Soutenance de thèse de Célia LAURENT

Dans son environnement naturel, un rongeur explore des lieux variés, riches en informations et s’y déplace. Ces environnements peuvent être complexes du fait de leur structure, comme des terriers composés de multiples galeries, de formes, de topologie et de reliefs divers. Mais la complexité d’un environnement peut également être liée aux comportements que l’animal peut adopter ou, des différents buts qu’il veut atteindre, en utilisant différentes trajectoires et stratégies. Nos travaux révèlent que l’activité électrophysiologique des cellules spatiales, telles que les cellules de direction, de grille et de lieu, représentent dans leur activité le type d’environnement dans lequel l’animal évolue et le comportement qu’il y adopte. Nos résultats montrent que la complexité d’un environnement composé de pièces connectées peut ainsi se refléter dans l’activité de certaines cellules du cortex rétrosplénial, qui développent une activité propre à chaque pièce : nous proposons qu’elles fournissent un cadre de référence local. En parallèle, des cellules maintiennent une activité stable entre toutes les pièces : nous proposons que ces dernières fournissent un cadre de référence global. En outre, les cellules de lieu hippocampiques, présentent une activité ancrée sur un cadre de référence local. De telles activités, ancrées sur différents cadres de référence, permettraient de former des représentations des pièces parallèlement à une représentation de l’environnement entier, ce qui rend possible un déplacement efficace dans des environnements connectés. Le cortex rétrosplénial, qui contient ces deux types d’activités, constituerait une structure clé de la navigation dans de tels environnements. Dans une étude comportementale de navigation vers un but, nous observons que les cellules de grille présentent une expansion des champs d’activités à proximité d’un but. Dans cette même tâche, les cellules de lieu présentent une hausse de l’activité au but. Mais lorsque la tâche comportementale se trouve légèrement modifiée, ces modulations de l’activité des cellules de grille et de lieu ne sont plus présentes (ou dans une moindre mesure), suggérant que les activités au but seraient dépendantes de la tâche comportementale et des stratégies de navigation qu’elle implique plutôt que de la présence même du but.

In its natural environment, a rodent explores and navigates diverse areas rich in cues. These environments can be complex due to their inherent structure, such as burrows, composed of multiple tunnels, with varying shapes, topologies, and terrains. However, the complexity of an environment can also be linked to the behaviors that animals may adopt, or to the different goals it aims to reach by using various trajectories and strategies. Our work reveals that the electrophysiological activity of spatial cells such as head direction, grid, and place cells reflect the type of environment in which the animal moves and the behavior it adopts. Our results show that the complexity of an environment composed of connected rooms can be reflected in the activity of certain cells of the retrosplenial cortex, which develop activity specific to each room: we propose that these cells provide a local reference frame. In parallel, some cells maintain stable activity across all rooms: we propose that these provide a global reference frame. In the hippocampus, place cells show activity anchored to a local reference frame. Such activities, anchored to different reference frames, would allow for the formation of room-specific representations alongside a global representation of the entire environment, enabling efficient navigation through connected spaces. The retrosplenial cortex, which contains both types of activities, may be a key structure for navigating such environments. In a behavioral study on goal-directed navigation, we observed that grid cells can expand their activity fields near a goal. In the same task, place cells show increased activity at the goal. However, these modulations of grid and place cell activity diminish or disappear when the behavioral task is slightly altered, suggesting that activity at the goal depends on the behavioral task and the navigation strategies it requires rather than on the mere presence of the goal itself.