Le présent mémoire corrobore l'hypothèse selon laquelle l'hippocampe, le cortex préfrontal et le noyau reuniens du thalamus constituent un réseau fonctionnel dans lequel le noyau reuniens servirait d'interfacé entre l'hippocampe et le cortex pré frontal. Bien que la voie hippocampo-corticale de ce réseau ait été abondamment étudiée, cela n'est pas le cas pour la voie reuniens-préfrontale. Nous décrivons ici, pour la première fois, la réponse de neurones du cortex préfrontal médian aux stimulations du noyau reuniens. Chez des chats sous anesthésie (kétamine-xylazine), nous avons effectué simulatanément 1) des enregistrements intra- et extracellulaires dans le cortex préfrontal médian et 2) des stimulations du noyau reuniens ou de l'hippocampe à l'aide d'électrodes bipolaires. Nous avons ainsi démontré que la réponse de neurones du cortex préfrontal médian aux stimulations du noyau reuniens est distincte des réponses évoquées par des stimulations hippocampiques, que la voie reuniens-préfrontale est sujette à la plasticité à court terme et qu'une région restreinte du cortex préfrontal médian sert de relai à la voie hippocampo-cortico-thalamique.

Le stress joue un rôle important dans le maintien de la qualité de vie quotidienne. Une exposition à une situation stressante peut causer divers désordres neuropsychiatriques du cerveau qui sont associés avec des problèmes liés au sommeil, à la dépression, à des problèmes digestifs et à des troubles de l'alimentation. Les traitements de ces troubles liés au stress sont très coûteux à travers le monde. De nos jours, des considérations importantes ont été soulevées afin de trouver des moyens appropriés pour la prévention plutôt que de dépenser ultérieurement plus de budget sur les traitements. De cette façon, l'étude et l'expérimentation sur les animaux des troubles liés au stress sont l'un des moyens les plus fiables pour atteindre une compréhension plus profonde des problèmes liés au stress. Ce projet visait à révéler la modulation des potentiels de champ locaux (LFP) lors de la consommation de sucrose dans deux conditions englobant la condition de contrôle non-stressante et celle stressante d'un choc électrique aiguë à la patte dans le cortex préfrontal médian (CPFm) du cerveau de rat. Le CPFm est une structure importante dans la réponse au stress et à l'anxiété par l'interaction avec l'axe hypothalamique-pituitaire surrénale (HPA). Les résultats de ce projet ont révélé que la plupart des coups de langue se sont produits dans les 15 premières minutes de l'accès à une solution de sucrose autant pour la condition contrôle non-stressante que pour la condition stressante. En outre, le stress aigu d'un choc à la patte affecte de manière significative la consommation horaire de sucrose en diminuant le volume de la consommation. Les résultats ont également révélé une présence importante du rythme thêta dans le CPFm pendant la condition de base et pendant l'ingestion de sucrose dans les deux conditions. De plus, les résultats ont montré une diminution de puissance des bandes delta et thêta lors des initiations de léchage du sucrose. Ce projet conduit à des informations détaillées sur les propriétés électrophysiologiques du cortex infra-limbique (IL) du CPFm en réponse à l'exposition à des conditions de stress et de l'apport d'une solution de sucrose. Ce projet permet également de mieux comprendre les mécanismes neurophysiologiques des neurones du CPFm en réponse à l'exposition à une condition stressante suivie d'apport de sucrose. Ce projet a également permis de confirmer les effets anorexigènes du stress et suggèrent également que la synchronisation neuronale dans le cortex IL peut jouer un rôle dans le comportement de léchage et sa désynchronisation pendant le léchage après une exposition à des conditions stressantes. / Stress has been playing important role in maintaining daily life quality. Exposure to stressful situation may cause vast varieties of neuropsychiatric brain disorders associated with sleep related problems, depression, digestive problems and eating disorders. Treatments of such stress-related disorders are costly all across the world. Nowadays, significant consideration has been raised in order to find the appropriate ways for prevention rather than later spending more budgets on treatments. In this way, animals’ modeling and studying the stress-related disorders is one of the most reliable ways for deeper understanding the stress-related problems. This project aimed to reveal the modulation of local field potentials (LFPs) that carries important information about neuronal activities within very specific domains during sucrose consumption in two conditions encompassing non-stressful control condition and acutely foot shock stressed condition in the medial prefrontal cortex (mPFC) of the rat’s brain. The mPFC plays an important role in stress response and anxiety via its interaction with hypothalamic-pituitary adrenal (HPA) axis. The results of this project revealed that licks mostly occurred in the first 15-min of access to palatable sucrose solution in either non-stressful control or stressful conditions. Also, acute foot shock stress significantly affects the 1-h intake of sucrose by decreasing the volume of intake. It also revealed the mPFC prominent theta band oscillation during both baseline and sucrose ingestion in non-stressful and stressful conditions. Moreover, the results showed an increase in power of delta and theta oscillation bands on the licking initiation onsets. This project reveals detailed information on the electrophysiological properties of IL cortex of mPFC in response to exposure to stressful condition and intake of palatable sucrose solution. This project also helps to better understand the neurophysiological mechanisms of mPFC neurons in response to the exposure to stressful condition following by sucrose intake. This project also helped to confirm the anorectic effects of stress and also suggested that the neuronal synchronization in the IL cortex may play a role in licking behavior and showed desynchronization in the IL during licking after exposure to stressful conditions.

La neuromodulation non-invasive appliquée au niveau des cortex dorsolatéraux préfrontaux (CDLPF) est utilisée dans le traitement des troubles dépressifs majeurs. Or, ces troubles sont caractérisés par un traitement des informations émotionnelles anormal. Donc, il se pourrait que l'impact bénéfique sur l'humeur de la neuromodulation soit généré par une amélioration du traitement des émotions. Le but de ce projet de maîtrise était de déterminer l'impact de la neuromodulation appliquée au niveau des CDLPF sur le traitement des émotions chez les individus en santé. Pour ce faire, nous avons mené une revue de la littérature des études de neuromodulation ayant pour but de modifier le traitement des émotions ou l'humeur chez le sujet sain. Les résultats de cette revue suggèrent que la neuromodulation modifie peu ou pas l'humeur, mais qu'elle influence le traitement des émotions. Bien que ces études contribuent aux connaissances quant aux substrats neuronaux du traitement des émotions, elles renseignent peu sur les mécanismes neurophysiologiques impliqués. Nous avons donc mené une seconde étude afin de vérifier l'hypothèse si l'un de ces mécanismes était relié aux oscillations électrophysiologiques enregistrées dans la bande alpha (8 -12 Hz), laquelle a été associée au traitement des émotions. Nous avons choisi d'étudier comme traitement des émotions le biais attentionnel (BA) envers les émotions chez le sujet sain et d'utiliser comme technique de neuromodulation la stimulation transcrânienne par courant alternatif (StCA) afin d’amplifier la puissance du signal alpha. Les résultats proposent que la StCA ne module pas l’amplitude de la bande alpha enregistrée au niveau de F3 et F4 (régions préfrontales), ni le BA envers les émotions. Toutefois, ces résultats négatifs sont à interpréter avec prudence étant donné que cette étude est préliminaire. En conclusion, il est possible de modifier le traitement des émotions par la neuromodulation appliquée au niveau des CDLPF, mais les mécanismes de cette modification demeurent essentiellement inconnus. / Noninvasive neuromodulation targeting the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) is used to treat major depressive disorder. Major depressive disorder is characterized by emotional processing deficits. However, mechanics of action remain unclear. A potential mechanism underlying this clinical benefit might involve modulation of emotional processing, which in turn would alleviate depressive mood. The goal of this master thesis was to contribute to this field by studying the impact of neuromodulation applied over the DLPFC on emotional processing in healthy individuals by conducting a review of the literature and a proof-of-principle study in healthy adults. The literature review suggests that neuromodulation does not significantly modify mood but influences emotional processing in healthy participants. Because it indicates the importance of the DLPFC in emotional processing, we thus conducted a second study to examine whether one mechanism of action involves modulation of frontal oscillations of the alpha band (8 – 12 Hz), which is known to be implicated in emotional processing. We chose to study attentional bias (AB) to emotion with transcranial alternating current stimulation (tACS) in order to increase alpha power. Results suggest that tACS did not significantly influence alpha power at F3 and F4 (prefrontal regions) or emotional AB. These results are, however, to be interpreted with caution as this was a preliminary study. In conclusion, it is possible to modify emotional processing with the neuromodulation of the DLPFC, but the mechanisms of these modifications still mostly unknown.

Le rappel volontaire, en contraste avec le rappel automatique, est la capacité d'isoler en mémoire une composante qui est liée de façon arbitraire avec d'autres dimensions mémorisées et de rapporter cette composante, spécialement dans un contexte de haute interférence provenant d'évènements similaires (Petrides, 2002). Le cortex préfrontal ventrolatéral est impliqué de façon sélective dans le contrôle de ce rappel volontaire chez l'adulte et chez le primate (Cadoret et al, 2001 ; Cadoret et Petrides, 2007). Le but de cette étude était d'examiner les capacités de rappel volontaire chez l'enfant. Trois groupes d'enfants âgés de 6, 8 et 11 ans (n=70) ont été testés sur une tâche qui a été construite originalement pour des études d'imagerie chez l'adulte et chez le singe. Le principe de la tâche est de présenter durant la première phase d'encodage, un stimulus comprenant plusieurs composantes et ensuite après un court délai, de présenter une question demandant au sujet de rapporter un aspect de ce stimulus encodé comme sa couleur, sa forme, etc. Finalement, après un second délai, durant la phase test, un stimulus test est présenté et le sujet doit décider si ce stimulus correspond à l'aspect particulier que le sujet devait se rappeler. Les enfants étaient testés sous deux conditions. Dans la condition 1, ils devaient mémoriser soit la forme ou la couleur du stimulus précédemment encodé. Dans la condition 2, ils devaient mémoriser la forme, la couleur ou le son du stimulus encodé. Les résultats principaux démontrent qu'entre 6 et 11 ans, les enfants sont capables de rappel volontaire, c'est-à-dire d'isoler en mémoire une caractéristique visuelle particulière suite à une instruction et dans un contexte interférent. Cette capacité chez l'adulte, est supportée par le cortex préfrontal ventrolatéral. Néanmoins, chez les enfants en bas âge (< 8 ans) cette capacité est encore vulnérable et dépend de la composante qui doit être mémorisée ainsi que de la difficulté de la décision à prendre lors de la situation test. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Rappel mnémonique volontaire, Enfants d'âge préscolaire, Cortex préfrontal ventrolatéral, Tâche de rappel.

Il est aujourd'hui connu que le cortex préfrontal est associé à la régulation cognitive et le siège de diverses fonctions exécutives. De plus, il est la structure cérébrale la plus affectée par le vieillissement. Cependant, il a été démontré que l'activité physique aurait des effets bénéfiques qui pourraient maintenir l'intégrité et le fonctionnement du cortex préfrontal et ralentir en quelque sorte le vieillissement cognitif. Cela supporte l'hypothèse que les personnes âgées qui maintiennent un mode de vie actif, comparées à celles moins actives, pourront avoir une meilleure performance d'activités quotidiennes, par exemple la prise d'escaliers. Cette dernière est un mode de locomotion bipède servant l'individu de se déplacer entre deux points à différents niveaux d'hauteur. La prise d'escaliers peut prendre la forme d'une montée (se déplacer vers le haut) ou d'une descente (se déplacer vers le bas). Malgré le fait que l'hypothèse supportant la supériorité des performances des personnes âgées plus actives soit probable, sa véracité reste ambigüe vu l'insuffisance d'articles qui ont exploré la relation entre la condition physique et la demande attentionnelle d'une performance double tâche écologique (ex. prise d'escaliers en parlant). L'objectif de ce travail était d'explorer la relation potentielle entre le niveau de condition physique et la gestion de la demande attentionnelle chez les personnes âgées de 60 ans et plus, sur escaliers. Un échantillon de 22 personnes âgées (Moyenne d'âge = 72.47 ± 7.03 ans) étaient divisés en deux groupes « Higher fit » et « Lower fit », selon leurs scores sur Le « International Physical Activity Questionnaire ». Les sujets performent les trois conditions du « Stair-climbing Dual-Task paradigm », notamment, une simple tâche cognitive (Auditory Serial Reaction Time ; SRT), une simple tâche motrice (Montée et descente d'escaliers) et une double tâche (SRT et Montée/Descente d'escaliers) ainsi qu'un ensemble de tests neuropsychologiques. Durant les trois conditions du paradigme, nous avons acquis des changements d'oxygénation cérébrale dans le cortex préfrontale et des mesures de performances telles que la vitesse de marche, l'exactitude et la vitesse de réponse vocale. Nos résultats démontrent qu’il n'existe aucun effet significatif de la condition physique du participant sur la performance sur escaliers ni sur l'activité cérébrale du cortex préfrontal.

L'un des défis des modèles animaux de la schizophrénie réside dans la reproduction du syndrome « d'hypofrontalité ». Chez l'animal, l'administration répétée de phencyclidine (PCP) est jugée efficace pour modéliser la symptomatologie positive et négative de la schizophrénie, incluant les dysfonctions du cortex préfrontal (cPF). Toutefois, la capacité de ce modèle à altérer la cognition associée au cPF repose sur seulement deux preuves empiriques, non reproduites, chez le rat. L ‘article intégré dans ce mémoire présente deux expériences où la performance de rats traités au PCP est évaluée dans une tâche de mémoire de l'ordre temporel dépendante de l'intégrité du cPF. Les résultats démontrent que l'injection répétée de PCP n ‘altère pas la discrimination de récence. Cette incapacité à induire une dysfonction du cPF chez le rat est compatible avec d ‘autres résultats négatifs obtenus dans notre laboratoire. La supériorité du modèle PCP dans la reproduction de l'hypofrontalité est remise en cause.

L'anxiété est un symptôme prédominant au cours des périodes initiales de sevrage à la cocaïne et est considéré comme un facteur important de rechute. Le but de cette étude était de caractériser les dysfonctionnements cérébraux qui pourraient contribuer à l'expression de cet état pathologique chez le rat. Les rats sont traités avec de la cocaïne en chronique et le comportement anxieux est évalué au cours du sevrage dans différents paradigmes expérimentaux (tests du labyrinthe en croix surélevé, du confinement dans un bras ouvert surélevé et de l'enfouissement défensif). Nos résultats ont montré que le sevrage à la cocaïne induit un état anxieux élevé qui persiste pendant au moins 28 jours de sevrage. Nous avons ensuite utilisé l'immunohistochimie de Fos pour comparer les patterns d'activation cérébrale chez les rats sevrés et témoins après exposition au test de l'OA. Nos données ont montré que l'anxiété élevée des rats sevrés était accompagnée d'une altération de la réactivité des neurones glutamatergiques de la partie dorsale du cortex préfrontal médian (dCPFm) et de certaines régions sous-corticale (aires hypothalamiques latérale et antérieure et le noyau paraventriculaire du thalamus). Nous avons ensuite montré que l'inactivation pharmacologique du dCPFm avec du muscimol atténuait les comportements anxieux des rats sevrés suggérant ainsi une hyperréactivité de cette région corticale durant le traitement des informations de type anxieux. Notre étude amène des données nouvelles quant aux substrats neuronaux sous-tendant l'anxiété pathologique observée au cours du sevrage à la cocaïne et souligne l'importance du CPFm dans la régulation de cet état d'anxiété pathologique.

Ce travail de thèse a pour objectif d'aider à la compréhension neuropathophysiologique des troubles de l'humeur. Les nombreuses études s'intéressant à ce type de pathologie font face à un manque d'outil objectif de catégorisation de la maladie et donc à des difficultés dans le diagnostic différentiel. Les modifications neurofonctionnelles sont majoritairement basées sur deux modèles : le modèle de l'hypofrontalité, qui explique l'état dépressif par une diminution de l'activité des zones corticales frontales et une augmentation de celle des régions sous-corticales ; et le modèle de l'asymétrie interhémisphérique, intégré aux théories sur la latéralisation des émotions, qui fait du déséquilibre fonctionnel interhémisphérique (hémisphère droit plus actif que le gauche) le corrélat neurologique aux troubles de l'humeur. Malgré tous les efforts d'élimination de biais méthodologiques les chercheurs ne trouvent pas de consensus. Le but de cette recherche est de trouver des indicateurs objectifs du trouble dépressif par des techniques psychophysiques (oculométrie) et neurophysiologiques (excitabilité corticale). Nous avons donc suivi des patients recevant des traitements pharmacologiques ou des cures de stimulation magnétique transcrânienne (TMS) afin d'observer les effets de ces derniers et de voir si des déséquilibres, qu'ils soient intra- ou inter-hémisphériques, peuvent être mis en évidence et alors aider dans le choix du traitement. Nos résultats mettent en évidence la variabilité interindividuelle qui suppose que chaque patient peut présenter une pathophysiologie différente. Par ailleurs, le suivi de patients bipolaires dans les différentes phases thymiques suggère une inversion des déficits entre les phases maniaques et dépressives. Plusieurs corrélats pourraient donc engendrer une humeur dépressive et le choix d'une cure rTMS latéralisée pourrait être guidée par les modifications observées.

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

Le modèle cognitif dualiste du jugement moral fondé sur l'opposition raison-émotion et dans lequel la raison contrôlerait les émotions est encore très largement dominant (Greene, Sommerville et al. 2001). Pourtant, l'idée de ce contrôle raisonné des émotions, en particulier lors de la résolution de dilemmes sociaux a été remise en cause (Knoch, Pascual-Leone et al. 2006). Comme l'a suggéré Jorge Moll, en proposant une approche beaucoup plus intégrée, la prise de décision dans un contexte moral pourrait ne pas se limiter à cette opposition entre processus affectifs et raisonnés (Moll, Zahn et al. 2005). Par ailleurs, lors de la résolution de dilemmes moraux, ce qui est appelé le jugement semble être dissocié du choix de l'action, mais à ce jour, la plupart des études publiées confondent les deux. Dans ce travail nous nous efforçons d'apporter les arguments théoriques et expérimentaux démontrant que les processus qui conduisent au jugement et ceux conduisant au choix moral sont dissociés. Et que de plus, le jugement repose sur la génération d'émotions secondaires par des processus cognitifs complexes (raisonnés) et le choix sur des émotions plus automatiques. Pour pouvoir l'expliquer nous proposons un modèle plus général de l'évaluation et de la décision morale reposant non plus sur deux, mais trois types de processus. / The cognitive dualistic model of moral judgment based on the opposition reason-emotion and in which the reason would control the emotions is still largely dominant (Greene, Sommerville et al. 2001). However, the idea of rational control of emotions, especially when solving social dilemmas, has been questioned (Knoch, Pascual-Leone et al. 2006). As suggested by Jorge Moll, offering a much more integrated approach, the decision in a moral context may not be limited to the contrast between emotional and rationnal process (Moll, Zahn et al. 2005). Moreover, when resolving moral dilemmas, what is called the judgment seems to be dissociated from the choice of action, but to date, most published studies confuse the two. In this work, we strive to provide the theoretical and experimental evidences that the processes that lead to the judgment and to the moral choice are dissociated. And moreover, the judgment is based on the generation of secondary emotions by complex cognitive processes (rational) and the choice based on more automatic emotions. To explain this we propose a more general model of evaluation and moral decision based not on two, but three types of processes.