Le contrôle cognitif est la capacité à réagir à des stimuli de manière adaptée au contexte présent ou aux indices passés, en tenant compte de nos buts internes. Le contrôle cognitif et l'apprentissage entretiennent des liens profonds et réciproques. D'un côté, le contrôle cognitif requiert que nous ayons appris un répertoire de comportements ainsi que leur valeur dans différentes conditions, afin de les utiliser à bon escient. D'un autre côté, l'apprentissage d'un répertoire de comportements nécessite du contrôle cognitif, notamment pour réguler l'équilibre entre exploration et exploitation, mais également pour généraliser, décider d'un switch, induire une structure dans un problème, etc.. . . Le contrôle cognitif et l'apprentissage sont donc indissociablement liés dans la flexibilité qui carac- térise la fonction exécutive préfrontale humaine. Cependant, ce lien est actuellement mal compris et peu de travaux de psychologie ou neurosciences cognitives intègrent ces deux aspects. De même, les modèles computationnels d'apprentissage ou de décision existants ne rendent pas compte de leur interaction. Dans ce travail de thèse, nous proposons une théorie mathématique reposant sur des mécanismes d'apprentissage par renforcement et d'inférence bayésienne, qui intègre l'apprentissage de répertoires de comportements (task-sets) dans un milieu incertain et le contrôle cognitif (task-switching) en présence ou en l'absence d'information contextuelle. Cette théorie permet de faire des prédictions spécifiques que nous avons testées dans le cadre de deux expériences comportementales. Celles-ci ont permis de valider les prédictions de la théorie et d'invalider d'autres modèles existants. De plus, la théorie proposée permet d'avancer un facteur explicatif des différences qualitatives de stratégies d'exploration observées entre différents individus. La théorie proposée caractérise de façon intrinsèque des notions essentielles telles que le comporte- ment par défaut, le switch et l'exploration. Elle permet de faire émerger naturellement un mécanisme de contrôle du compromis exploitation - exploration, ainsi que son facteur de pondération. Enfin, les résultats empiriques valident les prédictions et confirment les hypothèses du modèle. Celui-ci pourra être utilisé pour comprendre les computations effectuées par le cerveau dans des études d'imagerie fonctionnelle, avec le cortex préfrontal, les ganglions de la base et des neuromodulateurs (dopamine et norépinephrine) comme centres d'intérêt principaux.

De récentes études suggèrent que les problèmes d'ordre attentionnel observés dans le Trouble d'Attention et d'Hyperactivité (TAH) chez l'enfant pourraient être imputés à une dynamique inhibitrice déficitaire, processus qui seraient de toute évidence d'origine corticale préfrontale. Dans le but de tester, à la fois, la mécanique inhibitrice de ces enfants hyperactifs, le fonctionnement d'ordre frontal ainsi que les possibles associations entre ces deux activités complexes, trois tests ont été administrés à deux groupes d'enfants Cn=l8), soit un groupe d'enfants TAH, et un groupe témoin, sans diagnostic. Le Stroop Color-Word Test, en version informatisée, a été employé pour mesurer la performance inhibitrice dans une tâche attentionnelle classique, alors que le Wisconsin Card Sorting Test et le Sequential Matching Memory Task, en version informatisée, ont constitué le volet évaluatif frontal. Les résultats obtenus suggèrent un déficit significatif d'attention sélective ainsi que des performances inférieures au niveau de ·l'intensité et de la durée des processus inhibiteurs chez les enfants TAH. On retrouve également, chez ce dernier groupe, un taux significativement plus élevé d'erreurs frontales. Toutefois,aucune relation significative n'est observée entre ces deux processus déficitaire chez le groupe TAH. La discussion s'oriente autour de la spécificité des mesures employées ainsi que du fonctionnement cognitif particulier des enfants TAH. Diverses explications théoriques ainsi que certaines avenues de recherches futures sont avancées.

L’objectif de la présente étude visait à évaluer les effets différentiels de la privation de sommeil (PS) sur le fonctionnement cognitif sous-tendu par les substrats cérébraux distincts, impliqués dans le réseau fronto-pariétal attentionnel, lors de l’administration d’une tâche simple et de courte durée. Les potentiels évoqués cognitifs, avec sites d’enregistrement multiples, ont été prévilégiés afin d’apprécier les effets de la PS sur l’activité cognitive rapide et ses corrélats topographiques. Le matin suivant une PS totale d’une durée de 24 heures et suivant une nuit de sommeil normale, vingt participants ont exécuté une tâche oddball visuelle à 3 stimuli. L’amplitude et la latence ont été analysées pour la P200 et la N200 à titre d’indices frontaux, tandis que la P300 a été analysée, à titre de composante à contribution à la fois frontale et pariétale. Suite à la PS, une augmentation non spécifique de l’amplitude de la P200 frontale à l’hémisphère gauche, ainsi qu’une perte de latéralisation spécifique à la présentation des stimuli cibles, ont été observées. À l’opposé, l’amplitude de la P300 était réduite de façon prédominante dans la région pariétale pour les stimuli cibles. Enfin, un délai de latence non spécifique pour la N200 et la P300, ainsi qu’une atteinte de la performance (temps de réaction ralentis et nombre d’erreurs plus élevé) ont également été objectivées. Les résultats confirment qu’une PS de durée modérée entraîne une altération des processus attentionnels pouvant être objectivée à la fois par les mesures comportementales et électrophysiologiques. Ces modifications sont présentes à toutes les étapes de traitement, tel que démontré par les effets touchant la P200, la N200 et la P300. Qui plus est, la PS affecte différemment les composantes à prédominance frontale et pariétale. / The objective of the present study was to assess the differential effects of sleep deprivation (SD) on cognitive functions relying on distinct cerebral networks, involved in the fronto-parietal attentional network, during a relatively simple and short cognitive task. Multi-sites recording event-related-potentials (ERP) were used in order to evaluate the effect of SD on rapid cognitive activity and its topographical correlates. The morning following a night of total SD and a night of sleep, 20 participants were administered a 3-stimuli visual oddball paradigm. Amplitudes and latencies of the P200 and N200 ERP components were analyzed as frontal indexes, whereas P300 was analyzed as a mixed frontal and parietal component. Following TSD, a non specific increase in P200 amplitude for the left hemisphere, as well as a loss of lateralisation in response to target stimuli, were observed. Contrarily, P300 amplitude was predominantly reduced in the parietal region in response to target stimuli. Moreover, N200 and P300 latencies were delayed non specific to the type of stimuli and performance (reaction time and accuracy) was altered. These results confirm the deleterious effect of a moderate duration SD on attention processes that can be objectified by means of behavioural and electrophysiological measures. Each stages of information processing was altered by SD, as shown by its effect on P2, N2 and P3 components. Moreover, SD affected differently components caracterized by a predominant frontal or parietal distribution.

L’objectif de la présente étude visait à évaluer les effets différentiels de la privation de sommeil (PS) sur le fonctionnement cognitif sous-tendu par les substrats cérébraux distincts, impliqués dans le réseau fronto-pariétal attentionnel, lors de l’administration d’une tâche simple et de courte durée. Les potentiels évoqués cognitifs, avec sites d’enregistrement multiples, ont été prévilégiés afin d’apprécier les effets de la PS sur l’activité cognitive rapide et ses corrélats topographiques. Le matin suivant une PS totale d’une durée de 24 heures et suivant une nuit de sommeil normale, vingt participants ont exécuté une tâche oddball visuelle à 3 stimuli. L’amplitude et la latence ont été analysées pour la P200 et la N200 à titre d’indices frontaux, tandis que la P300 a été analysée, à titre de composante à contribution à la fois frontale et pariétale. Suite à la PS, une augmentation non spécifique de l’amplitude de la P200 frontale à l’hémisphère gauche, ainsi qu’une perte de latéralisation spécifique à la présentation des stimuli cibles, ont été observées. À l’opposé, l’amplitude de la P300 était réduite de façon prédominante dans la région pariétale pour les stimuli cibles. Enfin, un délai de latence non spécifique pour la N200 et la P300, ainsi qu’une atteinte de la performance (temps de réaction ralentis et nombre d’erreurs plus élevé) ont également été objectivées. Les résultats confirment qu’une PS de durée modérée entraîne une altération des processus attentionnels pouvant être objectivée à la fois par les mesures comportementales et électrophysiologiques. Ces modifications sont présentes à toutes les étapes de traitement, tel que démontré par les effets touchant la P200, la N200 et la P300. Qui plus est, la PS affecte différemment les composantes à prédominance frontale et pariétale. / The objective of the present study was to assess the differential effects of sleep deprivation (SD) on cognitive functions relying on distinct cerebral networks, involved in the fronto-parietal attentional network, during a relatively simple and short cognitive task. Multi-sites recording event-related-potentials (ERP) were used in order to evaluate the effect of SD on rapid cognitive activity and its topographical correlates. The morning following a night of total SD and a night of sleep, 20 participants were administered a 3-stimuli visual oddball paradigm. Amplitudes and latencies of the P200 and N200 ERP components were analyzed as frontal indexes, whereas P300 was analyzed as a mixed frontal and parietal component. Following TSD, a non specific increase in P200 amplitude for the left hemisphere, as well as a loss of lateralisation in response to target stimuli, were observed. Contrarily, P300 amplitude was predominantly reduced in the parietal region in response to target stimuli. Moreover, N200 and P300 latencies were delayed non specific to the type of stimuli and performance (reaction time and accuracy) was altered. These results confirm the deleterious effect of a moderate duration SD on attention processes that can be objectified by means of behavioural and electrophysiological measures. Each stages of information processing was altered by SD, as shown by its effect on P2, N2 and P3 components. Moreover, SD affected differently components caracterized by a predominant frontal or parietal distribution.