Traitement neuronal de la récompense chez les rongeurs adolescents (2014)

On pense que l’immaturité dans le traitement des récompenses des adolescents contribue à une mauvaise prise de décision et à une susceptibilité accrue de développer des troubles de dépendance et des troubles psychiatriques. On sait très peu de choses. cependant, sur la façon dont le cerveau traite les processus de récompense. Les théories mécanistes actuelles du traitement des récompenses sont dérivées de modèles adultes. Nous passons ici en revue des recherches récentes axées sur la compréhension de la façon dont le cerveau des adolescents réagit aux récompenses et aux événements associés aux récompenses. Un aspect critique de ce travail est que les différences liées à l'âge sont évidentes dans le traitement neuronal d'événements liés à la récompense dans plusieurs régions du cerveau, même lorsque des rats adolescents présentent un comportement similaire à celui des adultes. Celles-ci incluent des différences dans le traitement des récompenses entre les rats adolescents et adultes dans le cortex orbitofrontal et le striatum dorsal. De manière surprenante, des différences minimes liées à l'âge sont observées dans le striatum ventral, qui a été au centre des études sur le développement. Nous discutons ensuite des implications de ces différences pour les traits de comportement affectés à l'adolescence, tels que l'impulsivité, la prise de risque et la flexibilité comportementale. Ensemble, ces travaux suggèrent que l'activité neuronale évoquée sous forme de récompense diffère en fonction de l'âge et que des régions telles que le striatum dorsal qui ne sont pas traditionnellement associées au traitement affectif chez l'adulte peuvent être essentielles au traitement de la récompense et à la vulnérabilité psychiatrique des adolescents.

Avantages

• Le cerveau des adolescents traite les avantages différemment des adultes.

• Ces différences se produisent même lorsque le comportement est similaire entre les groupes d'âge.

• La DS était le foyer de différences de développement importantes dans l’activité de récompense.

• De manière surprenante, les différences n'étaient pas aussi prononcées dans le VS

• Ces différences peuvent avoir des conséquences sur la vulnérabilité psychiatrique des adolescents.

2.1. Cortex préfrontal

Le cortex préfrontal (PFC) connaît un développement substantiel tout au long de l'adolescence et ce développement est impliqué dans les tendances comportementales des adolescents, en particulier leur capacité à réguler et à inhiber les comportements motivés (Brenhouse et al., 2010, Geier et al., 2010, Sturman et Moghaddam, 2011a et Ernst, 2014). Les PFC sont divisés en plusieurs sous-régions fonctionnellement distinctes ayant des implications différentes sur le comportement des adolescents et la vulnérabilité aux maladies. Le cortex orbitofrontal (OFC) est une région corticale préfrontale latérale qui reçoit les entrées des régions sensorielles et qui est largement connectée aux zones limbiques (Prix, 2007 et Rolls et Grabenhorst, 2008). En conséquence, l'OFC est parfaitement adapté pour intégrer des informations émotionnelles aux aspects physiques de résultats enrichissants et défavorables, puis d'utiliser ces informations affectives pour guider le comportement. L’activité neuronale dans l’OFC a été associée à la représentation de résultats enrichissants (van Duuren et al., 2007, Balleine et al., 2011 et Schoenbaum et al., 2011) et a été impliqué dans de multiples facettes du comportement impulsif (Berlin et al., 2004, Winstanley et al., 2010 et Zeeb et al., 2010), qui est élevée chez l’homme et le rat pendant l’adolescence (Green et al., 1994, Adriani et Laviola, 2003, Burton et Fletcher, 2012, Doremus-Fitzwater et al., 2012 et Mitchell et Potenza, 2014). Parce qu’OFC (ainsi que d’autres régions préfrontales) s’est avéré sous-développé chez les adolescents humains (Sowell et al., 1999 et Galvan et al., 2006), L’OFC est une cible logique pour rechercher les différences liées au vieillissement dans le traitement des récompenses.

L'enregistrement extracellulaire à une seule unité a été utilisé pour mesurer l'activité évoquée par des tâches dans des neurones individuels. Chez les adultes, l’activité neuronale de la population OFC a diminué lors de la récupération des récompenses (Fig. 1B) En revanche, l’activité de la population OFC adolescente a augmenté pendant la récupération (Sturman et Moghaddam, 2011b). Cette différence d'activité importante s'est produite en dépit d'une cadence d'allumage similaire entre les groupes et d'une inhibition neuronale comparable pendant la phase de performance de l'action instrumentale menant à la délivrance de récompense. Ces données suggèrent que le traitement des récompenses dans l'OFC peut constituer un biomarqueur efficace des différences liées à l'âge, même lorsque l'activité neuronale et le comportement de base sont équivalents entre les groupes.

Bien que le taux de mise à feu de base ait été similaire entre les groupes d'âge, une analyse alternative des modèles de mise à feu a révélé d'autres distinctions. Le taux de mise à feu chez les adolescents OFC a montré une variabilité accrue par rapport aux adultes, selon le facteur fano, ce qui fournit une mesure de la variabilité normalisée et peut être calculé par variance d’essais multiples par la moyenne des essais croisés (Churchland et al., 2010). Cette variabilité peut indiquer un codage neuronal inefficace des événements liés aux récompenses, car la variabilité des pics compromet l'efficacité de la communication interrégionale par le biais de la cohérence des champs de pics (Frites, 2005 et Churchland et al., 2010). Fait important, cette constatation suggère que des mesures allant au-delà du simple taux de déclenchement peuvent être nécessaires pour détecter les différences fonctionnelles dans le traitement des neurones entre les groupes d'âge, et éventuellement entre des témoins sains et des patients malades ou à risque.

L’OFC joue un rôle modulateur dans le choix impulsif, défini comme une préférence pour les récompenses / gratifications immédiates (Winstanley, 2007). Les adolescents et les rats ont une préférence accrue pour la gratification immédiate par rapport aux adultes et aux rats, ce qui a été impliqué dans l'abus de drogues et le comportement mésadapté chez les adolescents (Adriani et Laviola, 2003, Doremus-Fitzwater et al., 2012, Mitchell et Potenza, 2014 et Stanis et Andersen, 2014). La prise de décision impulsive est associée à plusieurs troubles psychiatriques (Bechara et al., 2001, Ahn et al., 2011 et Nolan et al., 2011), et est à la fois un facteur prédictif de la toxicomanie et une conséquence de l’exposition à long terme aux drogues faisant l’abus (Simon et al., 2007, Perry et al., 2008, Anker et al., 2009, de Wit, 2009 et Mendez et al., 2010). Ainsi, il peut se développer une condition de feed-back dans laquelle les individus présentant des vulnérabilités psychiatriques impliquant une régulation impulsive aberrante risquent fortement d'abuser de la drogue, ce qui exacerbe alors l'impulsivité des traits (Garavan et Stout, 2005 et Setlow et al., 2009). Nos données suggèrent que les différences d’impulsivité dues à l’âge pourraient être dues, en partie, aux différences de traitement neuronal dans l’OFC, l’OFC codant des informations sur les retards associés aux récompenses (Roesch et Olson, 2005 et Roesch et al., 2006). Le traitement neuronal très variable tout au long de l'exécution d'une tâche (évalué par le facteur fano) et la réponse hyperactive évoquée par la récompense observée dans l'OFC chez l'adolescent peuvent donc être liés à des représentations instables d'événements liés à la récompense. Notre observation peut également être liée à une capacité sous-optimale de réduire les longs délais entre les actions et les résultats, une fonction associée aux neurones OFC (Roesch et al., 2006). Cela faciliterait le choix persistant d'une gratification immédiate plutôt que différée.

Des différences liées à l’âge sont également observées dans les régions infralimbiques et prélégaliques du PFC médian, qui sont impliquées dans la planification du comportement et la rétroaction, l’attention et l’inhibition de la réponse (Goldman-Rakic, 1995, Fuster, 2001, Killcross et Coutureau, 2003, Magno et al., 2006, Peters et al., 2008, Burgos-Robles et al., 2013 et Pezze et al., 2014). Bien que l'activité neuronale n'ait pas encore été enregistrée dans ces régions chez les adolescents adolescents, les corrélats développement du traitement de la récompense ont été révélés par la quantification immédiate des gènes précoces. Après l’auto-administration d’héroïne, les adolescents ont présenté une augmentation atténuée du nombre de neurones Fos positifs dans les cortex préprimaires et infralimbiques par rapport aux adultes, ce qui indique une activation réduite du PFC médian chez les adolescents par la recherche de récompense médicamenteuse (Doherty et al., 2013). Les rapports d’activité évoquée par la nicotine sont contradictoires, démontrant soit une augmentation accrue de l’Arc, soit des modifications similaires de la cfos chez les adolescents par rapport au PFC médial adulte (Leslie et al., 2004 et Schochet et al., 2005). Enfin, l’exposition à la cocaïne a entraîné une augmentation de l’expression de c-fos chez les adolescents atteints de PFC (Cao et al., 2007). Bien que ces études fournissent des données utiles, des mesures directes du traitement neuronal des récompenses médicamenteuses et naturelles dans les PFC médians chez l'adolescent fourniront des informations temporelles spécifiques sur la fonction de PFC médian chez l'adolescent.

L’expression des récepteurs de la dopamine dans le cortex pré-liminaire est maximale à l’adolescence (Andersen et al., 2000). Les récepteurs de la dopamine D1, en particulier, ont été liés au comportement motivé par les adolescents. Les rats adolescents présentent une vulnérabilité accrue aux signaux associés au médicament par rapport aux rats adultes (Leslie et al., 2004, Brenhouse et Andersen, 2008, Brenhouse et al., 2008 et Kota et al., 2011) bloquant les récepteurs D1 dans le cortex pré-juvénile de l’adolescent, diminue la sensibilité à ces signaux (Brenhouse et al., 2008). En outre, la surexpression des récepteurs D1 dans le cortex pré-juvénile adulte a récapitulé les tendances comportementales des adolescents, y compris l’impulsivité et une sensibilité accrue aux signaux associés au médicament (Sonntag et al., 2014). La manipulation des récepteurs D1 module également davantage la sensibilité comportementale à l'amphétamine chez les adolescents que chez les adultes (Mathews et McCormick, 2012).

2.2. Striatum

Le développement neural à l’adolescence se poursuit dans le striatum (Sowell et al., 1999, Ernst et al., 2006, Casey et al., 2008, Geier et al., 2010 et Somerville et al., 2011). Striatum participe à l’apprentissage, au traitement des récompenses et au mouvement, et a été fortement impliqué dans des troubles psychiatriques tels que la schizophrénie et la toxicomanie (Kalivas et Volkow, 2005, Everitt et al., 2008 et Horga et Abi-Dargham, 2014). Le striatum ventral et le dorsal reçoivent des projections dopaminergiques denses du cerveau moyen, et il a été démontré à maintes reprises que la transmission de la dopamine différait entre l’âge adulte et l’adolescence (Adriani et Laviola, 2004, Volz et al., 2009 et McCutcheon et al., 2012). Bien que de nombreux modèles animaux décrivent les différences neuroanatomiques et pharmacologiques du striatum entre les rongeurs adolescents et adultes (Andersen et al., 1997, Bolanos et al., 1998 et Tarazi et al., 1998), il existe beaucoup moins de données décrivant les différences d’activité neuronale liées à l’âge. La majorité des études d’imagerie neuronale réalisées chez des adolescents ont porté sur le striatum ventral, en particulier le nucleus accumbens (NAc), impliqué dans la motivation, l’apprentissage et le traitement des signaux (Cue).Robbins et Everitt, 1996, Kelley, 2004, Ernst et al., 2006, Galvan et al., 2006, Geier et al., 2010 et Hart et al., 2014). Cependant, le striatum dorsal (DS), impliqué dans l’apprentissage, la sélection de l’action et la formation d’habitudes (Packard et Blanc, 1990, Balleine et al., 2007 et Kimchi et al., 2009), a été largement négligé en tant que locus de différences de développement. Pour quantifier et comparer les corrélats neuronaux du traitement de la récompense dans les deux régions striatales, notre laboratoire a enregistré une activité extracellulaire unitaire dans les DS et les NAc de rats adultes et adolescents pendant un comportement ciblé.

De manière quelque peu surprenante, l'activité évoquée par une tâche dans NAc ne différait pas substantiellement chez les rats adultes et adolescents (Sturman et Moghaddam, 2012). Des différences robustes liées à l'âge ont cependant été observées dans le syndrome de Maldives. Les neurones de l’adolescent ont été activés juste avant une action visant à obtenir une récompense, alors que les neurones de l’adulte n’ont pas répondu avant la fin de l’action (Fig. 1B) Les neurones adolescents de DS ont également été activés avant la récupération de la récompense, alors que les neurones adultes ont été inhibés par la récompense (Fig. 1B) Cela a démontré que le cerveau de l'adolescent recrute des circuits DS à la fois plus tôt et plus que les adultes lors de la récupération des récompenses.

Alors que les neurones DS adolescents réagissent très bien aux avantages, la libération de dopamine évoquée par les amphétamines est atténuée par rapport aux adultes de cette région. Des niveaux inférieurs d'efflux de dopamine évoqués par l'amphétamine dans la DS, mais pas encore la NAc des rats adolescents par rapport aux adultes (Matthews et al., 2013). Il est intéressant de noter que l’effet inverse a été observé avec les médicaments dopaminergiques agissant en tant qu’inhibiteurs de l’absorption, tels que la cocaïne et le méthylphénidate, qui provoquent un efflux accru de dopamine chez les adolescents atteints de DS (Walker et Kuhn, 2008 et Walker et al., 2010). Comme pour l’amphétamine, cet effet de la cocaïne lié à l’âge était plus prononcé chez les DS que chez les NAc (Frantz et al., 2007 et Walker et Kuhn, 2008). Cette différence entre la libération de dopamine DS peut être fonction de la disponibilité initiale de la dopamine, car une réduction de la disponibilité de la dopamine dans les neurones à dopamine en projection affecterait probablement les médicaments qui facilitent la libération de la dopamine (tels que l'amphétamine) par rapport aux médicaments conservant la dopamine dans la synapse (tels que comme cocaïne). En conséquence, la tyrosine hydroxylase, une enzyme impliquée dans la synthèse de la dopamine, a été réduite chez les adolescents DS, mais pas chez NAc (Matthews et al., 2013). Cette réduction de la neurotransmission évoquée de la dopamine suggère que les projections de la dopamine vers la DS, qui résultent de la substance noire pars compacta (Ungerstedt, 1971 et Lynd-Balta et Haber, 1994), peut être hypoactif pendant l’adolescence. La dopamine exerce une influence inhibitrice sur les neurones épineux moyens du striatum (Kreitzer et Malenka, 2008). Une neurotransmission de la dopamine hypoactive à l'adolescence DS pourrait donc contribuer à notre activité évoquée de récompense accrue observée dans les neurones DS. Les futures études enregistrant des projections de dopamine sur la DS chez l'adolescent s'attaqueront directement à ce mécanisme.

Le domaine du striatum traditionnellement associé à l’attribution de valeur et de motivation aux indices et aux récompenses est le VS (Robbins et Everitt, 1996, Kelley, 2004, Cooper et Knutson, 2008 et Flagel et al., 2011). En conséquence, de nombreuses théories sur la maladie et la vulnérabilité comportementale des adolescents dépendent du comportement motivé aberrant lié à la récompense et de la réactivité des circuits cérébraux liés à la récompense (Bjork et al., 2004, Galvan et al., 2006, Geier et al., 2010 et Van Leijenhorst et al., 2010). Les données précédentes, en revanche, suggèrent que les différences de récompenses liées à l’âge pourraient être encore plus grandes dans DS (Sturman et Moghaddam, 2012 et Matthews et al., 2013). Bien que ceux-ci n'excluent pas le rôle des SV en développement dans la vulnérabilité comportementale et comportementale des adolescents, ils suggèrent que la DS pourrait également jouer un rôle substantiel dans les tendances comportementales des adolescents.

La DS est fortement associée à l’apprentissage et à la manifestation physique du comportement locomoteur (Robbins et Everitt, 1992, Packard et Knowlton, 2002 et Gittis et Kreitzer, 2012). En particulier, le striatum dorsomedial (DMS), ou région du striatum associatif de la DS, est impliqué dans la liaison des actions à des résultats enrichissants, car les lésions du DMS abolissent l’apprentissage et l’expression du comportement orienté vers un objectif (Yin et Knowlton, 2004 et Ragozzino, 2007), et l’activité DMS a également été impliquée dans le codage de modèles de réponse flexibles (Kimchi et Laubach, 2009). À l’inverse, le striatum dorsolatéral (DLS) participe à la consolidation et à l’expression du comportement habituel, au cours duquel les actions ne dépendent plus de la représentation du résultat (Yin et al., 2004 et Yin et al., 2009). Les études sur l'activité neuronale et la libération de dopamine chez les adolescents décrites en détail dans cette revue (Sturman et Moghaddam, 2012 et Matthews et al., 2013) ont tous deux été localisés vers le DMS, soulignant l’importance de cette région dans le développement du phénotype comportemental des adolescents et de la vulnérabilité à la maladie. Conformément à cette idée, plusieurs différences de comportement instrumental ont été observées chez les rats adultes et adolescents, les adolescents présentant des différences de comportement instrumental, notamment des différences de motivation d'appétit, une réduction de l'extinction, une inhibition de la réponse atténuée et une capacité réduite à s'adapter aux changements d'action. résultats imprévus (Friemel et al., 2010, Sturman et al., 2010, Andrzejewski et al., 2011, Lance, 2011, Burton et Fletcher, 2012 et Naneix et al., 2012). De plus, les adolescents présentent une capacité réduite à initier rapidement une réponse appropriée après un signal d'arrêt (Simon et al., 2013), similaire à l’effet observé après lésions du DMS (Eagle et Robbins, 2003).

Contrairement aux SGD chez les adolescents, la présence de différences de développement dans les DLS est moins claire. Lors de l'expression d'un comportement dirigé vers un objectif, les actions sont initialement étroitement liées à la représentation des résultats. Après surentraînement, cependant, les actions sont moins influencées par la représentation des résultats et plus automatisées («habituelles») (Dickinson, 1985). La plasticité liée à cette habitude d'apprentissage se produit dans DLS (Yin et al., 2009, Balleine et O'Doherty, 2010 et Thorn et al., 2010), et le passage d’un comportement axé sur l’objectif à un comportement habituel est en partie induit par la transmission de la dopamine dans la DS (Packard et Blanc, 1991 et Belin et Everitt, 2008). Il existe des données contradictoires sur le développement de la formation d'habitudes chez les rats adolescents par rapport aux rats adultes. Les rats adolescents démontrent une incapacité à s’adapter en réponse à des changements de contingence, ainsi qu’à un comportement habituel accru lors d’une tâche de dévaluation de renforçateur (Naneix et al., 2012 et Hammerslag et Gulley, 2014). Il existe des preuves de rigidité comportementale ou de flexibilité chez les rats adolescents lors d’une tâche changeante par rapport aux adultes, en fonction de la conception de la tâche et des paramètres (Leslie et al., 2004, Newman et McGaughy, 2011 et Snyder et al., 2014). Les tâches plus complexes semblent produire systématiquement des niveaux de flexibilité plus élevés chez les adolescents. Une tâche d’inversion à quatre choix, qui nécessite une charge cognitive supérieure à la conception standard avec changement d’ensembles à deux choix, a révélé une plus grande flexibilité chez les souris adolescentes par rapport aux souris adultes (Johnson et Wilbrecht, 2011). De plus, des données récentes démontrent qu'après avoir appris à retenir une action en présence d'un signal, les rats adolescents acquièrent ce signal plus rapidement en tant que stimulus conditionné par Pavlovien prédictif de la récompense, comme évalué par une augmentation du comportement d'approche de récompense. Cela suggère que les adolescents sont capables d'ajuster rapidement la valeur d'un signal qui était auparavant saillant (qui diffère des tâches d'inversion, qui impliquent généralement d'attribuer de la valeur à un signal auparavant non récompensé). Une expérience récente dans notre laboratoire a testé cette capacité à s'ajuster davantage aux changements d'identité de repère en entraînant des rats dans un paradigme instrumental repéré, au cours duquel un signal de 10 s (lumière ou tonalité) a été présenté, et un nez enfoncé dans un port allumé a entraîné livraison de granulés alimentaires. Aucune différence de réponses correctes entre les adultes et les adolescents n'a été observée dans cette tâche (F(1,12) = 23, p = 64; n = 7 / groupe d'âge; Fig. 2). Dans la deuxième phase de cette expérience, le signal instrumental a été déplacé en modalité vers un signal pavlovien de 10 s. Après le changement dans la relation indice-résultat, les adolescents ont montré un pourcentage plus élevé d'approche pavlovienne pendant ce signal que les adultes, tel qu'évalué par le temps passé dans l'auge pendant le signal (F(1,12) = 6.96, p = 023; Fig. 2). Dans une expérience de contrôle, des rats adolescents et adultes ont acquis l’approche pavlovienne d’un nouveau signal à un rythme égal, indiquant que cet effet n’était pas lié à une différence liée à l’âge de la capacité générale à apprendre ou à effectuer le conditionnement de Pavlovian (F(1,12) = 26, p = 62). Ces données indiquent donc que, lorsqu'un signal agit comme un signal d'arrêt ou de départ dans un contexte instrumental, les changements dans les relations entre les signaux et les résultats peuvent être acquis de manière flexible par les rats adolescents plus rapidement que les adultes. Cette caractéristique du cerveau adolescent lui permettrait de s'adapter plus efficacement aux changements de valeur d'indices ou d'environnements auparavant saillants qu'un cerveau adulte. C'est une découverte intéressante car une grande partie de la recherche sur les adolescents se concentre sur les comportements inadaptés, alors que la flexibilité comportementale est généralement considérée comme une caractéristique avantageuse.

Les données résumées suggèrent que les rats adolescents peuvent coder des relations entre les indices et les résultats dans lesquels les indices étaient auparavant significatifs de manière plus flexible que les adultes (Simon et al., 2013; Fig. 2) ou dans des situations de charge cognitive plus élevée (Johnson et Wilbrecht, 2011). L’hyper-réactivité observée chez les adolescents atteints de SMD lors d’événements liés à la récompense (Sturman et Moghaddam, 2012) peut favoriser une plus grande capacité à modifier les stratégies comportementales (Kimchi et Laubach, 2009). Il serait intéressant d’enregistrer le DLS de l’adolescent, impliqué dans l’apprentissage et l’expression du comportement habituel, afin de déterminer si cette région est hypoactive par rapport aux adultes. Il est proposé de créer une habitude accélérée pour promouvoir la dépendance, le comportement habituel de toxicomane étant moins sensible aux conséquences négatives de la toxicomanie et de la dépendance (Everitt et al., 2008 et Hogarth et al., 2013). Ainsi, l’étude en cours sur le rôle de la DS en développement dans la formation des habitudes joue un rôle important dans la prépondérance de la toxicomanie chez les adolescents.

DS et VS sont impliqués dans une prise de décision risquée (Cardinal, 2006, Simon et al., 2011, Kohno et al., 2013 et Mitchell et al., 2014), définie comme une préférence pour les récompenses risquées par rapport aux récompenses sûres Les comportements à risque caractérisent l’adolescence et sont liés à la toxicomanie (Bornovalova et al., 2005 et Balogh et al., 2013). De plus, des preuves récentes provenant d'un modèle de prise de décision à risque chez le rat montrent que le comportement à risque chez les adolescents prédit une auto-administration de cocaïne (Mitchell et al., 2014), ce qui peut faciliter la vulnérabilité à l’abus de drogues et à la toxicomanie pendant l’adolescence (Adriani et Laviola, 2004, Merline et al., 2004 et Doremus-Fitzwater et al., 2010). Une disponibilité réduite des récepteurs de la dopamine dans les deux régions du striatum est prédictive de niveaux plus élevés de prise de décision à risque chez le rat, et la perfusion locale d'agonistes sélectifs de la dopamine, par voie systémique ou dans le striatum chez l'adolescent, réduit les comportements à risque (Simon et al., 2011 et Mitchell et al., 2014). En conséquence, les rats adolescents présentent une sensibilité à la dopamine et une expression de TH réduites dans le DS (Matthews et al., 2013), qui peut constituer un mécanisme partiel pour le comportement à risque des adolescents. La prise de décision à risque est également associée à l’activité neuronale et à l’expression des récepteurs de la dopamine dans l’OFC (Eshel et al., 2007, Van Leijenhorst et al., 2010, Simon et al., 2011 et O'Neill et Schultz, 2013). Il est possible que les réponses de récompense hyperactives à la fois OFC et DS (Sturman et Moghaddam, 2011b et Sturman et Moghaddam, 2012) sont liés à la prise de décision à risque excessive et parfois inadaptée à l’adolescence. Une étude plus approfondie de ces circuits pourrait fournir des données et des options thérapeutiques intéressantes pour les stades précoces de maladies caractérisées par des comportements à risque qui se manifestent pendant l'adolescence, notamment la toxicomanie, la schizophrénie et la dépression (Ludewig et al., 2003, Bornovalova et al., 2005 et Taylor Tavares et al., 2007).

2.3. Zone tegmentale ventrale

Les neurones dopaminergiques, en particulier ceux situés dans la région ventrale du tégument (VTA), participent au traitement des récompenses, à l'apprentissage associatif et à la physiopathologie de la toxicomanie, des troubles de l'humeur et de la schizophrénie (Wise et Bozarth, 1985, Schultz, 1998, Sage, 2004, Sesack et Grace, 2010 et Howes et al., 2012). Le système dopaminergique a été impliqué dans les vulnérabilités comportementales et affectives des adolescents (Luciana et al., 2012, Matthews et al., 2013 et Niwa et al., 2013), et les aspects de la transmission de la dopamine et de l’activité de la VTA sont différents chez les adultes et les adolescents (Robinson et al., 2011, McCutcheon et al., 2012 et Matthews et al., 2013). En outre, les neurones dopaminergiques dans le projet VTA concernent le cortex préfrontal et le striatum ventral, régions en cours de développement pendant l'adolescence. Cependant, on sait peu de choses sur la façon dont les neurones VTA adolescents traitent les événements liés aux récompenses par rapport aux adultes. L'enregistrement préliminaire récent d'activité extracellulaire à partir de neurones VTA chez des rats adultes et adolescents indique que ces neurones ont une fréquence d'allumage de base similaire et répondent aux signaux liés à la récompense (Kim et Moghaddam, 2012), et des travaux sont en cours pour évaluer le traitement des récompenses chez les adolescents dans cette région et dans d’autres régions dopaminergiques.

2.4. Récapitulatif des circuits de traitement

Les adolescents manifestent un comportement impulsif accru, une prise de risque, une saillance de repère, une recherche de drogue et de récompense, ainsi qu'une souplesse comportementale comparé à l'adulte. Comme indiqué ci-dessus, l'électrophysiologie à unité unique a révélé des différences de traitement de récompense liées à l'âge et susceptibles d'être associées à ces tendances comportementales. Les adolescents démontrent une hyper-activation pour récompenser par rapport aux adultes à la fois dans OFC et DS (Fig. 3). L’OFC projette directement sur le DS, du moins chez les rongeurs adultes, ce qui suggère que la connectivité immature OFC-DS pourrait également contribuer à ces effets observés (Berendse et al., 1992 et Reep et al., 2003). Les neurones dopaminergiques faisant saillie de la substance noire se projettent également vers la DS (Voorn et al., 2004), et une activité aberrante évoquée sous forme de récompense dans ces neurones peut contribuer au traitement hyperactif de récompense DS à l’adolescence. L'efflux réduit de dopamine observé dans le DS après une exposition à l'amphétamine suggère que ces neurones peuvent effectivement être hyperactifs par rapport aux adultes, bien que d'autres expériences soient nécessaires pour confirmer cette différence fonctionnelle. Activité évoquée sous forme de récompense dans DLS, qui reçoit la plus forte contribution dopaminergique de la substance noire (Groenewegen, 2003 et Voorn et al., 2004), est également susceptible de différer entre les adultes et les adolescents, car le développement des habitudes comportementales varie au cours de la vie (Johnson et Wilbrecht, 2011, Newman et McGaughy, 2011, Simon et al., 2013 et Snyder et al., 2014).

Fait intéressant, aucune différence substantielle liée à l’âge n’a été observée dans le traitement des récompenses NAc, bien que la VS soit un facteur important dans les modèles de vulnérabilité comportementale des adolescents (Ernst et al., 2009 et Geier et al., 2010). Cette activité neuronale similaire entre les groupes d’âge concorde avec les rapports faisant état de différences non liées à l’âge des efflux de dopamine évoqués par un médicament dans NAc (Frantz et al., 2007 et Matthews et al., 2013), même si les études sur l’expression des récepteurs de la dopamine dans NAc sont contradictoires (Teicher et al., 1995 et Tarazi et Baldessarini, 2000). L'absence de différences dans le traitement des récompenses NAc n'exclut pas l'influence de la NAc en développement sur les vulnérabilités comportementales et psychopathologiques; cependant, les différences observées dans les processus motivationnels à l’adolescence (Lance, 2011) peuvent découler de l'activité neuronale fonctionnelle dans les régions DS et PFC dans une plus grande mesure que NAc. Dans leur ensemble, ces résultats suggèrent que le circuit de récompense traditionnel du cerveau devrait être modifié pour les adolescents (Fig. 3).

3. Conclusion

Les résultats examinés ici éclairent la recherche future sur les adolescents de deux manières: l’activité ou la réponse de base (1) aux stimuli sensoriels tels que les signaux prédictifs de la récompense ne sont pas affectés ou sont moins affectés que le traitement neuronal au moment de la récompense. Ainsi, se focaliser sur la réponse à la récompense peut fournir le biomarqueur idéal pour la vulnérabilité précoce aux troubles de la motivation et de l'affect. (2) Des réponses neuronales robustes ont été observées dans des régions qui ne sont généralement pas associées au traitement des récompenses chez l'adulte. Ainsi, les circuits dynamiques du comportement motivé peuvent être différents de ceux de nos modèles adultes et impliquer des régions corticales et des noyaux gris centraux qui ne sont pas classiquement associées au traitement de récompense. L'accent mis à l'avenir sur des régions telles que la DS pourrait améliorer considérablement notre connaissance de ce circuit dynamique et de sa contribution à la vulnérabilité à la maladie chez les personnes à risque.

Conflits d'intérêts

Les auteurs déclarent qu'il n'y a pas de conflits d'intérêts.

Bibliographie

• Yin et Knowlton, 2004
• Son Altesse Yin, BJ Knowlton
• Contributions des sous-régions du secteur striatal à l'apprentissage du lieu et de la réponse
• Mémoire d'apprentissage, 11 (2004), pp. 459 – 463
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  Citer des articles (86)
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• Zeeb et al., 2010
• F. Zeeb, S. Floresco, C. Winstanley
• Contributions du cortex orbitofrontal au choix impulsif: interactions avec les niveaux basaux d'impulsivité, signalisation de la dopamine et indices liés à la récompense
• Psychopharmacology, 211 (2010), pp. 87 – 98
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  Citer des articles (45)
• Yin et al., 2009
• HH Yin, SP Mulcare, MR Hilario, E. Clouse, T. Holloway, MI Davis, AC Hansson, DM Lovinger, RM Costa.
• Réorganisation dynamique des circuits striataux lors de l'acquisition et de la consolidation d'une compétence
• Nat. Neurosci., 12 (2009), pp. 333 – 341
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  Citer des articles (179)
• Yin et al., 2004
• SEM Yin, BJ Knowlton, BW Balleine
• Les lésions du striatum dorsolatéral préservent les résultats attendus mais perturbent la formation d'habitudes lors de l'apprentissage instrumental
• EUR. J. Neurosci., 19 (2004), pp. 181 – 189
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  Citer des articles (382)
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