Programme code neural - Université Paris-Sud

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Symposium Satellite "Code Neural de la Mémoire"
organisé par le GDR Neuromem
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ème
Colloque de la Société des Neurosciences
Montpellier, 22 mai 2007, 13h30 – 19h00
Amphitheatrum Anatomicum
Faculté de Médecine Montpellier - Nîmes
2, rue École de Médecine, Montpellier
La conservation des souvenirs fait nécessairement appel à la capacité des unités
constitutives du cerveau, les neurones et leurs connexions, à stocker l'information. On
reconnaît maintenant que tout traitement d’information, même le plus élémentaire, doit être
réalisé par des populations de neurones formant des réseaux fonctionnels et dynamiques,
largement distribués dans différentes aires cérébrales. La description de ces réseaux doit
s'intéresser à leurs caractéristiques à la fois spatiales (quelles sont les structures concernées et
comment se distribue l'activité au sein de ces structures ?) et temporelles (comment évolue
l'activité de ces réseaux lors de l'apprentissage et de la consolidation des souvenirs ?). A un
niveau plus élémentaire, il est maintenant clairement établi que les codes neuronaux reposent,
au moins en partie, sur la modulation de la coopérativité entre neurones à l'intérieur de
populations neuronales spécifiques. Comment s'établit cette coopérativité ? Quelles sont les
règles de la plasticité de ces réseaux et de leur modulation ? Se pose aussi la question de la
nature du code lui-même. Quelles sont les relations entre les codes fréquentiels (les
augmentations et diminutions de décharge) et temporels (par exemple, les activités
synchronisées entre neurones) ? Les activités de base, dites de bruit, jouent-elles un rôle dans
le codage de l'information ? Quelles sont les relations entre l'activité des neurones et les
grands rythmes du cerveau ? Cette liste non exhaustive des questions que pose la nature du
codage de l'information mnésique illustre bien la complexité des mécanismes inventés par la
nature pour nous permettre de nous abstraire du présent et naviguer dans le temps.
L'objectif du workshop sera de faire un état des lieux aussi actuel que possible sur
certaines de ces questions. L'inscription est gratuite mais obligatoire, par simple courriel
auprès de Nicole El Massioui (nic[email protected]). Compte tenu du nombre limité
de places dans la salle, les premiers inscrits seront les premiers servis! Date limite
d'inscription : 15 avril 2007.

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PROGRAMME
12h20 – 13h30 Accueil
13h30 – 13h40 Bruno Poucet : Introduction
Modérateurs : Jean-Marc Edeline et Rémi Gervais
13h40 – 14h05 Alexa Riehle : La complémentarité du codage par le taux de décharge et du
codage temporel
14h05 – 14h20 Nina Deisig, Martin Giurfa & Jean-Christophe Sandoz : Codage nerveux des
mélanges olfactifs dans le cerveau de l’abeille Apis mellifera
14h20 – 14h35 Chloé Huetz & Jean-Marc Edeline : Codage de stimuli naturels par
l’organisation temporelle des décharges neuronales
14h35 – 14h50 Julie Chapuis, Belkacem Messaoudi, Rémi Gervais & Nadine Ravel: La
synchronisation neuronale au sein d’un réseau de structures cérébrales
distribuées : une solution pour la représentation d’objet en mémoire ?
14h50 – 15h05 Emmanuel Procyk : Codage neuronal des erreurs de prédiction dans le cortex
cingulaire antérieur
15h05 – 15h20 Michaël Zugaro, Lénaïc Monconduit & György Buzsáki : Mécanismes du
codage temporel dans l'hippocampe
Modérateurs : Martin Giurfa et Laure Rondi-Reig
15h20 – 15h45 Francesca Sargolini, Marianne Fyhn, Torkel Hafting, Bruce McNaughton,
Menno Witter, May-Britt Moser & Edvard Moser : Grid cells et représentation
de l’espace
15h45 – 16h00 Bruno Poucet, Vincent Hok, Pierre-Pascal Lenck-Santini & Etienne Save :
Propriétés du codage hippocampique et cortical des informations spatiales lors des
comportements de navigation
16h00 – 16h15 Sylvia Wirth, Anne Smith & Wendy Suzuki : La sélectivité des neurones de
l’hippocampe chez le singe reflète les stratégies comportementales
d’apprentissage
16h15 – 16h45 Pause - café
16h45 – 17h00 Cyril Herry & Andreas Lüthi : Encodage de l’extinction de la peur conditionnée
dans les circuits neuronaux de l’amygdale basale
17h00 – 17h15 Valérie Doyère, Jacek Debiec, Glenn Schafe & Joseph LeDoux : Encodage
synaptique pour une représentation émotionnelle sélective dans l’amygdale
latérale

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Modérateurs : Aline Marighetto et Etienne Save
17h15 – 17h40 Isabelle Mansuy : Molecular candidates for controlling the efficacy of synaptic
circuits in learning and memory
17h40 – 17h55 Stéphanie Daumas, J Sandin J, G Chen, KS Chen, J Tulloch, SJ Martin, A
Justice, D Games, SB Freedman & RGM Morris : Faster forgetting and
impaired spatial learning in the PDAPP mouse: deficit in memory retrieval
associated with maximal proactive interference
17h55 – 18h10 Bruno Bontempi : Implication fonctionnelle de l’interface hippocampo-corticale
dans la formation et la stabilisation des souvenirs
18h10 – 18h25 Susan Sara, Oxana Eschenko & W Ramadan : Memory consolidation during
sleep: Learning- related increase in cortical spindles, hippocampal ripples and
locus coeruleus activity
18h25 – 19h00 Serge Laroche & Bruno Poucet : Discussion et conclusions

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La complémentarité du codage par le taux de décharge et du codage temporel
Alexa Riehle
Institut de Neurosciences Cognitives de la Méditerranée, CNRS – Université Aix-Marseille II,
Marseille
Il y a un large consensus sur le fait que les fonctions perceptives et motrices sont basées sur des
processus distribués où les neurones n'agissent pas isolément, mais s'organisent plutôt en groupes
fonctionnels ("assemblées de neurones"). Mais, il n'y a pas de consensus sur la dynamique interne de
cette organisation. Généralement, ces fonctions sont supposées se refléter dans des changements de
l'activité neuronale ("le codage par le taux de décharge"). Cependant, un autre concept ("le codage
temporel") propose que le traitement de l'information cortical est également représenté par des
changements de la coordination temporelle précise de l'apparition des potentiels d'action des neurones,
membres des assemblées. Bien que ces deux stratégies ne s'excluent pas, elles sont théoriquement
indépendantes. Les assemblées de neurones, définies comme des unités fonctionnelles et dynamiques,
se caractérisent donc par la synchronie ou une autre organisation spatio-temporelle précise de leur
décharge. Elles pourraient être à l'origine d'une représentation neuronale où chaque neurone
participerait, successivement, à des groupes fonctionnels différents. En d'autres termes, les neurones
s'organiseraient en groupes fonctionnels selon les besoins, temporaires, d'un traitement spécifique de
l'information. En conséquence, les interactions entre neurones doivent être flexibles et temporairement
limitées et, plus particulièrement, doivent être modifiables en fonction de la nature des processus
perceptifs et moteurs nécessaires à l'accomplissement d'un acte comportemental. Le concept
d'assemblées de cellules – et donc d'un codage temporel - utilise la synchronisation comme une
dimension de plus. Il ne s'agit pas d'une alternative, mais d'un complément au traitement qui utilise le
changement de l'activité neuronale. La combinaison de ces deux stratégies différentes de traitement
permet de tirer beaucoup plus d'informations d'un seul pattern d'activité neuronale et, de ce fait,
d'augmenter la dynamique, la flexibilité et la force représentationnelle d'un système distribué tel qu'est
le cortex cérébral.

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Codage nerveux des mélanges olfactifs dans le cerveau de l’abeille Apis mellifera
Nina Deisig, Martin Giurfa & Jean-Christophe Sandoz
Centre de Recherches sur la Cognition Animale, CNRS - Université Paul Sabatier, UMR 5169,
118 Route de Narbonne, 31062 Toulouse cedex 4. Email : [email protected]
Le fonctionnement du système nerveux olfactif montre une remarquable conservation des insectes
jusqu’aux vertébrés supérieurs. Ainsi, le premier relais nerveux olfactif (lobe antennaire chez l’insecte
et bulbe olfactif chez le vertébré) est constitué dans les deux cas de sous-unités anatomiques
fonctionnelles appelées glomérules, représentant des aires de contact synaptique entre différentes
populations neuronales impliquées dans le traitement olfactif. On sait à présent que les odeurs sont
codées dans le cerveau par des motifs spatiotemporels combinatoires d’activité de ces glomérules. Par
la relative simplicité numérique du lobe antennaire de l’abeille (160 glomérules contre des milliers
chez les vertébrés), et l’accessibilité de son cerveau aux techniques d’imagerie calcique in vivo, cet
insecte s’est révélé comme un modèle de choix pour l’étude du code nerveux olfactif. Ainsi, le codage
nerveux de nombreuses odeurs simples, différant par leur structure chimique (groupe fonctionnel,
chaîne carbonée), a pu être cartographié précisément au niveau de glomérules clairement identifiés.
Cependant, les stimuli naturels que les abeilles rencontrent lors du butinage sont des mélanges de
nombreux composés. Comment le système nerveux code-t-il des mélanges olfactifs complexes par
rapport au codage des odeurs élémentaires ? Grâce à l’imagerie calcique in vivo, appliquée avec deux
types de marquages révélant respectivement l’entrée sensorielle du lobe (neurones sensoriels) et la
sortie traitée par celui-ci (neurones de projection), nous avons évalué les règles sous-tendant le
traitement nerveux des mélanges olfactifs. Quatre odeurs simples et tous leurs mélanges binaires,
ternaires et quaternaire ont été présentés aux abeilles et les réponses nerveuses ont été enregistrées au
niveau du lobe antennaire. Les résultats montrent une saturation rapide de l’intensité de la réponse
glomérulaire avec le nombre de composés du mélange, sous l’action d’un système de ‘contrôle de
gain’ prévenant la saturation du système olfactif. Par ailleurs, nous montrons que la représentation
d’un mélange peut être prédite sur la base des signaux obtenus avec chacun des composants
individuels, ce qui confirme que le codage d’un mélange olfactif obéit à des règles élémentaires
postulant qu’un stimulus composé conserve l’information de ses composants. Dans leur
comportement, les abeilles semblent cependant traiter certains mélanges olfactifs comme ayant des
propriétés uniques, au-delà de celles des composants (traitement configural). Nous pensons donc
retrouver un traitement configural des mélanges dans les centres supérieurs du cerveau, comme les
corps pédonculés, véritables centres multimodaux impliqués dans les apprentissages complexes.