Le striatum, tout particulièrement sa région sensorimotrice, est connu pour jouer un rôle crucial dans l’expression de routines motrices qui nécessitent la réalisation d’une suite de mouvements. Dans ce travail, nous avons étudié la contribution respective des neurones efférents et des interneurones cholinergiques du striatum dans les processus qui sous - tendent l’expression de séquences motrices automatisées, en enregistrant l’activité unitaire de ces deux populations neuronales chez des singes entraînés à effectuer des mouvements d’atteinte manuelle de cibles. Par cette approche, nous avons examiné les modifications d’activité de ces neurones lors d’un changement des conditions de performance durant la réalisation de la séquence de mouvements. Ainsi en manipulant l’ordre habituel ou la structure temporelle de la séquence, nous avons montré, au sein du striatum sensorimoteur, que les neurones efférents et les interneurones cholinergiques participent au traitement des informations spatiales et temporelles qui caractérisent une séquence motrice automatisée. Par ailleurs, nous avons montré que ces deux populations neuronales sont différentiellement activées lorsque l’ordre de la séquence est visuellement spécifié ou déterminé sur la base d’informations mémorisées. Ces résultats apportent des informations essentielles pour mieux comprendre les mécanismes neuronaux impliqués, au niveau du striatum sensorimoteur, dans le contrôle des séquences motrices automatisées. / It is well known that the striatum, especially its sensorimotor part, is involved in the expression of motor skills which require the production of a sequence of movements. In this study, we addressed the respective contribution of efferent neurons and cholinergic interneurons of the striatum in the processes underlying the expression of motor sequences, by recording single unit activity of these two neuronal populations in monkeys performing sequential arm reaching movements. By this experimental approach, we examined activity modulations of these neurons during a change in the conditions of performance of the motor sequence. Thus, by changing the habitual order or the temporal structure of the sequence, we underlined that within sensorimotor striatum, efferent neurons and cholinergic interneurons are involved in the processing of spatial and temporal information which characterize an automatic motor sequence. In addition, we reported differential activations of these two neuronal populations depending on whether the serial order of the sequence of movements is visually cued or based on internally stored information. Taken together, these results provide essential information in order to better understand the neuronal mechanisms involved, within the sensorimotor part of striatum, in the control of the automatic motor sequences.

Les interneurones GABAergiques dans l’hippocampe forment de petites populations diverses de neurones inhibiteurs contrôlant le transfert d’informations dans de larges ensembles de cellules principales. Ils compensent leur infériorité numérique par de vastes arborisations axonales capables de maintenir une libération vésiculaire de GABA à haute fréquence, et d’ajuster précisément la balance entre excitation et inhibition pour différents régimes d’activité du réseau. Les petites synapses centrales contiennent un nombre limité de vésicules synaptiques dont le recyclage par endocytose est essentiel au maintien de la transmission pendant une activité répétée. Le remplissage en GABA de ces vésicules recyclées est dépendant d’un approvisionnement des terminaisons en GABA suffisant pour faire face à la demande de recyclage créée par l’activité. Nos résultats mettent en évidence de nouveaux mécanismes d’adaptation de l’approvisionnement aux besoins imposés par le recyclage vésiculaire selon le régime d’activité, ainsi qu’un couplage direct entre le cycle de neurotransmetteurs et le cycle vésiculaire. Nous montrons que les transporteurs de glutamine sont responsables d’une potentialisation de l’approvisionnement des varicosités en GABA lors d’une activité répétée, probablement par une augmentation du nombre de ces transporteurs à la membrane. En développant et en utilisant des paradigmes expérimentaux nouveaux, nous montrons que la régulation métabolique du cycle vésiculaire passe par une adaptation du pool de vésicules recyclantes à la disponibilité en neurotransmetteurs. La nature du senseur de cette régulation et sa localisation cytosolique ou luminale restent à déterminer / In the hippocampus, GABAergic interneurons represent only 10% of the neuronal population but are able to synchronize the activity of large neuronal networks. They compensate their numerical inferiority by a large axonal arborization to sustain synaptic activity at high frequency and adjust the balance between excitation and inhibition for different regime of activity. Since small central synapses contain a limited pool of vesicles, their recycling by endocytosis is essential to maintain transmission during repeated activity. The filling of recycling vesicles with GABA is dependent on its supply in terminals which should be adjusted to the demand imposed by vesicular recycling. Our results reveal new transporter mechanisms that adapt GABA supply to neuron activity, suggesting a direct coupling between the neurotransmitter and the vesicle cycles. We show that high recycling activity increases GABA supply, probably by increasing the number of glutamine transporters at the membrane. By developing and using FM5-95 and VGAT-pHluorin with a new experimental paradigm, we provide evidence for a metabolic regulation of the vesicle cycle that involves a dynamic adaptation of the recycling pool to the neurotransmitter availability. The nature of the sensor of this regulation and its cytosolic or luminal location remain to be determined.

A ce jour, seul le cerveau du nourrisson est capable d’appréhender et de maîtriser la complexité du langage humain. La recherche en psychologie du développement a investi beaucoup d’énergie pour tenter de percer le mystère de l’acquisition du langage, révélant d’impressionnantes capacités précoces permettant le traitement et la représentation de la parole. La récente émergence de techniques de neuro-imagerie non-invasives offre aujourd’hui de nouveaux outils et de nouvelles perspectives pour d’étude des mécanismes d’apprentissage du langage. Cette thèse a pour but d’explorer les mécanismes permettant l’acquisition et la représentation de structures linguistiques, grâce à une approche en électrophysiologie. La première partie de ce manuscrit consiste en une contribution méthodologique à la neuro-imagerie du développement. Sur la base de données acquises en imagerie par résonnance magnétique (IRM), nous avons localisé les positions du système international 10/20 pour le placement d’électrodes – utilisé aussi bien en électroencéphalographie (EEG) qu’en spectroscopie proche infra-rouge (NIRS) – par rapport aux structures cérébrales internes. Cette étude a permis de quantifier la variabilité interindividuelle de ces positions, mais également de construire un modèle de cerveau complété d’un atlas anatomique pour le nourrisson. Dans une seconde partie de cette thèse, grâce à l’EEG haute-densité, nous avons pu démontrer que dès 8 mois, les nourrissons étaient capables de mettre en œuvre de puissance mécanismes d’analyse statistique, permettant d’extraire les dépendances entre syllabes non-adjacentes, pour segmenter un flux continu de parole en unités distinctes. L’analyse des réponses neurales a révélé une hiérarchie de processus cérébraux soutenant le traitement des syllabes mais aussi des unités segmentées. Enfin, dans une dernière partie, nous proposons un paradigme expérimental permettant d’étudier non seulement l’extraction mais aussi la représentation de séquences linguistiques sous la forme d’expressions unifiées. Nous avons pu établir grâce à cette étude que dès 5 mois, les nourrissons étaient capables de former de solides représentations de séquences définies par des répétitions, leur permettant de catégoriser et manipuler plusieurs structures. Pour conclure, cette thèse vient compléter les études comportementales sur l’acquisition du langage, grâce à une approche des processus cérébraux soutenant l’apprentissage de séquences. La richesse du signal EEG a permis de mettre en évidence une hiérarchie de traitements complexes. / To this day, the infant brain is the only known learning system able to apprehend and master the complexity of the human language. Developmental psychologists have dedicated a lot of efforts to break down the mystery of language acquisition, revealing precocious and impressive abilities for processing and encoding speech sequences. The recent emergence of non-invasive neuroimaging techniques provides a new tool to explore language learning mechanisms from a different perspective. In the present thesis, we aimed at investigating the encoding mechanisms of the structural properties of a speech sequence from an electrophysiological perspective. In the first part of this thesis, we provided the developmental neuroimaging community with a methodological contribution. Based on magnetic resonance imaging (MRI) data, we virtually localized the standardized sensor placement system for both electroencephalography (EEG) and near infrared spectroscopy (NIRS) relative to the internal brain structures, and assessed their variability. We additionally provided an infant brain template with an anatomical atlas which will be valuable for studies in which individual anatomical information cannot be obtained. In the second part of this thesis, using high-density EEG, we demonstrated that 8 month-old infants could deploy powerful learning mechanisms for capturing the statistical dependencies between non-adjacent syllable units, in order to chunk a continuous speech stream. Interestingly, a hierarchy of neural processes tracked both the syllables and the chunked constituents of the sequence. Finally, in a third cognitive EEG study, we proposed an experimental design to assess infants’ ability to not only extract but also encode the structure of speech sequences into unified mental schemas. The results of this study established that 5 month-old infants could form robust mental representations for repetition-based sequences, allowing them to represent, categorize and operate on multiple structures. Inspection of various neural measurements revealed that several stages of the processing hierarchy were affected by the acquired mental representations. Overall, this thesis complements behavioral research on language acquisition with a window onto the early neural mechanisms allowing sequence encoding, revealing a hierarchy of increasingly complex computations in the encoding of linguistic structures.

Un cadre théorique classique pour expliquer comment les mouvements volontaires sont générés et optimisés implique l'existence d'un modèle interne basé sur les conséquences sensorielles de ses propres actions. Le cervelet est souvent considéré comme une structure où ces modèles pourraient être efficacement stockés et mis-à-jour. Parmi tous les systèmes sensoriels, le système vestibulaire est probablement celui où la plus grande proportion de stimuli est auto-générés et pourtant peu étudié en conditions actifs. Pour appréhender le rôle du vestibulo-cervelet, nous avons enregistré des cellules de Purkinje du nodulus en condition active chez le rongeur, associé à l'enregistrement quantitatif des signaux inertiels produits par les mouvements de la tête. Cela a nécessité le développent d'outils de mesure adaptés au petit animal. Ces outils, absents du commerce, sont capable d'enregistrer, et cela sans aucun câble, les mouvements inertiels (accélération linéaire et vitesse angulaire) de celui ci offrant une représentation des informations vestibulaires. Les résultats présentés dans cette thèse montrent que, au moins dans des conditions actives, les cellules de Purkinje présentent une sensibilité sélective à certaines composantes du mouvement de la tête. La diversité des réponses observées démontre de plus que chaque cellule possède son propre " champ récepteur vestibulaire ". Il a ainsi été montré que certaines cellules avaient un champ récepteur en coordonnées égocentriques et d'autres allocentriques. Cette distinction s'inscrit dans le problème général de la transformation par le cervelet des coordonnées vestibulaires et de la représentation de l'environnement. / A classical and theoretical explaining framework how voluntary movements are generated and optimized implies the existence of an internal model based on the sensory consequences of own actions. The cerebellum is often considered as a structure where the models could be effectively stored and made-to-day. Of all the sensory systems, the vestibular system is probably one where the largest proportion of stimuli are self-generated but yet little studied in active conditions. To understand the role of the vestibular-cerebellum, we recorded Purkinje cells from nodulus in active condition in rodents associated with quantitative recording of inertial signals produced by head motion. This required developing the measurement tools adapted to small animals. These tools, absent of trade, are capable of recording, without any cables, the inertial movement (linear acceleration and angular velocity) of this one as a representation of vestibular information. The results presented in this thesis show that, at least in active condition, Purkinje cells exhibit selective sensitivity to certain components of the head movement. The diversity of responses observed further demonstrates that each cell has its own "vestibular receptive field". It has thus been shown that some cells have a receptive field in egocentric coordinates while others allocentric. This results is part of the general problem of the coordinate transformation and of the environment representation by the vestibular cerebellum.

La mémoire spatiale est composée d'une phase d''encodage pendant l'éveil, suivi par une phase de consolidation pendant le sommeil, au cours de laquelle les séquences d'activation des cellules de lieu sont rejouées. Ces réactivations ont lieu pendant des oscillations à hautes fréquences du sommeil à ondes lentes, appelées les sharp-wave ripples (SPW-Rs) dont l'occurrence est coordonnées avec celle des autres rythmes corticaux (ondes delta 2-4Hz et spindles 10-15Hz). Ce modèle bien que largement accepté ne repose que sur des études corrélatives. De plus, les SWP-Rs et les ondes delta sont impliquées à la fois dans l'homéostasie du sommeil et dans la consolidation de la mémoire. Or l'interaction entre les deux phénomènes n'a jamais été caractérisée. Au moyen d'une interface cerveau machine, nous avons associé les réactivations spontanées d'une cellule de lieu pendant le sommeil à une stimulation électrique de récompense. Au réveil les souris allaient dans le champ de lieu du neurone démontrant la possibilité de créer des souvenirs artificiels pendant le sommeil. Ceci démontrait également le rôle causal des cellules de lieu dans la navigation spatiale ainsi que l'existence de réactivations d'informations spatiales pendant le sommeil. Dans un second temps, nous avons développé une deuxième interface cerveau-machine permettant de manipuler les ondes delta. Nous avons également montré que l'occurrence des SPW-Rs et des ondes delta diminuent avec le temps de sommeil en maintenant leur coordination. Enfin nous avons identifié une sous-population de neurones corticaux potentiellement impliquée dans la génération des ondes delta et leur régulation par la pression homéostatique de sommeil. / Spatial memory is composed of an encoding phase during wakefulness, followed by a consolidation phase during sleep, corresponding to the replay of sequences of activation of hippocampal place cells observed during wake. Those reactivations occur during slow wave sleep, mostly during hippocampal high frequency oscillations, called sharp-wave ripples (SPW-Rs). Moreover, SPW-Rs occurrence is coordinated with others cortical rhythms (delta waves 2-4Hz and spindles 10-15Hz). Although this theoretical framework is widely accepted, it is only based on correlative studies. Moreover, in addition to memory consolidation, SPW-Rs and delta waves are also involved in sleep homeostasis. Finally, a fine description of the interactions between the two phenomena is still lacking. By using a newly designed brain machine interface, we associated spontaneous reactivations of a single place cell during sleep to intracranial rewarding stimulations. At awakening, mice went and stayed within the place field of the related neuron, demonstrating the possibility to create artificial memories during sleep. It also demonstrated the causal role of place cells on spatial navigation, and that they still convey spatial information during sleep supporting the existence of sleep reactivation. We also developed a second brain machine interface in order to manipulate delta waves during sleep. We showed that the occurrence of both SPW-Rs and delta waves decrease during sleep, even though their coordination was maintained. Finally, we identify a sub-population of cortical neurons potentially involved both in the generation of delta waves and their modulation by the homeostatic pressure of sleep.

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Dans les dernières décennies, l'impact dû à l'altération de la microstructure du tissu cardiaque dans la survenue de troubles arythmiques (syndrome de Brugada, fibrillation auriculaire, syndromes de repolarisation précoce…) est de plus en plus étudié. Les données expérimentales relatives au fonctionnement et aux régulations intervenant aux échelles cellulaires et subcellulaires (jonctions communiquantes, rôle de certains canaux ioniques) sont de plus en plus nombreuses, et fournissent un cadre adapté aux numériciens pour développer ou affiner des modèles et en valider les comportements. Dans cette thèse, nous proposons le développement et l'étude d'un modèle « microscopique » prenant en compte la géométrie individuelle des cellules et les jonctions communiquantes entre elles. Le modèle vise à comprendre la propagation du potentiel d'action au sein d'un réseau de cellules. Nous établissons ce modèle via une étude du comportement des ions dans les cellules. Ce comportement, décrit par diverses équations de la physique microscopique (électrostatique...), fournit un cadre à partir duquel, en effectuant quelques analyses dimensionnelles et une étude asymptotique, nous dérivons le modèle susmentionné. Puis, nous démontrons l'existence d'une solution à ce modèle à l'aide d'un processus de discrétisation en temps « semi-implicite » et de théorèmes de compacité. Nous proposons ensuite un ensemble de simulations dont l'objet est de comprendre la propagation des potentiels d'action entres cellules au sein d'un réseau, et en particulier le rôle des jonctions communiquantes. Nous étudions différents modèles de jonctions communiquantes, dont un non-linéaire et dépendant du temps. Cette thèse ouvre de nombreuses perspectives, à courte échéance des comparaisons à des observations expérimentales chez la souris, et à plus long terme de recherche sur les mécanismes de propagation à l'échelle cellulaire et leurs impact sur les troubles du rythme cardiaque. / During the last decades, studies regarding the prospective impact of the alterations at the microscopic scale of the heart tissue in the appearance of arrhythmias (Brugada's syndrome, atrial fibrillation, early repolarization syndrome...) have been more numerous. The amount of experimental data regarding the behaviors and regulations that occur at a cellular and a subcellular (gap junctions, role of specific ionic channels) is increasing and these data provide an adapted frame for the computational mathematicians to develop or improve models and confirm their behaviour. In this thesis, we developed and studied a ``microscopic'' model taking into account the individual geometry of the cells and the gap junctions between them. This model is designed to enhance our understanding of the action potential propagation in a network of cells. We extracted this model using a study of the ions movements in the cells. These movements, described by various microscopic physics equations (electrostatic...), and some dimensional analysis, including an asymptotic study, allow us to derive the model. We then show that the problem described by such a model has a solution, via a semi-implicit time discretization process and compacity arguments. Afterwards, we offer numerous simulations in order to enhance our understanding of the action potential propagation between the cells of various networks. We specifically customize the gap junction models we use (a geometric one, a linear one and a non-linear one) to enhance our comprehension. This thesis introduces many questions. On the short-term, on the comparison between experimental data observed on mice cells and our results. On the long-term regarding the mechanisms regulating the action potential propagation, and their impact on the alterations of the cardiac rhythm.

La perception consciente du monde extérieur repose sur la coordination spatiotemporelle de l’activité des neurones corticaux. Les aires corticales primaires chez les mammifères sont organisées en six couches. Il a été proposé que l’information sensorielle soit traitée de façon sérielle à travers les 6 couches du cortex. D’abord au niveau de la couche IV, cible des afférences thalamiques. Ensuite au niveau des couches II/III, innervées par les neurones excitateurs de la couche IV. Et enfin par les neurones des couches profondes, V et VI, qui sont innervés par les cellules pyramidales des couches II/III. Les neurones pyramidaux de la couche V constituant la principale sortie du néocortex.Il a récemment été montré que les neurones des couches profondes reçoivent également des informations sensorielles directement par des afférences thalamiques, ce qui pose la question du rôle de la connectivité interlaminaire dans le traitement sensoriel opéré par le cortex.J’ai ainsi tiré profit de la technique d’électroporation in utero qui permet d’exprimer spécifiquement des protéines photo-activables dans les cellules pyramidales des couches II/III du cortex somesthésique primaire de la souris. En procédant à des enregistrements unitaires des neurones corticaux à la fois chez des animaux anesthésiés et éveillés, j’ai montré que le recrutement des neurones pyramidaux des couches II/III amplifie les réponses sensorielles des neurones de la couche V. Par ailleurs, l’analyse de cette amplification en fonction de l’intensité des stimulations sensorielles indique que la connectivité interlaminaire joue un rôle majeur dans la modulation du gain des neurones de la couche de sortie du cortex. / The sensory perception of the external world relies on the coordinated activity in space and time of cortical neurons. Primary sensory areas of mammals are organized in six layers.It has been suggested that sensory information is processed serially through the six layers of the cortex. Sensory information is supposed to propagate first through the layer IV, principal target of thalamic axonal projections. Cortical layers II/III then receive sensory information relayed by layer IV excitatory neurons. Finally, deep cortical layers V and VI are connected by layer II/III pyramidal cells. Layer V pyramidal neurons are the principal output of the neocortex.Recently, it has been shown that deep layer neurons receive direct thalamic inputs relaying sensory information. The role of the translaminar connectivity during sensory processing remains an opened question.I took the advantage of in utero electroporation to express photo-sensitive proteins specifically in layer II/III pyramidal cells of the mouse primary somatosensory cortex.By proceeding to extracellular recordings of cortical neurons of either anesthetized or awake mice, I have shown that the recruitment of layer II/III pyramidal neurons amplifies layer V neurons sensory responses. Moreover, the analysis of this amplification phenomenon as a function the sensory stimulation intensity suggests that translaminar connectivity can operate a gain modulation of the layer V pyramidal neurons.

Le profil d'activité des neurones dopaminergiques semble fortement évoluer au cours des premières semaines post-natales, faisant intervenir des modifications des propriétés intrinsèques et synaptiques, mais la connaissance des mécanismes à l'origine de ces changements et de leur cinétique est encore parcellaire.Dans un premier article, nous avons caractérisé le profil d'expression des sous-unités des principaux canaux ioniques sensibles au potentiel somato-dendritiques des neurones dopaminergiques au cours des premières semaines de développement post-natal. Nous avons pu décrire les principaux changements d'expression de ces canaux entre P6, P21 et P40. Dans un second article, nous avons défini l'évolution du comportement électrophysiologique des neurones dopaminergiques lors des 4 premières semaines postnatales. Nous avons pu montrer que l'acquisition du phénotype électrique "mature" des neurones dopaminergiques implique essentiellement deux transitions développementales, intervenant respectivement entre P3 et P5 puis entre P9 et P11.Enfin dans une troisième étude, nous avons tenté de déterminer les principaux changements morphologiques intervenant au cours des premières semaines post-natales et de définir leur impact sur le profil électrophysiologique des neurones dopaminergiques. Nos résultats suggèrent que la morphologie de l'axone et du segment initial de l'axone changent fortement au cours des trois premières semaines post-natales.Nous avons ainsi pu caractériser les principales transitions développementales intervenant dans l'acquisition du phénotype électrique des neurones dopaminergiques ainsi que les changements morphologiques et biophysiques associés. / The firing pattern of dopaminergic neurons seems to strongly evolve during the first postnatal weeks, involving changes in intrinsic and synaptic properties, but our knowledge of the mechanisms underlying these changes and their precise timecourse is still fragmented.In a first study, we characterized the expression profile of several somato-dendritic voltage-gated ion channels in dopaminergic neurons during postnatal development. Our results describe the major changes in expression of these ion channels occurring between P6, P21 and P40.In a second study, we described the modifications in electrophysiological behavior of dopaminergic neurons across the first four postnatal weeks. We show that the acquisition of the mature electrical phenotype of dopaminergic neurons mainly involves two developmental transitions occurring between P3 and P5 and then between P9 and P11, respectively.Finally, in a third study, we attempted to define the major morphological changes occurring during early postnatal development and to measure their impact on the electrophysiological profile of dopaminergic neurons. Our results suggest that the morphology of the axon and the axon initial segment strongly change during the first three postnatal weeks, even though these changes do not seem to significantly influence the excitability of dopaminergic neurons or the shape of their action potential.We were able to characterize the main developmental transitions leading to the acquisition of the mature electrical phenotype of dopaminergic neurons, and to describe some of the biophysical and morphological changes associated with this electrophysiological maturation.

Les arythmies auriculaires constituent une pathologie majeure en cardiologie, et leur étude constitue un vaste sujet de recherche. Pour les étudier, de nombreux modèles mathématiques de la propagation du potentiel d'action dans les oreillettes ont été développés. La plupart de ces modèles génériques permettent de reproduire des séquences d'activations typiques des oreillettes. De tels modèles peuvent avoir un intérêt expérimental, voir clinique, par exemple dans l'aide à la localisation des foyers arythmiques ou encore dans l'analyse des échecs du traitement de ces arythmies. Néanmoins, pour atteindre ce but, il faut être capable de recaler au mieux le modèle, dans ses dimensions géométriques ou fonctionnelles, sur des données individuelles. L'assimilation de données, discipline mathématique dans laquelle nous cherchons à combiner de manière optimale théorie et observations, est alors un bon candidat à la personnalisation des modèles de la propagation du potentiel d'action. Dans cette thèse, nous proposons d'étudier différentes méthodes d'assimilation de données -- séquentielles et variationnelles -- dans le but de combiner les modèles de propagation avec des données électroanatomiques. Plus précisément, nous nous intéressons à deux applications possible de l'assimilation de données que sont l'estimation d'état et l'estimation de paramètres. Dans un premier temps, nous étudions un observateur d'état permettant de corriger la position du front de propagation simulé en se basant sur la position du front observé. Cet observateur est alors utilisé afin de compléter une carte d'activation obtenue lors d'une procédure clinique. Ensuite, ce même observateur est combiné à un filtre de Kalman d'ordre réduit afin d'estimer les paramètres de conductivités du modèle mathématique de propagation du potentiel d'action. Une étude de la stratégie d'estimation liée état-paramètre est ensuite réalisée pour voir comment la méthode se comporte face aux erreurs de modélisation. La méthode est ensuite testée sur un jeu de données acquis cliniquement. Puis, nous regardons du côté des méthodes d'assimilation de données variationnelles qui permettent l'estimation de paramètres spatialement distribués. Plusieurs problèmes de minimisation, permettant d'estimer un paramètre de conductivité distribué dans l'espace, sont alors introduits et analysés. Nous montrons alors que la discrétisation de ces problèmes de minimisation, dans le but d'obtenir des méthodes numériques de résolution, peut s'avérer complexe. Une méthode numérique est ensuite mise en place pour un des problèmes de minimisation étudié, et trois cas tests unidimensionnels sont analysés.Enfin, nous démontrons l'existence d'un minimum pour une des fonctions objectif étudiées en nous basant sur des résultats d'analyse fonctionnelle de la littérature. / Atrial arrhythmias are a major pathology in cardiology, and their study is alarge research topic. To study them, many mathematical models of the actionpotential propagation in atria have been developed. Most of those generic models can be used to reproduce typical activation sequences of the atria. Such models may have an experimental or even clinical interest, for example in helping the location of arrhythmic foci or in the analysis of treatment failures for these arrhythmias. Nevertheless, to achieve this goal, it isnecessary to be able to adjust the model at best, based on experimental orclinical data. Data assimilation, a mathematical discipline in which we seek to optimally combine theory and observations, is then a good candidate for the customization of action potential propagation models.In this thesis, we propose to study different data assimilation methods-- sequential and variational -- in order to adjust action potential propagation model on electroanatomical data. More precisely, we are interested in two possible applications of data assimilation: state estimation and parameter estimation.First, we study a state observer which is able to correct the simulatedpropagation front localization based on the observed front localization. Thisobserver is then used to complete an activation map obtained during a clinical procedure.Then, this observer is combined with a reduced order Kalman filterin order to estimate the conductivity parameters of the action potentialpropagation model. A study of the joint state-parameter estimationstrategy is then realized to see how the method behaves faced with modelingerrors. The method is then tested on a clinically acquired dataset.Then, we look at variational data assimilation methods that allow the estimation of spatially distributed parameters. Several minimization problems, allowing to estimate a conductivity parameter distributed in space, are then introduced and analyzed. We then show that the discretization of these minimization problems, in order to obtain numerical methods of resolution, can be complex. A numerical method is then implemented for one of the studied minimization problems, and three 1D test cases are analyzed.Finally, we demonstrate the existence of a minimum for one of the studiedobjective function based on functional analysis results from theliterature.