Role of the prefrontal cortex in the selection of innate fear responses

Rôle du cortex préfrontal dans la sélection des réponses de peur innée Face à un danger, les mammifères présentent un éventail de réponses de peur comprenant le freezing, la fuite, le saut ou le combat. Cet éventail de réponses défensives, fortement conservées entre espèces, a probablement été acquis par transmission sociale observationnelle ou apprentissage vicariant et par des mécanismes épigénétiques. Chez la souris, sans apprentissage préliminaire ou conditionnement, des réponses de peur peuvent être induites par la présence d’un prédateur, d’un conspécifique agressif ou par un stimulus interne perturbant l’homéostasie. Pour assurer leur survie, les proies se doivent de sélectionner la réponse adaptée à la menace tout en intégrant les éléments contextuels et environnementaux disponibles. Bien que la circuiterie de la peur apprise ait été minutieusement déchiffrée dans les dernières décennies, les circuits neuronaux de la peur innée restent largement inconnus. De plus, les mécanismes permettant de sélectionner des réponses de peur spécifiques, liées parfois au même stimulus, restent encore à explorer. L’interaction et le recoupement entre les circuits de peur apprise et innée restent également flous. Parmi les structures identifiées comme impliquées dans le comportement conditionné de peur, le cortex préfrontal médian (mPFC) a été reconnu comme une structure critique à l’expression de plusieurs réponses de peur, dont le freezing. En effet, cette structure cérébrale est fortement connectée à plusieurs autres structures clés dans l’expression de réponses de peur apprise et innée, dont l’amygdale, la substance grise périaqueducale, le système hypothalamique médian et les colliculi supérieurs. Grace à des études contribuant à démontrer l’implication du cortex préfrontal médian dans la peur innée, une sous-structure du mPFC a émergée comme potentielle structure d’intérêt pour la sélection des réponses de peur innée, le cortex cingulaire (ACC). L’activité du ACC est sensible aux stimuli émotionnels et est déterminante dans l’apprentissage vicariant. Le ACC contient des projections directes vers les 5colliculi supérieurs, qui sont cruciaux dans la détection de menaces innées visuelles chez la souris. Au cours de ce projet, nous avons implémenté un paradigme de peur innée chez la souris, permettant de réaliser des enregistrements extracellulaires de l’activité du ACC chez l’animal vigile en lui présentant une menace visuelle innée aversive (stimulus nommé looming et qui correspond à un disque de diamètre croissant). Le couplage de ce comportement à des techniques d’enregistrements électrophysiologiques nous a permis de corréler l’activité de l'ACC avec les réponses comportementales des souris. Dans ce contexte, nous avons tenté de déterminer comment la sélection des réponses de freezing et de fuite était encodée au niveau de l'ACC. Nos observations indiquent que le stimulus visuel utilisé (le looming) évoque à la fois des réponses de freezing et des réponses de fuite, ainsi qu’un comportement de retour au refuge situé dans l’arène comportementale. De façon intéressante, nous avons enregistré des neurones donc l’activité était modulée par le freezing, la fuite ou ces deux comportements. La majorité des neurones du ACC enregistrés présentaient une activité modulée par le retour au refuge, et l’activité du ACC semblait refléter l’aspect ‘danger’ versus ‘sécurité’ dans cette tâche comportementale. A l’échelle de la population de neurones, il y avait une divergence significative de l’activité de l'ACC après le début des réponses de fuite et de retour au refuge, ainsi que pendant les présentations de looming ayant débouché sur un retour au refuge, en comparaison à l’activité pendant une période dite neutre (avant le début du looming). Bien que nos résultats soient majoritairement descriptifs, nous suspectons que l’activité du ACC lors de la présence d’une menace soit déterminante dans la sélection des réponses de peur innées.