Dans de nombreux domaines tels que l’apprentissage statistique, la recherche opérationnelle ou encore la conception de circuits, une tâche est modélisée par un jeu de paramètres que l’on cherche à optimiser pour prendre la meilleure décision possible. Mathématiquement, le problème revient à minimiser une fonction de l’objectif recherché par des algorithmes itératifs. Le développement de ces derniers dépend alors de la géométrie de la fonction ou de la structure du problème. Dans une première partie, cette thèse étudie comment l’acuité d’une fonction autour de ses minima peut être exploitée par le redémarrage d’algorithmes classiques. Les schémas optimaux sont présentés pour des problèmes convexes généraux. Ils nécessitent cependant une description complète de la fonction, ce qui est rarement disponible. Des stratégies adaptatives sont donc développées et prouvées être quasi-optimales. Une analyse spécifique est ensuite conduite pour les problèmes parcimonieux qui cherchent des représentations compressées des variables du problème. Leur géométrie conique sous-jacente, qui décrit l’acuité de la fonction de l’objectif, se révèle contrôler à la fois la performance statistique du problème et l’efficacité des procédures d’optimisation par une seule quantité. Une seconde partie est dédiée aux problèmes d’apprentissage statistique. Ceux-ci effectuent une analyse prédictive de données à l’aide d’un large nombre d’exemples. Une approche générique est présentée pour à la fois résoudre le problème de prédiction et le simplifier en groupant soit les variables, les exemples ou les tâches. Des méthodes algorithmiques systématiques sont développées en analysant la géométrie induite par une partition des données. Une analyse théorique est finalement conduite lorsque les variables sont groupées par analogie avec les méthodes parcimonieuses. / In numerous fields such as machine learning, operational research or circuit design, a task is modeled by a set of parameters to be optimized in order to take the best possible decision. Formally, the problem amounts to minimize a function describing the desired objective with iterative algorithms. The development of these latter depends then on the characterization of the geometry of the function or the structure of the problem. In a first part, this thesis studies how sharpness of a function around its minimizers can be exploited by restarting classical algorithms. Optimal schemes are presented for general convex problems. They require however a complete description of the function that is rarely available. Adaptive strategies are therefore developed and shown to achieve nearly optimal rates. A specific analysis is then carried out for sparse problems that seek for compressed representation of the variables of the problem. Their underlying conic geometry, that describes sharpness of the objective, is shown to control both the statistical performance of the problem and the efficiency of dedicated optimization methods by a single quantity. A second part is dedicated to machine learning problems. These perform predictive analysis of data from large set of examples. A generic framework is presented to both solve the prediction problem and simplify it by grouping either features, samples or tasks. Systematic algorithmic approaches are developed by analyzing the geometry induced by partitions of the data. A theoretical analysis is then carried out for grouping features by analogy to sparse methods.

Le terme stéréopsie renvoie à la sensation de profondeur qui est perçue lorsqu’une scène est vue de manière binoculaire. Le système visuel s’appuie sur les disparités horizontales entre les images projetées sur les yeux gauche et droit pour calculer une carte des différentes profondeurs présentes dans la scène visuelle. Il est communément admis que le système stéréoscopique est encapsulé et fortement contraint par les connexions neuronales qui s’étendent des aires visuelles primaires (V1/V2) aux aires intégratives des voies dorsales et ventrales (V3, cortex temporal inférieur, MT). A travers quatre projets expérimentaux, nous avons étudié comment le système visuel utilise la disparité binoculaire pour calculer la profondeur des objets. Nous avons montré que le traitement de la disparité binoculaire peut être fortement influencé par d’autres sources d’information telles que l’occlusion binoculaire ou le son. Plus précisément, nos résultats expérimentaux suggèrent que : (1) La stéréo de da Vinci est résolue par un mécanisme qui intègre des processus de stéréo classiques (double fusion), des contraintes géométriques (les objets monoculaires sont nécessairement cachés à un œil, par conséquent ils sont situés derrière le plan de l’objet caché) et des connaissances à priori (une préférence pour les faibles disparités). (2) Le traitement du mouvement en profondeur peut être influencé par une information auditive : un son temporellement corrélé avec une cible définie par le mouvement stéréo peut améliorer significativement la recherche visuelle. Les détecteurs de mouvement stéréo sont optimalement adaptés pour détecter le mouvement 3D mais peu adaptés pour traiter le mouvement 2D. (3) Grouper la disparité binoculaire avec un signal auditif dans une dimension orthogonale (hauteur tonale) peut améliorer l’acuité stéréo d’approximativement 30% / Stereopsis refers the perception of depth that arises when a scene is viewed binocularly. The visual system relies on the horizontal disparities between the images from the left and right eyes to compute a map of the different depth values present in the scene. It is usually thought that the stereoscopic system is encapsulated and highly constrained by the wiring of neurons from the primary visual areas (V1/V2) to higher integrative areas in the ventral and dorsal streams (V3, inferior temporal cortex, MT). Throughout four distinct experimental projects, we investigated how the visual system makes use of binocular disparity to compute the depth of objects. In summary, we show that the processing of binocular disparity can be substantially influenced by other types of information such as binocular occlusion or sound. In more details, our experimental results suggest that: (1) da Vinci stereopsis is solved by a mechanism that integrates classic stereoscopic processes (double fusion), geometrical constraints (monocular objects are necessarily hidden to one eye, therefore they are located behind the plane of the occluder) and prior information (a preference for small disparities). (2) The processing of motion-in-depth can be influenced by auditory information: a sound that is temporally correlated with a stereomotion defined target can substantially improve visual search. Stereomotion detectors are optimally suited to track 3D motion but poorly suited to process 2D motion. (3) Grouping binocular disparity with an orthogonal auditory signal (pitch) can increase stereoacuity by approximately 30%

Il est connu que le cannabis, par son action sur le système endocannabinoïde, affecte de multiples paramètres de la vision. Les fonctions de GPR55, un récepteur associé au système endocannabinoïde, ont moins été étudiées que celles des récepteurs cannabinoïdes les plus importants, CB1 et CB2. Nous savons cependant que GPR55 est présent dans la rétine de la souris et qu’il module la croissance et le guidage axonal des cellules ganglionnaires rétiniennes durant le développement. Le but de cette étude est d’étudier les effets de GPR55 sur la vision en utilisant un modèle de souris avec une délétion du gène Gpr55. Des électrorétinographies (ERG) plein champ scotopique et photopique ont été effectuées dans le but d’étudier le rôle du récepteur sur les fonctions rétiniennes. Nous avons trouvé que les souris Gpr55-/- ont, en ERG scotopique, une amplitude réduite de l’onde-b et des potentiels oscillatoires qui ont aussi une latence plus longue. Chez ces animaux, l’onde-a photopique a aussi une amplitude plus basse. Par la suite, pour vérifier les conséquences des déficits de fonction rétinienne sur les fonctions visuelles, le modèle de réflexe optomoteur a été utilisé sur des souris knock-out ou avec des injections systémiques d’un antagoniste et d’un agoniste de GPR55. L’absence de GPR55 retarde le développement de l’acuité visuelle, mais la délétion de Gpr55 ou l’action pharmacologique sur le récepteur ne change pas l’acuité visuelle chez les adultes. La délétion de Gpr55 et l’administration d’un antagoniste du récepteur diminuent la sensibilité au contraste. Ces observations suggèrent que GPR55 peut modifier l'activité des cônes, des cellules bipolaires et des cellules de la rétine interne avec des conséquences comportementales. / The observations on how cannabis affects multiple properties of vision have fostered the interest in the study of the functions of cannabinoid receptors CB1 and CB2 in the visual system. However, other non-classical cannabinoid receptors are thought to be involved in mediating the actions of cannabinoid ligands in the eye. One of these candidate receptors is GPR55, a receptor that modulates the growth and axonal guidance of retinal ganglion cells during development in mice. The purpose of this study was to investigate the effects of the deletion of the Gpr55 gene and the pharmacological modulation of GPR55 on retinal function and visual behavior. Full-field scotopic and photopic electroretinography (ERG) were used to functionally assess the state of the retina. Recordings obtained from Gpr55-/- mice revealed a diminution of the scotopic b-wave and the photopic a-wave responses. These animals also had reduced and delayed oscillatory potentials. The optomotor reflex method was used to evaluate the consequences of Gpr55 deletion on visual acuity and contrast sensitivity. The absence of GPR55 delayed the developmental trajectory of visual acuity in Gpr55 knockout mice without affecting the maximum visual acuity reached in adulthood. Pharmacological manipulation of GPR55 in adult wild-type mice did not alter visual acuity. Both the deletion of Gpr55 and the administration of a receptor antagonist decreased contrast sensitivity while an agonist of GPR55 increased contrast sensitivity. These observations suggest that GPR55 can modify the activity of cones, bipolar cells, and cells in the inner retina with behavioral consequences.

Les résultats d'études expérimentales auprès d'animaux suggèrent qu'une diète riche en acides gras polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC) et/ou un ratio élevé d'oméga-3/oméga-6 a des effets protecteurs sur le développement neurologique et sensoriel du foetus suite à une exposition gestationnelle à l'éthanol. À ce jour, aucune étude n'a évalué les possibilités bienfaisantes de ces interventions nutritionnelles sur les humains. Le but de cette thèse est de déterminer si un ratio élevées d'acides docosohexanoïques (DHA)/ acides arachidonique (ARA) dans le cordon ombilical peut protéger contre les effets de l'exposition prénatale à l'alcool sur trois aspects du développement: 1) la croissance prénatale (poids, circonférence crânienne et taille à la naissance), 2) le développement cognitif, et 3) l'acuité visuelle. Une étude de cohorte longitudinale prospective a été effectuée dans une population inuite de la région du Nunavik au Québec. La consommation d'alcool au cours de la grossesse a été documentée à la mi-grossesse et dans le mois suivant l'accouchement auprès de 215 femmes. Le sang du cordon ombilical et de la mère a été prélevé suivant l'accouchement. Les paramètres de croissances prénatales ont été documentés à la naissance du nouveau-né. Le traitement de l'information et l'acuité visuelle des enfants ont été évalués à 6 mois postnatal en utilisant le Fagan Test of Infant Intelligence et le Teller Acuity Cards. Les résultats de cette étude suggèrent que l'exposition prénatale à des doses excessives d'alcool par épisode au cours de la gestation est associée à un poids et une circonférence crânienne inférieure à la naissance ainsi qu'à une acuité visuelle réduite. Le ratio DHA/ARA dans le cordon ombilical est associé à un poids plus élevé à la naissance. Aucune interaction significative ne peut être observée entre le ratio DHA/ARA dans le cordon ombilical du nouveau-né et l'exposition prénatale à l'alcool sur les marqueurs de développement pré- et postnatal. Les résultats de la présente étude suggèrent que le ratio DHA/ARA ne joue ni un rôle médiateur, ni un rôle modérateur dans la relation entre d'une part, l'exposition prénatale à l'alcool et d'autre part, la croissance prénatale et l'acuité visuelle à 6 mois. Compte tenu de la méthodologie utilisée pour cette étude il est impossible de conclure sur le rôle de la nutrition prénatale et de l'appart nutritif en DHA dans la relation entre l'exposition à l'alcool et le développement.

Les avancées scientifiques sont de plus en plus dépendantes de l’évolution des technologies et des approches expérimentales. Dans la continuité des travaux initiés par Fagot, nous avons développé un nouveau dispositif expérimental permettant l’étude des capacités cognitives de singes vivant en groupes sociaux. Cet outil est automatisé, portable, muni d’un système d’apprentissage autonome, et il permet aux singes de réaliser plusieurs tâches cognitives en parallèle. Ce design expérimental nous a permis, pour la première fois, d’étudier l’évolution conjointe de différentes fonctions cognitives sur une échelle de temps réduite. Nos résultats révèlent un apprentissage des tâches rapide par les sujets qui présentent en outre des performances élevées et stables dans le temps. Ces travaux ouvrent ainsi des perspectives prometteuses à travers une utilisation de cet outil dans le cadre d’études i) sur les bases sous-jacentes à des processus cérébraux complexes, ii) sur les liens entre différentes fonctions cognitives, ou encore iii) pharmaceutiques, testant les l’effets de molécules sur une ou plusieurs fonctions cognitives simultanément. / Scientific advances are increasingly dependent on the evolution of both technologies and experimental approaches. Following on from Fagot's research, we developed a new experimental device to study cognitive abilities in nonhuman primates living in social groups. This tool is automated, portable, equipped with an autonomous self-learning system, and it allows the subjects to perform several complex cognitive tasks concurrently. This experimental design allowed us, for the first time, to study the co-evolution of different cognitive functions on a small time scale. Our results reveal the subjects learned the tasks rules rapidly and additionally they archieved high and stable performances over time. This developmental work thus opens up new investigation prospects in cognition for studies interested in i) the underlying bases of cerebral complex processes, ii) the links between several cognitive functions, or iii) testing the effects of drugs on one or more cognitive functions concurrently.

Le système endocannabinoïde (eCB) est une cible thérapeutique intéressante pour traiter diverses conditions variées, allant de la modulation du système immunitaire à la prise en charge de la douleur neuropathique. De plus, le système eCB est impliqué dans les processus développementaux comme l’indique une exposition aux cannabinoïdes au cours du développement qui provoque des troubles neurofonctionnels. En raison de leur nature lipophile, les eCBs ne sont pas emmagasinés, mais sont plutôt synthétisés et dégradés sur demande par des enzymes. Ainsi, l’étude du patron d’expression de ces enzymes permettrait de mieux comprendre l’expression et ainsi le rôle joué par les eCBs pendant la formation du système nerveux central. Le récepteur CB1 est grandement distribué dans le système nerveux, alors que le récepteur CB2 est traditionnellement associé au système immunitaire. La découverte récente de l’expression et de l’impact fonctionnel du récepteur CB2 dans certains neurones, notamment au niveau rétinien, modifie la vision traditionnelle des rôles des eCBs. Notamment, une étude de notre laboratoire a montré que la délétion du récepteur CB2 chez des souris transgéniques (cnr2-/-) provoque une augmentation de l’amplitude de l’onde a en électrorétinographie, celle-ci reflétant l’activité des photorécepteurs rétiniens. Cette étude a mis en évidence l’importance du récepteur CB2 dans la vision, du moins au niveau rétinien. Jusqu’à ce jour, aucune étude ne s’est intéressée à l’impact des cannabinoïdes sur l’acuité visuelle. Nous avons caractérisé la distribution rétinienne des enzymes diacylglycérol lipase alpha (DAGLα) et monoacylglycérol lipase (MAGL), responsables respectivement de la synthèse et de la dégradation du ligand eCB 2-arachidonoyl glycérol (2-AG), pendant le développement postnatal. L’enzyme DAGLα est présente dès la naissance et est grandement distribuée dans la rétine, notamment dans les photorécepteurs, les cellules horizontales, amacrines et ganglionnaires. L’enzyme MAGL apparait plus tardivement et est limitée aux cellules amacrines et de Müller. Nos résultats fonctionnels indiquent que l’acuité visuelle des animaux cnr2-/- est plus élevée autant chez les adultes que pendant le développement postnatal. L’administration répétée d’un agoniste inverse du récepteur CB2 produit une augmentation de l’acuité visuelle similaire à la délétion du récepteur CB2 par génie génétique et inversement, l’administration d’un agoniste du récepteur CB2 diminue l’acuité visuelle. Enfin, l’administration d’un inhibiteur de l’enzyme MAGL, responsable de la dégradation du 2-AG, induit une diminution de l’acuité visuelle similaire à celle obtenue par un agoniste du récepteur CB2 tandis que l’administration d’un inhibiteur de l’enzyme DAGL, responsable de la synthèse du 2-AG, provoque une augmentation de l’acuité visuelle. Ces résultats suggèrent que le 2-AG est fortement présent tôt lors du développement rétinien et qu’il pourrait être impliqué dans la maturation structurelle et fonctionnelle de la rétine. De plus, les expériences fonctionnelles ont démontré que les cannabinoïdes affectent non seulement la réponse rétinienne, mais aussi l’acuité visuelle de manière significative. En outre, ces résultats confirment que les cannabinoïdes induisent leurs effets sur la vision exclusivement par le récepteur CB2. Enfin, les résultats de cette thèse accroissent les connaissances actuelles dans un contexte de légalisation grandissante du cannabis à des fins récréatives, puisqu’ils mettent en évidence l’importance des impacts sur l’acuité visuelle. / The endocannabinoid (eCB) system is a great therapeutic target for the treatment of many diseases, ranging from immune system modulation to pain management. This system is implicated in developmental processes as indicated by neurofunctional afflictions following developmental exposition to cannabinoids. Since eCBs are lipophilic, they are not stored in vesicles but rather synthesized and degraded on demand by specific enzymes. Thus, the expression pattern of these enzymes could help to better understand the expression of eCBs, and their role during central nervous system maturation. The CB1 receptor is strongly distributed in the nervous system, while the CB2 receptor is traditionally associated with the immune system. The recent finding of the CB2 receptor expression and function in some neurons, especially in the retina, changes the dogma associated with cannabinoids. A study from our laboratory found that deletion of the CB2 receptor in transgenic mice (cnr2-/-) enhances the a-wave amplitude in electroretinography, this wave reflecting photoreceptor activity. This report highlighted the importance of the CB2 receptor in vision, at least in the retina. Until now, no study aimed at the impact of cannabinoids on visual acuity. We characterized the retinal distribution of diacylglycerol lipase alpha (DAGLα) and monoacylglycerol lipase (MAGL) enzymes, responsible for the synthesis and degradation of the eCB ligand 2-arachidonoyl glycerol (2-AG) during postnatal development. The enzyme DAGLα is expressed since birth and is greatly distributed across the retina such as in photoreceptors, horizontal, amacrine and ganglion cells. The enzyme MAGL is expressed later during development and is present only in amacrine and Müller cells. Our functional results show that the visual acuity of cnr2-/- mice is enhanced in adults and during postnatal development. The repeated administration of a CB2 receptor antagonist yielded a better visual acuity, and inversely a CB2 receptor agonist decreased the visual acuity. Furthermore, the administration of a MAGL inhibitor, the enzyme in charge of 2-AG degradation, induced a strong decrease in visual acuity, similar to that obtained with a CB2 receptor agonist. Inversely, a DAGL inhibitor, the enzyme responsible for 2-AG synthesis, caused an increase in visual acuity. These results suggest that 2-AG is strongly expressed early during retinal development and could be implicated in structural and functional maturation of the retina. Furthermore, we demonstrated that cannabinoids do not only affect retinal function, but also visual acuity. These results confirm that cannabinoids modulate their visual effects exclusively via the CB2 receptor. Finally, in recent years, many countries legalized cannabis for recreational and therapeutic use. The findings from this thesis increase the understanding of cannabinoids since they highlight the great impact of cannabinoids on the visual acuity.

La sécurité routière est un enjeu de santé publique et de développement à travers le monde. En 2010, déjà plus d'un milliard de véhicules à travers le monde étaient en circulation (1). En 2016, près de 1,35 million de personnes ont été rapportées comme décédées suite à des accidents de la route (2). Avec des intérieurs de véhicules et des environnements routiers en constante évolution au cours du dernier siècle, les capacités visuelles sont de plus en plus sollicitées entraînant également une contribution accrue des capacités cognitives. Du point de vue scientifique et clinique, l'interaction entre les mécanismes visuels, tels que l'acuité visuelle et les mécanismes cognitifs impliqués pendant la conduite sont encore peu étudiés et à peine promus comme éléments clés du comportement de conduite sécuritaire. L'étude de cette problématique, dont l'impact est sous-estimé au niveau sociétal, est au coeur de ce travail de maîtrise. Si l'acuité visuelle est difficile à relier aux taux d'accidentologie (3, 4), il est cependant reconnu que les capacités visuo cognitives prédisent le taux d'accidentologie sur route à cinq ans (3) et en simulateur de conduite (5). C’est pourquoi dans cette étude, nous avons émis l'hypothèse que, dans un contexte de forte charge cognitive en conduite, une diminution de l'acuité visuelle aurait un impact négatif sur le comportement de conduite. Nous avons examiné si un seuil d'acuité visuelle artificiellement réduit au seuil légal d'obtention du permis de conduire au Canada, et une réduction plus importante induirait un effet sur les performances de conduite. Le comportement de 21 conducteurs âgés de 21 à 34 ans a été mesuré à l'aide du simulateur VS500M dans divers contextes de conduite et de charge cognitive. Un scénario rural de conduite à faible charge cognitive en comparaison à un scénario autoroute de conduite impliquant des tâches de navigation sur GPS ont été utilisés. Deux scénarios de chaque ont été réalisés avec une vision optimale -acuité visuelle de 6/6- et une qualité de vision réduite -acuité visuelle réduite artificiellement à un niveau plus faible pour 11 des conducteurs et une réduction plus importante pour 10 des conducteurs. Les résultats, faisant l'objet d'une publication scientifique à comité de lecture en préparation, démontrent une diminution des capacités à manoeuvrer le véhicule efficacement, notamment une augmentation de la variabilité de la vitesse et de la position latérale du véhicule (SDLP) en contexte de charge mentale élevée, une augmentation de la variabilité de la vitesse en condition de qualité de vision réduite lors de présence de charge mentale élevée ainsi qu'une diminution de la vitesse moyenne et une augmentation de sa variabilité selon les groupes de réduction de qualité visuelle, toujours dans un contexte de charge mentale élevée. Même si le taux de succès reste stable malgré la manipulation expérimentale, les résultats confirment l'importance d'évaluer les enjeux visuels dans des contextes certes quotidiens, mais pour 2 lesquels les interactions avec la cognition sont encore peu considérées. La sollicitation de la vision à des distances intermédiaires par la tâche de GPS, en plus des distances de loin telles que considérées par les aspects normatifs de la législation du permis de conduire, l'augmentation de la charge cognitive associée à cette double tâche de mobilité et de navigation, mais aussi à la réduction de la qualité de vision nous amènent à proposer de nouvelles pistes de recherche dans la discussion de ce mémoire pour mieux comprendre les enjeux des amétropies visuelles, de la presbytie ou bien encore du vieillissement / Road safety is a public health and development issue across the world. In 2010, more than a billion vehicles were already in circulation worldwide (1). In 2016, nearly 1.35 million people were reported as dead after road crashes (2). With ever-changing vehicle interiors and road environments over the past century, visual abilities are increasingly strained resulting in an increased contribution of cognitive abilities as well. From a scientific and clinical point of view, the interaction between visual mechanisms, such as visual acuity and the cognitive mechanisms involved during driving are still little studied and hardly promoted as key elements of safe driving behavior. The study of this problem, the impact of which is underestimated at the societal level, is at the heart of my master's work. While visual acuity is difficult to relate to accident rates (3, 4), it is however recognized that visuo-cognitive abilities predict the road accident rate at five years (3) and in a driving simulator (5). This is why in this study, we hypothesized that, in a context of high cognitive load while driving, a decrease in visual acuity would have a negative impact on driving behavior. We examined whether a visual acuity threshold artificially reduced to the legal threshold for obtaining a driver's license in Canada, and a greater reduction, would have an effect on driving performance. The behaviors of 21 drivers aged between 21 and 34 were measured using the VS500M simulator in various driving and cognitive load contexts. A rural driving scenario with low cognitive load compared to a highway driving scenario involving GPS navigation tasks were used. Two scenarios were carried out by all the participants with optimal vision - visual acuity of 6/6 - and reduced quality of vision -a lower artificially reduced visual acuity 11 of the drivers and a higher one for 10 of the drivers. The results, which are the subject of a peer-reviewed scientific publication in preparation, demonstrate a decrease in the ability to maneuver the vehicle effectively, in particular an increase in the variability of speed and of the standard deviation of lateral position of the vehicle (SDLP) in a context of high mental load, an increase in the variability of speed under reduced vision quality conditions in the presence of a high mental load as well as a decrease in the average speed and an increase in its variability according to the visual quality reduction groups, also in a context of high mental load. Even if the success rate remains stable despite the experimental manipulation, the results confirm the importance of evaluating visual issues in contexts that are admittedly everyday but for which interactions with cognition are still little considered. The solicitation of vision at intermediate distances by the GPS task, in addition to far distances as considered by the normative aspects of driving license legislation, the increased cognitive load associated with this dual mobility task and navigation, but also to the reduction of the quality of vision lead us to propose new avenues of research in discussion of this thesis to better understand the stakes of visual ametropia, presbyopia or even aging.

Le vieillissement dit "naturel", affecte physiologiquement les structures auditives périphériques; il en va de même du collicule supérieur (CS) lors du traitement des signaux auditifs et visuels. Chez le rat âgé, la sensibilité auditive périphérique diminue et l’extraction des attributs des signaux auditifs est modifiée, et ce, dès les noyaux cochléaires (premiers relais centraux de la voie auditive ascendante). De plus, les propriétés spectrales, temporelles et directionnelles des neurones auditifs du CS sont altérées lors du vieillissement. Ceci se manifeste aussi au niveau de l’organisation topographique de la sensibilité à la direction qui est abolie au sein des couches profondes du CS. Dans la même optique, l’extraction des attributs des fréquences spatiales concentriques mobiles (en présence ou en absence d’objet sonore modulé en amplitude) est altérée aussi au niveau des neurones audiovisuels du CS lors du vieillissement. En effet, au niveau spatial, chez l’animal âgé, la présence de déficits visuels est particulièrement marquée par une diminution de la sensibilité aux stimuli visuels et audiovisuels mobiles et rapides lors du déplacement de l’organisme dans son environnement. Compte tenu de l’ampleur des changements qui s’installent avec le vieillissement au niveau des structures périphériques et centrales, inévitablement, les mécanismes nerveux de la plasticité audiovisuelle de bas niveau, i.e. au niveau des neurones du CS, sont perturbés. En outre, chez l’animal âgé, le gain audiovisuel induit par l’activité des neurones du CS ne produit pas d’amélioration notable par rapport à la modalité unisensorielle. Dans l’ensemble, ces résultats montrent que le vieillissement perturbe l’activité neuronale du CS permettant de détecter les informations sensorielles pertinentes dans un environnement audiovisuel complexe. / Age-related physiological changes affect the peripheral auditory structures; this also applies to the superior colliculus (SC) auditory and visual processes. In aged rats, the peripheral hearing sensitivity decreases and at more central regions, particularly the first central node, in the ascending auditory projections, auditory processing of sounds is altered. Furthermore, at the level of the SC, spectral, temporal and directional properties of auditory neurons are also altered during aging. In addition, no systematic directional spatial arrangement is encountered among the neurons of aged rats, implying that the topographical organization of the auditory directional map is abolished in the deep layers of the SC. Moreover, in a condition where SC visual neurons are stimulated with looming concentric sinusoidal gratings (in the presence or in the absence of modulated audio signals), visual deficits in aged animals are particularly marked by a decrease in sensitivity to fast moving visual and audiovisual stimuli during self-motion. Given the links of age-related changes in the peripheral and in the central structures, inevitably, the mechanisms underlying the neuronal audiovisual plasticity, in the low-level (SC), are somehow disrupted. Specifically, in aged animals, the presence of the auditory stimulus when coupled with the visual signal did not enhance the response activity of the visual neurons. This seems to suggest that the mechanism that may serve to amplify the visual signal under weak or ambiguous and noisy conditions thus improving greater behavioral relevance of detecting rapidly approaching visual and audiovisual moving objects during self-motion is altered with aging. Overall, these results show that aging disrupts the SC neuronal activity that enables detection of relevant sensory information in a complex audiovisual environment.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal