Dynamiques corticales de la vocalisation chez le mini-porc libre de ses mouvements

Le mercredi 13 décembre 2023, Marie LION soutiendra sa thèse intitulée "Dynamiques corticales de la vocalisation chez le mini-porc libre de ses mouvements".

Cette thèse a été dirigée par Blaise YVERT de l'équipe "Neurotechnologies et Dynamiques des Réseaux" du GIN.

Composition du jury :

• M. Blaise YVERT, Directeur de Recherche, INSERM, Directeur de thèse
• Mme Céline AMIEZ, Directrice de Recherche, INSERM, Rapporteure
• M. Pascal BELIN, Professeur des Universités, Université Aix Marseille, Rapporteur
• Mme Brigitte PIALLAT, Maitresse de Conférences, Université Grenoble Alpes, Examinatrice
• M. Oliver DAVID, Directeur de Recherche, INSERM, Examinateur

Résumé :

Les voies de production vocale des primates non humains présentent de fortes similarités avec celles de la parole chez l'homme. Cependant, la mesure dans laquelle ces modèles peuvent être généralisés aux autres mammifères non primates reste incertaine. Le but de cette thèse est d’étudier cette question chez les cochons miniatures. Ce sont des animaux sociaux et domestiques, faciles à manipuler, qui produisent spontanément une multitude de vocalisations, les plus courantes étant les grognements. Les animaux sont chroniquement implantés avec des grilles d’électrodes et des enregistrements sont réalisés pour identifier et caractériser les aires impliquées dans la production et perception de la vocalisation chez le miniporc. Premièrement, une activité neurale spécifique à la production vocale a été identifiée dans trois régions principales impliquées dans la vocalisation, le cortex moteur, auditif et inferieur frontal. Tout d’abord une activité corticale a été observée dans le cortex moteur démontrant son implication dans la production de vocalisations spontanées. Une activité a aussi été détectée dans le cortex auditif durant la production de vocalisation et ensuite validée par stimulation de cette région avec des sons purs sous anesthésie. Enfin, une lente activité de potentiel de champ local a été détectée dans la région frontale inférieure, durant pendant toute la durée de la vocalisation. Ces activités ont été comparées avec l’activité corticale sous-jacente à la production de parole chez l’homme. Des potentiels lents apparaissant au début et à la fin de la production de parole démontrent des similarités frappantes à ceux obtenus chez le miniporc dans des aires anatomiquement comparables. La dynamique de cette activité montre aussi de similarités entre humains et miniporcs. Ces résultats confortent le miniporc, une espèce primate non humain, comme un modèle pertinent pour étudier les réseaux corticaux de la production vocale. Les vocalisations jouant un rôle important dans la reconnaissance entre animaux de la même espèce. Deuxièmement, nous abordons ici la question de savoir si les animaux sont capables de reconnaître spécifiquement les grognements familiers émis par un congénère connu par rapport aux grognements non familiers produits par un congénère inconnu, et si oui, comment varie l'activité corticale correspondante. Pour tous les animaux, nous avons constaté que l'émission de grognements familiers déclenchait la production d'un grognement de réponse tandis que l'émission de grognements non familiers déclenchait moins de réponses, voire aucune. De plus, la latence de réponse était plus faible pour les grognements familiers que pour les grognements non familiers. Pendant la perception des sons joués, l’aire inférieur frontale, ainsi que les régions motrices et prémotrices, ont également montré une composante de potentiel de champ lente, qui était plus ample pour les sons familiers que pour les sons non familiers. De plus, une augmentation de l’activité thêta (4-8 Hz) sur le cortex moteur et inférieur frontal pendant la perception des vocalisations a été observée, cette activité était plus forte lors de la perception des vocalisations familières que non familières. Ces résultats, basés sur l’analyse du comportement animal ainsi que de l’activité corticale correspondante à ce comportement, suggèrent que les miniporcs peuvent reconnaitre leurs congénères selon leurs vocalisations, et qu’une activité corticale spécifique sous-tend ce mécanisme cognitif. Enfin, afin d’ouvrir la voie à un enregistrement intra-corticale plus détaillé, un système d’insertion pour implanter des matrices d’électrodes intra-corticales souples et flexibles a été développé et testé lors de chirurgies aigües. Ce système permet de simultanément stabiliser le cerveau et enregistrer l’activité unitaire neuronale, ce qui offrira de nouvelles perspectives pour détailler la dynamique des réseaux corticaux de la production vocale chez le miniporc.