurale d’autre part. Nos résultats montrent que la stimulation pharmacologique du système de récompense par auto-injection de morphine au niveau de l’aire tegmentale ventrale (ATV), perturbe de manière spécifique l’apprentissage spatial reposant sur le fonctionnement hippocampo-préfrontal Ce déficit spatial s’accompagne d’une forte réduction de l’activité du facteur de transcription CREB (cAMP Response Element Binding) au sein de ce réseau. Au contraire, l’apprentissage indicé est préservé et l’activation de CREB est potentialisée par l’utilisation d’une récompense pharmacologique (injections de morphine). Nous mettons en évidence que la suractivation de la voie PKA/CREB, dans le striatum dorsal, est la cause de l’interférence observée lors de la formation de la mémoire spatiale. De plus, la stimulation répétée du système de récompense par la drogue lors de l’acquisition d’une stratégie indicée entraîne une persistance de l’activité réverbérante de la voie PKA/CREB dans le striatum dorsal. Cette persistance peut être révélée par l’utilisation préférentielle d’une stratégie indicée dans une nouvelle tâche ambigüe, le test de compétition en piscine de Morris. L’ensemble de ce travail éclaire, grâce aux effets différentiels de récompenses sensorielles et pharmacologiques sur l’apprentissage, la compréhension des interactions dynamiques entre les systèmes de mémoire. De plus, il suggère que l’hyperassociativité persistante consécutive à l’usage de drogue est à l’origine de déficits de type déclaratifs qui pourraient jouer un rôle clé dans l’installation d’un comportement addictif. / There are different forms of memory proceeded in human’s and animal’s brain. At least two major systems can be defined. A spatial/declarative form of memory relies on the hippocampus and prefrontal cortex, and secondly, a more rigid, procedural/cued type of memory supported by striatal circuitry. Learning requires cooperative and/or competitive interactions between memory systems, depending on the nature of the task. It is well established that negative emotions and training modulate these interactions. However, little is known about the role of rewards on the selection and formation of these forms of memory.Using two versions (spatial or cue) of a Y-maze discrimination task, we show that drug reward, but not food reward, disrupts spatial learning while sparing the cued task. The spatial memory deficit relies on an decrease of CREB (cAMP Response Element Binding) activity within the hippocampus and the prefrontal cortex. Inhibition of the PKA/CREB signalling pathway restored spatial learning, suggesting that striatal overactivation of this pathway is responsible for the spatial memory deficit. The cued learning strategy elicits a strong CREB activitiy within the dorsal striatum which is further increased by morphine injections. We propose that drug-induced activation of the DA reward system induces abnormal reverberating activity of the PKA/CREB signalling pathway within the dorsal striatum, eventually leading to a preferential use of a striatum-dependent strategy during a new ambiguous learning task, the water maze competition task.In conclusion, our results points to a key role of rewards in the modulation of learning systems. Furthermore, we provide evidence that drug-induced striatal hyperactivity may underlie the declarative memory deficit reported here. This mechanism could represent an important early step toward the development of addictive behaviors by promoting conditioning to the detriment more flexible forms of memory.

La prise de décision est une capacité cognitive essentielle à l’adaptation de l’individu aux changements de son environnement, et résulte de l’intégration de processus émotionnels, motivationnels et exécutifs. Le contrôle de l’action nécessite notamment l’intégration de la représentation du but de l’action et les relations causales entre une action et ses conséquences. Ces processus sont dépendants de plusieurs circuits préfronto-striataux et des données récentes indiquent que le système dopaminergique serait un élément central de leur modulation. Par ailleurs, ces circuits pourraient également se développer tardivement au moment de l’adolescence. Mon travail de thèse s’est donc employé à déterminer, d’une part, l’implication de la voie dopaminergique mésocorticale dans le contrôle de l’action, et d’autre part, le développement de ce système et de ces processus cognitifs au moment de l’adolescence.En utilisant des procédures d’apprentissage instrumental permettant de dégrader la contingence instrumentale ou de dévaluer la récompense, nous avons mis en évidence que la perturbation du système dopaminergique au sein du cortex préfrontal médian altère la capacité des animaux à s’adapter à des changements des relations action-récompense, mais non à des changements de la valeur de celle-ci. Par la suite, nous avons montré que les processus de contrôle de l’action lors de changements des relations causales action-conséquence apparaissaient tardivement au cours de l’adolescence, en relation avec le développement de la voie dopaminergique mésocorticale. De plus, l’altération du système dopaminergique lors de l’adolescence modifie également le développement des processus de contrôle des réponses instrumentales. / Decision making is an essential cognitive ability which allows a correct adaptation to an ever changing environment. This function results from the integration of emotional, motivational and executive processes. In particular, action control requires the encoding of both action goal value and action-outcome causal relationships. Previous studies have established that these processes are dependent on activity within segregated prefronto-striatal circuits whom activity might be tightly modulated by dopamine. In addition, the neurobehavioral maturation of these processes is not well understood but may occur during adolescence. Therefore, the aim of this work was to determinate the role of the mesocortical dopamine pathway in action control and the maturation of these neurobiological and cognitive processes during adolescence.Using instrumental conditioning tasks, allowing us to manipulate selectively the action-outcome contingency or the value of the outcome, we have demonstrated that alteration of the mesocortical dopamine pathway disrupts animals’ adaptation to changes in action-outcome relationships but not to changes in the outcome value. Interestingly, we provided evidence for the emergence of these cognitive abilities during adolescence in association with the delayed maturation of the mesocortical dopamine pathway. Finally, the alteration of the dopamine system maturation during adolescence also disrupts the development of action control processes.

Cette thèse étudie le rôle des émotions morales dans le choix des agents lorsqu’ils font face à undilemme social. Lors des deux premiers chapitres, nous présentons une revue de littérature étendue, quimobilise des recherches en économie expérimentale, psychologie sociale et gestion des organisations, afin decerner comment les émotions morales, et en particulier la gratitude, influent sur la prise de décision des agentséconomiques. Dans le troisième chapitre, nous nous intéressons, à travers une revue des travaux en économiecomportementale, à l’intégration progressive du rôle des émotions dans les modèles économiques. Nousmontrons ainsi en quoi cette intégration, concomitante à l’apparition des modèles dits de « préférencessociales », permet de représenter de manière plus réaliste le processus de décision des agents, dans dessituations où les comportements économiques observés expérimentalement remettent en cause une visionégoïste et matérialiste des êtres humains. Dans le quatrième chapitre, nous présentons en détail le jeu du bienpublic, ainsi que les principaux résultats expérimentaux qui lui sont associés, pour mieux saisir en quoi ilconstitue un cadre propice à l’analyse formelle de l’influence des émotions morales. Enfin, notre travailaboutit, dans les cinquième et sixième chapitres, à l’élaboration d’un modèle original en économiecomportementale, qui vise à analyser comment l’émergence des émotions morales peut influencer, à la fois enstatique et en dynamique, le choix stratégique des individus dans le jeu du bien public et comment l’ajoutd’une phase de récompense peut renforcer la coopération entre les partenaires / This thesis studies the role of moral emotions in the decision making of agents when they face asocial dilemma. The first two chapters present a large literature review, which gathers research inexperimental economics, in social psychology and in the management of organizations, in order to delineatethe way moral emotions, and specifically gratitude, are able to influence the economical decision process. Inthe third chapter, through a review of works in the field of behavioral economics, we take an interest in theprogressive integration of moral emotions into economic modeling. We thus show how this integration, whichis concurrent with the emergence of social preferences models, allows agents' decision-making processes to berepresented in a more realistic way, in situations where the behaviors that are observed empirically challengean egoistic and materialistic vision of people. In chapter four, the public good game is presented in detail,along with the main experimental results associated with it, in order to understand why this game suits theformal analysis of moral emotions' influence. Finally, our work culminates in the development of an originalmodel in behavioral economics, during chapters five and six, which aims at assessing how the emergence ofmoral emotions can influence, both statically and dynamically, the strategic choice of individuals in the publicgood game, and how the introduction of a reward phase can promote cooperation and help individuals todevelop good interpersonal relationships.

Les ganglions de la base forment un ensemble de structures sous-corticales connues pour leur implication dans les processus sensori-moteurs, cognitifs et motivationnels. L’objectif de ce travail était d’approfondir le rôle des neurones du noyau subthalamique (NST), des neurones de projections et interneurones cholinergiques du striatum et des neurones du globus pallidus externe (GPe) dans la mise en place et l’exécution d’un comportement dans différents contextes motivationnels. Nous nous sommes intéressés à l’influence de l’effort et de la récompense sur l’activité de ces neurones grâce à une approche comportementale associée à des enregistrements extracellulaires unitaires chez le singe éveillé. L’influence de ces facteurs a été appréhendée dans une tâche visuo-motrice dans laquelle différents niveaux d’effort et de récompense étaient imposés à l’animal. Nos résultats comportementaux ont montré une prise en compte de la valeur des stimuli par les animaux. Les résultats électrophysiologiques obtenus montrent une implication de chacune des populations étudiées dans le traitement des informations relatives à l’effort et à la récompense. Ils suggèrent un rôle des neurones du NST, du striatum et du GPe respectivement dans la mise en place, l’exécution et l’évaluation de l’action sur la base de la valeur subjective de la récompense. Nos résultats apportent des informations nouvelles sur les substrats neurophysiologiques qui sous-tendent les processus motivationnels dans la circuiterie des ganglions de la base. / The basal ganglia form a set of subcortical structures known to be involved in sensorimotor, cognitive and motivational processes. The aim of this work was to study the role of the subthalamic nucleus (STN) neurons, the cholinergic interneurons and the projection neurons of the striatum and the neurons of the external part of the globus pallidus (GPe) in the establishment and the execution of a behavior under different motivational contexts. We examined the influence of effort and reward on the activity of these neurons with a behavioral approach combined with extracellular recordings in awake monkeys. The influence of these factors has been investigated in a visuo-motor task in which different levels of effort and reward were imposed on the animal. Our behavioral results showed a consideration of the value of the visual stimuli by the animals. Electrophysiological results showed an implication of each of the neuronal populations studied in the encoding of force and reward related information. These data suggest a role of STN, striatum and GPe in the establishment, the execution and the update of the benefit of the action based on subjective reward value. Our results bring out new features on the neurophysiological substrates underlying motivational processes in basal ganglia circuitry.

Au quotidien, notre attention sélective nous permet de sélectionner les informations pertinentes au regard de notre tâche et d'ignorer celles qui ne le sont pas, afin de maintenir un comportement cohérent avec nos buts. Néanmoins, dans certaines situations, un stimulus complètement non-pertinent peut capturer notre attention contre notre volonté et, de ce fait, produire un phénomène de distraction. La distraction a initialement été considérée comme essentiellement dépendante de la saillance perceptive des distracteurs. Cependant, de récentes études ont mis en évidence que les stimuli associés à l'obtention d'une récompense (i.e., disposant d'une histoire de récompense) sont également susceptibles de produire des effets de distraction particulièrement robustes et persistants (indépendamment de leur pertinence pour la tâche en cours et de leur saillance perceptive). Parallèlement, tout un autre champ de recherche a été consacré à l’étude du contrôle attentionnel qui peut être mis en place afin de prévenir une distraction par des stimuli visuellement saillants. Cependant, à ce jour, très peu de travaux ont tenté de manipuler la qualité du contrôle attentionnel qui peut être instauré pour éviter la distraction par des stimulus associés à une récompense. L'objectif de notre travail était donc de déterminer si, et si oui, dans quelles conditions, ces distracteurs pouvaient être ignorés efficacement ou, au contraire, pouvaient résister au contrôle attentionnel. Dans sept études, nous avons associé des stimuli visuels initialement neutres à une récompense (monétaire ou sociale) afin d’étudier leur impact sur les performances lorsqu’ils apparaissaient comme distracteurs dans des tâches recherche visuelle. Nous avons manipulé la qualité du contrôle attentionnel en faisant varier les contraintes perceptives (i.e., charge perceptive : Études 1 et 2), cognitives (i.e., charge cognitive : Étude 3) ou sensorielles (i.e., dégradation sensorielle : Études 4-7) imposées par la tâche. Nous avons mis en évidence que l'interférence provoquée par un distracteur associé à une forte récompense monétaire, contrairement à celle provoquée par des distracteurs uniquement saillants, peut résister à l'augmentation de la charge perceptive (Étude 1). L'analyse des potentiels cérébraux évoqués par ces distracteurs (Etude 2) suggère que cet effet puisse résulter d’une capture attentionnelle (N2pc) accrue en charge perceptive faible et d’une suppression attentionnelle (Pd) moins efficace en charge perceptive forte pour ces distracteurs. Contrairement à nos attentes, aucun effet de la récompense n'a été observé dans l’étude manipulant la charge cognitive (Étude 3), nous conduisant à proposer que notre manipulation ait pu drainer les ressources cognitives nécessaires à l'apprentissage de l’association distracteur-récompense. Ensuite, nous avons montré que l'augmentation de la pression temporelle (Étude 4-5), réputée pour favoriser la sélection précoce d'une cible, peut au contraire, dans certaines conditions, entrainer une plus grande difficulté à ignorer les distracteurs. Pour autant, dans ces conditions, le simple fait que des distracteurs récompensés puissent apparaître semble impacter encore plus négativement la sélection d'une cible que la pression temporelle elle-même. Enfin, nos deux dernières études (Études 6-7) ont mobilisé un cadre expérimental plus écologique, impliquant la recherche de cibles dans des photographies de scènes routières prises du point de vue d’un conducteur d’automobile et l’apparition de distracteurs récompensés sur l’écran d’un smartphone présent dans l’habitacle. Nous avons mis en évidence que la dégradation sensorielle de la cible (via une augmentation de l'intensité du brouillard) entraine une distraction plus importante pour des distracteurs associés à une récompense sociale, en particulier pour les personnes présentant un niveau élevé de FoMO (Fear of Missing Out ; peur de manquer une expérience sociale). [...] / In our daily activities, selective attention allow us to select task-relevant information among irrelevant ones, in order to maintain consistent, goal-directed behavior. However, sometimes, a completely irrelevant stimulus can capture our attention against our will and, as a result, produce a distraction phenomenon. Distraction was initially considered to be essentially dependent on the perceptual salience of the distractors. Nevertheless, recent studies have shown that stimuli associated with reward outcome (i.e., with a reward history) are also likely to produce particularly robust and persistent distraction effects (regardless of their relevance to the task at hand and their perceptual salience). Alongside, a large body of works has been devoted to the study of attentional control, which could prevent distraction by perceptually salient distractors. However, to date, very little work has attempted to manipulate the quality of the attentional control that could be implemented to avoid distraction by reward history. The objective of our work was therefore to determine whether, and if so, under what conditions, reward-distractors could be ignored or, on the contrary, could resist attentional control. Seven studies were conducted with neutral visual stimuli associated with (monetary or social) reward outcome, in order to investigate how they could affect task performance when they appeared as distractors in visual search tasks. Attentional control was manipulated by varying the perceptual (i.e., perceptual load: Studies 1 and 2), cognitive (i.e., cognitive load: Study 3) or sensory (i.e., sensory degradation: Studies 4-7) demands imposed by the task. We have shown that high-reward distractor interference resists to perceptual load increase, unlike that caused by only salient distractor (Study 1). Our event-related potentials study (Study 2) suggests that this effect may be due to an enhanced attentional capture (N2pc) under low perceptual load and by a less effective attentional suppression (Pd) under high perceptual load for high-reward distractors. Next, contrary to our expectations, no effect of reward history was observed when manipulating cognitive load (Study 3), leading us to propose that our manipulation could have drained the cognitive resources necessary to learn the distractor-reward association. Then, we have shown that the increase in time pressure (Studies 4-5), known to promote the early selection of relevant targets, could also enhanced the difficulty to ignore distractors under some circumstances. Nevertheless, in these conditions, the mere fact that rewarded distractors may appear seems to increase the difficulty to ignore the distractors, more than the time pressure itself. Finally, our last two studies (Studies 6-7) mobilized a more ecological visual search task, involving pictures of driving situations taken from a driver point-of-view, in which reward distractors were displayed on the screen of a smartphone in the vehicle cabin. The sensory degradation of the target (achieved by increasing the fog density outside the car) has led to greater distraction for distractors paired with a social reward, especially for people with a high level of FoMO (Fear of Missing Out; that is, the pervasive apprehension that others might be having rewarding social experiences from which one is absent). These results are discussed in the light of the literature on distraction by reward history and attentional control, in order to integrate the reward history into these models. Moreover, our observations are discussed under the scope of applied researches that focused on driver distraction, in which our work has a particular resonance.

Le besoin et le désir sont parfois dissociés (discordance), parfois associés (concordance). En effet, le besoin est lié à la privation et, parmi d’autres régions du cerveau, l’hypothalamus et l’insula jouent un rôle central dans l’émanation et la représentation des états de besoin internes de l’organisme, et le niveau de sérotonine semble indiquer les états de privation ou de satiation. Le désir quant à lui est lié à la prédiction de récompense. Cette dernière contrôle davantage le comportement, car elle active les régions centrales de la dopamine : l’aire tegmentale ventrale (VTA) et le nucleus accumbens (NAcc). Cela dit, l’interaction et la différence entre besoin et désir en termes de fonctionnement cérébral ne sont pas si définies, et on ne sait pas vraiment pourquoi parfois il y a concordance et parfois discordance. Ainsi, la première étude de cette thèse consistait à examiner le patron d’activation cérébrale lié à la perception des stimuli physiologiques et sociaux dont on a besoin, et leurs liens avec la sérotonine. La deuxième étude s’est attelée à comparer les patrons d’activation cérébrale liés à la perception des stimuli liés au besoin, en l’absence de désir ; et celle des stimuli liés au désir en l’absence de besoin. Pour répondre aux deux questions soulevées par ces deux premières études, nous avons utilisé des méta-analyses d’imageries cérébrales fonctionnelles. Nous avons trouvé que les besoins physiologiques et sociaux ont un patron d’activation commun au niveau de l’insula mi-postérieure, de la portion pré-limbique du cortex cingulaire antérieur, et du noyau caudé. De plus, ce patron d’activation commun possède une forte corrélation avec le récepteur 5HT4 parmi les récepteurs de la sérotonine. La deuxième étude a montré que le besoin semble davantage impliquer l’insula mi-postérieure, et que le désir implique les régions de la dopamine, notamment le VTA et le NAcc. Ceci suggère que le besoin dirige le choix et octroie la valeur aux stimuli via la prédiction des états internes ; tandis que le désir dirige le choix et octroie la valeur aux stimuli via la prédiction de récompense. Cette étude montre que ces deux types de valeurs sont indépendants, démontrant que le besoin et le désir peuvent arriver séparément (discordance). Toutefois, ces deux études n’expliquent pas l’effet sous-jacent du besoin, par lequel il amplifie le désir, le plaisir, etc. Le besoin est lié à la tendance qu’ont les êtres vivants à occuper des états préférés afin de réduire l’entropie. Dans la troisième étude, nous avons utilisé des méthodes computationnelles ; et trouvé que la tendance d’occuper les états préférés est influencée par les états de besoin, indépendamment de la prédiction de récompense ; et que l’entropie est largement réduite en présence d’une récompense menant à l’état préféré qu’en son absence. En effet, l’entropie signifie l’incertitude sur quel état occuper et la précision signifie l’inverse de l’entropie. Comme la dopamine signale le précision qu’une séquence d’événement (policy) mène à la récompense on peut comprendre l’amplification du désir par le besoin : le besoin amplifie le désir si, et seulement si, on est en face d’un stimulus qui signale la précision que la séquence d’événement mène à la récompense, et que cette récompense est la même celle qui réduit l’entropie en menant vers l’état préféré. En ce sens, le besoin et le désir sont en concordance lorsque le stimulus qui mène à l’état préféré est également la récompense prédite, c’est-à-dire celle à laquelle mène la policy. / Needing and wanting are sometimes dissociated and sometimes associated. Indeed, needing is related to deprivation, and among other brain regions, the hypothalamus and insula play a central role in the emanation and representation of need states, and serotonin levels seem to encode how deprived or satiated one is. Wanting is linked to reward prediction which has more power on behavioral activation than need states. This is due to the fact that reward predicting cues elicit activity within the mesolimbic dopamine circuitry, especially the ventral tegmental area (VTA) and the nucleus accumbens (NAcc). That being said, the interaction and the difference between needing and wanting as of how the brain works is not fully known, and we can't quite explain why sometimes they are associated and some other times dissociated. Hence, our first study looked at the brain activation pattern that is common for the perception of physiologically and socially needed stimuli, and the relation between such a common activation pattern and serotonin in the brain. The second study set out to compare the brain activation patterns of the perception of needed stimuli, in absence of wanting, and that of wanted stimuli in the absence of needing. Using functional brain imaging meta-analyses to answer those questions, we found that psychologically and socially needed stimuli have common activation patterns that peaked at the mid-posterior insula, the prelimbic anterior cingulate cortex, and the caudate nucleus. This common pattern has a strong correlation with the 5HT4 serotonin receptor. The second study showed that needing seems to more consistently activate the mid-posterior insula, whereas wanting more consistently activates dopaminergic regions, especially the VTA and NAcc. This suggests that needing directs choice and assigns value to stimuli via interoceptive prediction; while wanting directs choice and assigns value to stimuli based on reward prediction. The fact that we found these two types of values ​​to be independent shows that needing and wanting can occur separately (they can be dissociated). However, the first two studies do not explain what the underlying effect of needing is and how such an effect amplifies wanting, liking, etc. Indeed, needing is related to the tendency of living creatures to occupy preferred states in order to reduce entropy. In the third study, using computational methods, we found that this tendency to occupy preferred states is influenced by need states, independently of reward prediction, and that the presence of a reward leading to the preferred state reduces entropy when need states increase; compared to no reward. As entropy means the uncertainty on which state to occupy, and precision is the inverse of entropy, this result means that need can amplify wanting: it suffices to consider that the prediction of reward triggers dopamine which signals the precision (certainty or confidence) that the policy will lead to reward. It is in this sense that need amplifies wanting if, and only if, there is a cue that signals such precision. In other words, needing amplifies wanting if the reward that leads to the preferred state is the same as the one to which the policy specified by the precision leads to. Otherwise there will be discrepancy, and needing and wanting will happen independently.

Mémoire de maîtrise présenté en vue de l'obtention de la maîtrise en psychologie (M. Sc) / L'humeur, en tant qu’élément central dans notre perception du monde, englobe diverses émotions et affecte grandement le bien-être mental et physiologique. Une régulation efficace de l'humeur est vitale pour un fonctionnement quotidien normal et tout dérèglement peut mener à des troubles psychologiques majeurs comme la dépression. Au niveau cérébral, le système de récompense, en particulier le cortex préfrontal dorsolatéral gauche (CPFdl) et ses projections dopaminergiques, joue un rôle central dans la régulation de l'humeur et du plaisir. De nombreuses recherches montrent maintenant que l’écoute de la musique influence notre humeur, en agissant sur le système de récompense. En outre, la stimulation magnétique transcrânienne répétitive excitatrice (SMTr) ciblant le CPFdl gauche a donné des résultats prometteurs en modifiant l'humeur et l'activité du système de récompense, ainsi qu'en modulant le plaisir perçu et la motivation pendant l'écoute de la musique en augmentant l'excitabilité et la plasticité corticales. Cependant, les études existantes sur l'impact de la SMTr sur l'humeur des personnes en bonne santé aboutissent à des résultats contradictoires, et l'effet conjoint de la SMTr et de la musique sur l'humeur reste inexploré. Cette étude vise donc à déterminer si la SMTr excitatrice peut augmenter les effets de la musique sur l'humeur chez des volontaires sains. Plus précisément, nous souhaitons valider l'impact de la musique, de la SMTr et de leur application combinée sur l'humeur des participants. Vingt-quatre participants ont suivi quatre sessions expérimentales, comprenant soit la SMTr seule, l’écoute de la musique seule, la SMTr associée à l’écoute de la musique, ou les conditions placebo/sham. L'humeur des participants a été évaluée à l'aide d'un questionnaire sur l'humeur et d'enregistrements de l'activité électrodermale (EDA) avant et après les stimuli. Les résultats ont révélé une amélioration significative de l'humeur générale et de l'humeur positive, ainsi qu'une diminution significative de l'humeur négative au cours de la séance de musique seule, ce qui indique l'efficacité de la musique en tant qu'intervention pour améliorer l'humeur. À l'inverse, la séance de SMTr seule a entraîné une diminution de l'humeur positive et une augmentation de l'humeur négative, ce qui suggère un effet négatif potentiel de la SMTr sur l'humeur. . Dans la session SMTr + musique, on a observé une tendance à l'amélioration de l'humeur, ce que nous interprétons comme le fait que l'application de la SMTr sur le CPFdl gauche a entrainé une baisse de l'humeur, tandis que l'écoute de la musique contrecarrait cet effet en induisant une humeur positive et en réduisant l'humeur négative.En conclusion, les résultats de cette étude soulignent le potentiel de la musique en tant qu'intervention visant à améliorer l'humeur. En outre, les résultats suggèrent que la SMTr excitatrice ciblant le CPFdl gauche peut entraîner une baisse de l'humeur. Il est nécessaire de poursuivre les recherches dans ce domaine, notamment en explorant d'autres combinaisons de stimuli, telles que la SMTr excitatrice sur le CPFdl droit associée à la musique, afin de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents et d'optimiser l'utilisation de ces interventions pour la régulation de l'humeur. Ces recherches supplémentaires permettront de mieux comprendre la modulation de l'humeur et d'améliorer l'efficacité des interventions dans ce domaine. / Mood, as a central element in our perception of the world, encompasses a variety of emotions and greatly affects mental and physiological well-being. Effective mood regulation is vital for normal daily functioning, and any disruption can lead to major psychological disorders such as depression. At the cerebral level, the reward system, in particular, the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) and its dopaminergic projections, plays a central role in regulating mood and pleasure. A large body of research now shows that listening to music influences our mood, by affecting the reward system. In addition, excitatory repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) targeting the left DLPFC has shown promising results in altering mood and the reward system activity, as well as modulating perceived pleasure and motivation during music listening by increasing cortical excitability and plasticity. However, existing studies on the impact of rTMS on mood in healthy individuals yield conflicting results, and the joint effect of rTMS and music on mood remains unexplored. This study aims to determine whether excitatory rTMS can enhance the effects of music on mood in healthy volunteers. More specifically, we aim to validate the impact of music, rTMS, and their combined application on participants' mood. Twenty-four participants completed four experimental sessions, comprising either rTMS alone, listening to music alone, rTMS + music, or placebo/sham conditions. Participants' mood was assessed using a mood questionnaire and electrodermal activity (EDA) recordings before and after the stimuli. Results revealed a significant improvement in overall mood and positive mood, as well as a significant decrease in negative mood during the music-only session, indicating the effectiveness of music as a mood-enhancing intervention. Conversely, the rTMS session alone resulted in a decrease in positive mood and an increase in negative mood, suggesting a potential negative effect of rTMS on mood. In rTMS + music session, there was a trend in mood improvement, which we interpret as meaning that applying rTMS to the left DLPFC resulted in a decrease in the mood while listening to music counteracted this effect by inducing positive mood and reducing negative mood. In conclusion, the results of this study underline the potential of music as a mood-enhancing intervention. In addition, the results suggest that excitatory rTMS targeting the left DLPFC may lead to a decrease in mood. Further research in this area is necessary, including exploring alternative combinations of stimuli, such as excitatory rTMS on the right DLPFC in conjunction with music to better understand the underlying mechanisms and optimize the use of these interventions for mood regulation. This additional research will contribute to a more comprehensive understanding of mood modulation and enhance the effectiveness of interventions in this field.

Les problèmes de toxicomanie sont très communs chez les schizophrènes. L’administration chronique d’antipsychotiques pourrait être impliquée dans cette cooccurrence en induisant une hypersensibilisation du système dopaminergique. Précédemment, nous avons démontré chez le rat qu’un traitement continu (via une mini-pompe osmotique sous-cutanée), et non pas intermittent (via des injections journalières sous-cutanées), avec l’halopéridol a augmenté la capacité de l’amphétamine à potentialiser un comportement de recherche de récompense. Dans cette étude, nous avons étudié les effets d’un antipsychotique atypique soit l’olanzapine comparé à l’halopéridol. Un traitement continu avec l’halopéridol, et non pas l’olanzapine, a augmenté la capacité de l’amphétamine de potentialiser la poursuite d’une récompense conditionnée (lumière/son préalablement associés à l’eau). De plus, un traitement continu avec l’halopéridol a augmenté l’induction par l’amphétamine de l’activité locomotrice et l’expression d’ARNm pour le c-fos (marqueur fonctionnel d’activité cellulaire) dans le caudé-putamen. Donc, un traitement continu avec un antipsychotique typique, et non pas atypique, a augmenté les caractéristiques motivationnelles attribuées à un stimulus neutre. Ceci est potentiellement lié à au développement d’un état de sensibilisation comportementale aux effets de l’amphétamine et à une augmentation de la capacité de l’amphétamine de susciter la modulation de l’activité du caudé-putamen. Ainsi, un antipsychotique typique tel que l’halopéridol semble modifier les circuits de la récompense de façon à contribuer à des comportements caractérisés par une recherche et une consommation de drogues d’abus alors qu’un antipsychotique atypique tel que l’olanzapine aurait moins tendance à le faire. Nous suggérons que les antipsychotiques atypiques pourraient être une meilleure option chez les patients schizophrènes à risque d’avoir un trouble de consommation de drogues d’abus ou de toxicomanie. / Substance abuse problems are excessively common in schizophrenia. Chronic antipsychotic treatment might be involved in this co-morbidity by inducing supersensitivity in the brain’s dopamine system. We have shown previously in the rat that continuous (via osmotic subcutaneous minipump), but not intermittent (via daily subcutaneous injection), treatment with haloperidol potentiates the ability of amphetamine to enhance the pursuit of a conditioned reward. Here, we assessed the effects of the atypical antipsychotic olanzapine. Continuous treatment with haloperidol, but not with olanzapine, enhanced the capacity of amphetamine to potentiate the pursuit of a conditioned reward (a light-tone stimulus previously paired with water). In addition, continuous haloperidol treatment augmented both amphetamine-induced locomotion and striatal c-fos mRNA expression. These effects were either absent or less pronounced following continuous olanzapine treatment. Thus, continuous treatment with a typical, but not with an atypical, antipsychotic enhanced the incentive motivational properties of a reward cue, and this was potentially linked to the development of behavioural supersensitivity to amphetamine and to a greater ability of amphetamine to engage the caudate-putamen. Thus, a typical antipsychotic like haloperidol appears to modify the brain’s reward system in ways that could contribute to drug-seeking and drug-taking behaviour, but an atypical antipsychotic like olanzapine might be less likely to do so. We suggest that atypical antipsychotics might be a preferential option in schizophrenic patients at risk for drug abuse or addiction.

La voie mésocorticolimbique est constitutée d’un ensemble d’éléments nerveux issus de l’aire tegmentaire ventrale mésencéphalique et projettant vers des régions corticales et sous-corticales. Les neurones à dopamine (DA) qui en font partie modulent plusieurs fonctions cognitives dont l’attention, l’apprentissage et la récompense. L’activité nerveuse des cellules à DA augmente lorsque l’organisme anticipe et reçoit une récompense, ainsi qu’au cours de la phase d’apprentissage des comportements d’appétence. Or, si l’activité dopaminergique de la voie mésocorticolimbique est désordonnée, voire aberrante, des stimuli neutres deviennent saillants et prennent une signification erronée. Cette anomalie fonctionnelle du système dopaminergique pourrait être à l’origine des symptômes psychotiques observés dans la schizophrénie. Cette hypothèse est renforcée par le fait que les médicaments antipsychotiques efficaces ont tous une activité antagoniste aux récepteurs à DA de type 2 (D2); les antipsychotiques dits classiques (i.e. halopéridole) possèdent une forte affinité pour les récepteurs D2 tandis que les antipsychotiques dits atypiques (i.e. clozapine) présentent une plus forte affinité pour les récepteurs à sérotonine de type 2a (5-HT2a) que pour les récepteurs D2. Les antipsychotiques atypiques semblent plus efficaces contre les symptômes négatifs (i.e. anhédonie) de la schizophrénie et induisent moins d’effets moteurs extrapyramidaux et de dysphorie que les antipsychotiques classiques. Il a été proposé que l’efficacité des antipsychotiques atypiques soit expliqué par leur double action antagoniste aux récepteurs 5-HT2a et D2. Afin de mieux comprendre les mécanismes de ces médicaments, nous avons étudié leurs effets sur la récompense en utilisant le modèle d’autostimulation intracérébrale (ASI) chez le rongeur. Le but de la première étude était d’évaluer l’effet d’un antagoniste sélectif des récepteurs 5-HT2a, le M100907, sur la récompense et sur l’atténuation de la récompense induite par l’halopéridole. L’hypothèse était que l’atténuation de la récompense induite par l’ajout du M100907 à l’halopéridole serait similaire à celle induite par la clozapine. Dans une seconde étude, l’effet sur la récompense d’un agoniste partiel aux récepteurs D2, l’OSU-6162, a été caractérisé sous deux conditions : i) en condition de base et ii) lorsque la neurotransmission dopaminergique est altérée par l’administration systémique de quinpirole, un agoniste des récepteurs D2/D3. Les hypothèses étaient que l’OSU-6162 i) atténuerait la récompense induite par la stimulation et ii) empêcherait l’atténuation et la facilitation de la récompense induites par le quinpirole. Les données obtenues montrent que le M100907 n’altère pas la récompense par lui-même mais réduit l’atténuation de la récompense induite par l’halopéridole. La co-administration du M100907 et de l’halopéridole induit une atténuation de la récompense d’amplitude similaire à celle induite par la clozapine, ce qui suggère que l’activité antagoniste aux récepteurs 5-HT2a de la clozapine contribue à son efficacité. Les données de la seconde étude montrent que l’OSU-6162 atténue la récompense, de manière dose-dépendante, ainsi que la facilitation, mais pas l’atténuation de la récompense induite par le quinpirole. Cette dernière observation suggère que l’OSU-6162 agit comme un antagoniste fonctionnel aux récepteurs D2 post-synaptiques. Un ensemble de données suggèrent que le comportement d’ASI constitue un modèle valide permettant d’évaluer l’efficacité antipsychotique potentielle de nouvelles molécules. Le comportement d’ASI est atténué par les antipsychotiques cliniquement efficaces mais est peu ou pas modifié par des molécules dépourvues d’activité antipsychotique. Les données obtenues dans cette thèse permettent de supposer que l’OSU-6162 possède une activité antipsychotique de nature atypique, et cela sans altérer la neurotransmission sérotoninergique. / The mesocorticolimbic pathway is composed of neural elements that originate in the mesencephalic ventral tegmental area and project to cortical and sub-cortical areas. Dopamine (DA) neurons that constitute a major portion of this pathway play a role in several cognitive functions such as the attention, learning and reward. DA cell activity increases when the organism anticipates and receives a reward, as well as during the learning phase of appetitive behaviors. When dopaminergic impulse flow becomes aberrant, stimuli that should be considered as neurtral become salient and acquire an improper signification. This functional abnormality of the dopaminergic system underlies psychotic symptoms that are observed in schizophrenia. This hypothesis is reinforced by the fact that clinically effective antipsychotic drugs all display antagonism at the D2 sub-type of DA receptors. Classical antipsychotic drugs (i.e. haloperidol) possess a high affinity for D2 receptors while atypical antipsychotic drugs (i.e. clozapine) possess a higher affinity for type 2a (5-HT2a) serotonin receptors than for D2 receptors. Atypical antipsychotics seem more effective against negative symptoms (i.e. anhedonia) of schizophrenia and induce less extrapyramidal side effects and dysphoria than classical antipsychotics. It has been proposed that this efficacy of atypical antipsychotics is explained by their antagonistic action at both, the 5-HT2a and the D2 receptors. To better understand the mechanisms of actions of these drugs, we studied their effects on reward using the intracranial self-stimulation (ICSS) model in rodents. The aim of a first study was to evaluate the effect of a selective 5-HT2a receptor antagonist, M100907, on the reward, and on the reward attenuation induced by haloperidol. The hypothesis was that the reward attenuation induced by the addition of M100907 to haloperidol is similar to the reward attenuation induced by clozapine alone. In a second study, the effect on reward of a D2 receptor partial agonist, OSU-6162, was characterized under two conditions: i) a basal condition and ii) under a state of abnormal dopaminergic neurotransmission elicited by systemic administration of quinpirole, a D2/D3 agonist. The hypotheses were that OSU-6162 i) should attenuate stimulation-induced reward and ii) prevent quinpirole-induced reward attenuation and reward facilitation. Results showed that M100907, when give alone, did not alter reward; however when administered with haloperidol reduced the reward attenuation. Co-administration of M100907 and haloperidol induced a reward attenuation of a similar amplitude to that of clozapine, suggesting that 5-HT2a antagonism activity of this latter drug contributes to its effects on reward. Results from the second study showed that OSU-6162 dose-orderly attenuates reward and quinpirole-induced reward facilitation; however it did not reduce quinpirole-induced reward attenuation. This last observation suggests that OSU-6162 acts like a functional antagonist at post-synaptic D2 receptors. A large body of data suggests that the ICSS behavior constitutes a valid model to evaluate the antipsychotic potential of new compounds. ICSS behavior is attenuated by clinically effective antipsychotics is weakly, or not at all, altered by compounds without antipsychotic activity. Results obtained in this thesis allow us to predict that OSU-6162 possesses an antipsychotic activity that would be similar to that of atypical, without altering the serotonergic neurotransmission.