Etude intégrative de la perception et de l'apprentissage des couleurs chez un invertébré modèle, l'abeille Apis mellifera – APICOLOR

La vision de couleurs est une propriété commune à des systèmes visuels très différents. Ainsi, l'Homme et l'abeille domestique possèdent tous deux une vision trichromatique basée sur l'existence de trois types de photorécepteurs, bien que le spectre visuel des abeilles soit déplacé vers les longueurs d'ondes inférieures (ultraviolet). Par ailleurs, les abeilles apprennent à associer des couleurs à une récompense de solution sucrée dans le laboratoire. Dans ce contexte, il est possible d'accéder simultanément aux centres visuels du cerveau grâce à des techniques d'imagerie calcique in vivo. Nous cherchons donc à étudier les bases neurales du traitement et de l'apprentissage de couleurs dans le cerveau d'un insecte qui, comme l'Homme, perçoit et apprend les couleurs. Nous chercherons à établir ainsi différences et similarités dans l'architecture neurale permettant le traitement des informations chromatiques en comparant notre modèle invertébré à l'Homme.//Ce projet cherche à révéler les lois régissant le traitement nerveux de l'information chromatique dans le cerveau de l'abeille, depuis les structures périphériques jusqu'aux centres d'intégration du cerveau, et à déterminer si le codage neuronal des stimuli chromatiques change avec l'expérience individuelle. La première étape cherchera à établir une nouvelle préparation d'imagerie calcique in vivo, et à enregistrer l'activité nerveuse induite dans les lobes optiques cérébraux par des stimulations visuelles monochromatiques. L'utilisation des techniques de microscopie confocale et multiphotonique permettra de déterminer comment le codage de l'information spectrale est modifié par les différentes couches de traitement et par leur organisation rétinotopique. L'emploi d'agents pharmacologiques permettra d'établir la contribution de différentes populations des réseaux neuronaux impliqués dans le traitement de l'information visuelle, en particulier le rôle des processus d'inhibition tangentielle locale et globale. Nous déterminerons ainsi l'information traitée quittant les lobes optiques vers les centres nerveux supérieurs impliqués dans les processus cognitifs visuels et multimodaux. Dans une deuxième étape, nous ferons appel à un conditionnement visuel pavlovien réalisable sur des abeilles immobilisées, et qui permet d'accéder au cerveau. Les abeilles apprendront à associer des stimuli chromatiques (stimuli conditionnels) soit à de la solution sucrée (stimulus inconditionnel appétitif) soit à un choc électrique (SI aversif). Ainsi, il sera possible de conditionner des abeilles à des stimuli chromatiques et d'observer in vivo grâce à l'imagerie calcique, chez l'animal se comportant, l'évolution des représentations chromatiques dues à différents protocoles d'apprentissage. Ceci constitue un avantage unique, difficilement accessible dans le cas d'études sur le traitement et l'apprentissage de couleurs chez le vertébré.//Nous espérons pouvoir contribuer à la compréhension des bases neurales de l'apprentissage et de la perception de couleurs, et faciliter les études comparatives entre espèces sur ces processus. Nous sommes convaincus que l'étude proposée est paradigmatique par rapport à un des objectifs principaux énoncés par le Programme Neurosciences de l'ANR : l'étude comparative des architectures neurales impliquées dans la résolution de problèmes sensoriels et cognitifs spécifiques. Notre projet offre en plus l'avantage de pouvoir enregistrer in vivo des modifications de l'activité neurale dans un animal intact conditionné avec des stimuli chromatiques. Les expériences détaillées dans ce projet sont un défi aussi bien technique que scientifique et peuvent représenter une avancée majeure par rapport aux connaissances actuelles des bases neurales de la vision des couleurs.