Perturbation des processus décisionnels : mise en évidence de vulnérabilités à la consommation de sucre ou d'édulcorants chez la souris

Alterations of Decision-Making Processes : Evidence for Vulnerability to Sweet and Sweetener Consumption in Mice

• Auteur / Autrice : Héloïse Hamelin
• Direction : Sylvie Granon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 30/03/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Denis David
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Katia Befort, Mehdi Khamassi, Stéphanie Daumas, Jean-Claude Dreher
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Katia Befort, Mehdi Khamassi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Variation intra-population

psychologie

Adolescent

Consommation de boisson

Interaction sociale

Adolescence

Récompense (psychologie)

Édulcorants

Effets secondaires

Consommation

Sucre

Neurochimie

Prise de décision

Mots clés libres

Décision

Sucre

Édulcorant

Récompense

Adolescence

Social

Decision

Sucrose

Sweeterners

Reward

Adolescence

Social

Résumé

La prise de décision est un processus cognitif adaptatif essentiel à la survie. Effectuer des choix adaptés repose sur l’intégration de plusieurs processus mentaux aboutissant à choisir l’option la plus efficace. Les choix sont motivés par des récompenses primaires, telles que la nourriture ou la reproduction ; ou indirectement liées à la survie ; l’exploration de la nouveauté (l’argent, le jeu…). Des décisions adaptées à long terme, dans un environnement dynamique, nécessitent de développer une flexibilité comportementale, apprendre et évaluer les situations de choix et leurs résultats afin de les anticiper dans le futur. Ces décisions, normales ou pathologiques, sont construites et fortement modulées au cours de la vie grâce à l’activité du système de la récompense. Ces travaux de thèse questionnent l’impact de perturbations non pathologique du système de la récompense sur les processus décisionnels et leurs substrats neuronaux et neurochimiques. Nous avons étudié les effets d’une consommation continue à faible dose de sucrose et d’édulcorants, chez la souris adulte et adolescente, mode de consommation proche de l’usage humain. Pour cela, nous avons employé différents paradigmes comportementaux classiquement utilisés au laboratoire : le Mouse Gambling Task (MGT), et le Social Interaction Task (SIT), qui placent, respectivement, l’individu dans un contexte de recherche alimentaire ou d’interaction avec un congénère de même sexe, nécessitant la planification et l’adaptation des actions. Nous nous sommes également intéressés à l’étude de la variabilité individuelle de la réponse comportementale afin de déterminer si certains individus sont plus susceptibles de développer des troubles comportementaux que d’autres. Mes résultats révèlent qu’une perturbation du système de la récompense par la consommation prolongée de sucre ou d’édulcorants altère les comportements décisionnels, que la récompense obtenue soit alimentaire ou sociale. Ces altérations comportementales s’accompagnent de remaniements de l’activité neuronale et de la neurochimie, notamment dopaminergique dans le cortex préfrontal et le striatum, largement impliqués dans l’évaluation de la récompense, l’apprentissage et flexibilité comportementale. Les consommations de substances au goût sucré durant l’adolescence amplifient les modifications neurochimiques observées chez l’adulte, entrainant de surcroit des modifications sérotoninergiques.Enfin, nous avons identifié des marqueurs de vulnérabilité que ces consommations précoces ou tardive permettent de révéler : suivant les produits consommés, entre 55 et 65% des individus présentent des profils décisionnels extrêmes contre 45% chez les souris ne consommant que de l’eau. La rigidité comportementale est en outre très marquée chez les souris consommant des édulcorants alors que celles consommant du sucre sont plus indécises et accentuent leur prise de risque. Ainsi, ces résultats montrent qu’une perturbation du système de la récompense par la consommation prolongée de substances sucrées ou édulcorées, suffit à entrainer des altérations comportementales et cérébrales importantes, de l’activité neuronale et de la neurochimie, indépendamment d’altérations métaboliques. Ces altérations, pointant sur des vulnérabilités et résistances individuelles sont des pistes nouvelles de marqueurs de vulnérabilité à développer des troubles comportementaux.

Decision making is a cognitive and adaptative process essential to survival. Adapted choices relie on several mental processes integration which lead to choose the most efficient option. Choices are driven by primary rewards, such as food or reproduction, or by secondary rewards, indirectly related to survival, such as novelty exploration. In a dynamic environment, long term adapted decisions require the development of behavioral flexibility, learning and evaluation of choices and their consequences in order to better anticipate them in the future. This Ph.D. work aimed to assess non pathological impacts on decision process, neural substrate and neurochemistry, of reward system perturbation. We have studied, in adult and adolescent mice, a continuous consumption of low doses of sucrose and sweeteners. For this purpose, we have used different behavioral paradigms classically used in the lab : the Mouse Gambling Task (MGT) and the Social Interaction Task (SIT) which place respectively the mouse in a food seeking context or a contexte of interaction with a same-sex congener, asking planification, and flexible adaptation of actions. Individual variability of behavioral responses was studied to determine if some individuals are more vulnerable than others to develop behavioral disorders. My results show that reward system perturbations by long term sweet or sweeteners consumption affect decision behavior, whatever the reward, food or social interaction. These behavioral alterations come with neuronal activity and neurochemistry modifications, especially concerning dopamine levels and turn over, in the prefrontal cortex, and the striatum structures markedly involved in reward evaluation, learning and behavioral flexibility. Sweet, and sweeteners consumptions that start from adolescence amplified neurochemical modifications observed after adult consumption, leading to additional serotoninergic modifications.Finally, early or late consumption revealed vulnerability markers : according to the consumed products, between 55 and 65% of mice display extreme decision profiles as compared to only 45% of mice that consummed plain water. Mice which consumed sweeteners showed significantly more pronounced behavioral rigidity while those consumming sucrose were more hesitant and emphasized risk taking. My results show that reward system perturbation by extended sweet, or sweeteners consumption is sufficient to cause high behavioral, and cerebral altérations, independently of any metabolic adjustement. These alterations, pointing to individual vulnerability, and resilience, are new clues for unraveling vulnerability markers to develop behavioral disorders.