Le mouvement est une caractéristique essentielle des animaux, qui permet aux individus ou aux groupes d'interagir avec l'environnement, d'autres individus ou groupes, et d'atteindre un large éventail d'objectifs. Ces objectifs peuvent aller de l'essentiel, comme trouver de la nourriture, échapper aux prédateurs ou s'accoupler, à des objectifs plus créatifs, comme jouer de la musique, danser ou s'adonner à d'autres formes de jeu. Dans tout le règne animal, un grand nombre de ces comportements sont organisés en séquences. Cela implique que le système nerveux doit être capable d'établir l'ordre des différentes actions dans la séquence et de réguler les transitions entre ces actions : déterminer quand une action se termine et quand une autre commence. La question de savoir comment l'ordre des actions dans une séquence est mis en œuvre et comment les transitions vers les actions suivantes sont contrôlées pour assurer la progression des séquences au niveau du circuit neuronal reste ouverte. Pour générer des séquences d'actions, le système nerveux doit réguler les transitions d'une action à l'autre et, en même temps, empêcher les inversions d'actions ultérieures vers des actions antérieures afin de garantir une progression ordonnée au sein d'une séquence. Deux hypothèses principales tentent d'expliquer comment l'organisation en série des actions dans une séquence est établie. L'une d'entre elles suggère que les modules qui favorisent les actions antérieures dans une séquence fournissent l'excitation au module qui favorise l'action suivante Les séquences probabilistes, telles que la dactylographie humaine ou le toilettage des mouches, sont mieux décrites par les modèles qui proposent que toutes les actions d'une séquence soient préparées en parallèle et que l'ordre soit établi par des gradients d'excitation et une compétition entre les gagnants 1 Cependant, il a été difficile de déterminer les circuits qui mettraient en œuvre des séquences conformes à l'un ou l'autre de ces modèles avec une résolution cellulaire et synaptique.

En outre, on ne comprend pas non plus comment le type et la dynamique des actions de la séquence dépendent du contexte. En effet, pour survivre et prospérer, les animaux doivent continuellement adapter leurs actions de locomotion pour tenir compte des changements dynamiques de leur environnement, ainsi que de leurs pulsions et motivations internes. Là encore, le mécanisme exact par lequel les informations contextuelles/de l'état affectent les circuits sensorimoteurs et comment ces informations sont intégrées pour produire un ajustement de la locomotion et des séquences d'action aux changements de l'environnement à différentes échelles, depuis les neurones et les synapses jusqu'au mouvement de l'ensemble du corps, n'est pas bien compris. Les larves de drosophile sont idéales pour combiner la cartographie complète des circuits à résolution synaptique dans l'ensemble du système nerveux avec la manipulation ciblée de motifs de circuits identifiés de manière unique au niveau des neurones individuels, ce qui permet d'établir une relation de cause à effet entre la structure du circuit et la fonction à l'échelle du cerveau En outre, sa cuticule semi-transparente et son système moteur bien caractérisé permettent de suivre les schémas d'activité musculaire à l'aide de la fluorescence pendant le mouvement.
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Movement is a key characteristic of animals, which enables individuals or groups to interact with the environment, other individuals or groups, and achieve a wide range of goals. These goals can vary from the essential, such as finding food, escaping predators or mating, to the more creative, such as playing music, dancing, or engaging in other forms of play. Many of these behaviors across the animal kingdom are organized in sequences. This implies that the nervous system needs to be able to set the order of the different actions in the sequence and also regulate the transitions between these actions: determine when one action ends and when another starts. How the order of actions in a sequence is implemented and how the transitions to the subsequent actions are controlled to ensure the progress of the sequences at the neural circuit level remain an open question. To generate action sequences the nervous system needs to regulate transitions from one action to the next and at the same time prevent reversals from later actions back to earlier ones to ensure orderly progression within a sequence. There are two main hypotheses that try to explain how the serial organization of actions in a sequence is established. One hypothesis suggests that modules that promote earlier actions in a sequence provide the excitation for the module that promote the following action Probabilistic sequences, such as human typing or fly grooming, are better described by models that propose all actions in a sequence are readied in parallel and the order isestablished through gradients of excitation and winner-take-all competitionHowever, it has been difficult to determine the circuits that would implement sequences consistent with either of these models with cellular and synaptic resolution.

In addition, how the type and dynamic of actions in the sequence depend on the context is also not understood. Indeed, to survive and thrive, animals must continuously adapt their locomotion actions to account for dynamic changes in their environment, as well as internal drives and motivations. Here again, the exact mechanism by which the contextual/state information affects sensorimotor circuits and how this information is integrated to produce to adjust locomotion and action sequences to the changes in the environment at different scales from single neurons and synapse to whole-body movement is not well understood. On one hand, in complex brains, it is challenging to map the circuitry from sensory inputs to motor outputs and monitoring activity with single neuron and muscle precision during behavior. We propose to fill this gap in a powerful model organism for neural circuit analysis: the Drosophila larva. Drosophila larvae are ideally suited for combining comprehensive, synaptic-resolution circuit mapping across the nervous system with targeted manipulation of uniquely identified circuit motifs at the individual neuron level, which makes it possible to establish a causal relationship between circuit structure and function brain-wide In addition, its semi-transparent cuticle and the well-characterized motor system makes it possible to monitor pattern of muscle activity using fluorescence during movement.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Funding category:

Contrats ED : Programme blanc GS-LSaH