Le cerveau présente des fluctuations de son activité qui reflètent différents niveaux d’engagement avec le monde extérieur. Le traitement des stimuli externes n’est pas seulement associé avec une augmentation du métabolisme cérébrale, mais également avec une désactivation importante dans un ensemble des structures spécifiques connus sous le nom de ‘Default-Mode Network’ (DMN, réseau par défaut). Le rôle du DMN reste énigmatique en partie parce que ses corrélats électrophysiologiques et sa dynamique temporelle sont encore mal compris. En utilisant des enregistrements éléctrophysiologiques intracrânien chez le patient épileptique, nous démontrons que la population neuronale de ce réseau montre des suppressions de l’activité gamma (60-140 Hz). Plus important, nous montrons de quelle manière le profil temporale (en millisecondes) et l’amplitude de cette désactivation sont étroitement corrélés avec la difficulté de la tâche et la performance individuelle. Les résultats mettent également en évidence que pendant une tâche attentionnelle, une activation soutenue dans le temps de la bande gamma est présente dans un large réseau, alors que des activations transitoires sont spécifiques aux régions temporale et occipitale. Nos résultats révèlent ainsi un rôle essentiel des mécanismes d’activation et de désactivation des oscillations large bande gamma dans l’exécution d’un comportement orienté vers un but. / The brain displays moment-to-moment activity fluctuations that reflect various levels of engagement with the outside world. Processing external stimuli is not only associated with increased brain metabolism but also with prominent deactivation in specific structures, collectively known as the default-mode network (DMN). The role of the DMN remains enigmatic partly because its electrophysiological correlates and temporal dynamics are still poorly understood. Using unprecedented wide-spread depth recordings in epileptic patients, undergoing intracranial EEG during pre-surgical evaluation, we reveal that DMN neural populations display task-related suppressions of gamma (60-140 Hz) power and, critically, we show how millisecond temporal profile and amplitude of gamma deactivation tightly correlate with task demands and subject performance. The results show also that during an attentional task, sustained activations in the gamma band power are presented across large cortical networks, while transient activations are mostly specific to occipital and temporal regions. Our findings reveal a pivotal role for broadband gamma modulations in the interplay between activation and deactivation networks mediating efficient goal-directed behavior

La maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative induisant des troubles cognitifs, et particulièrement des troubles de la mémoire. L'utilisation des souris modèles de la MA a permis de mettre en évidence des altérations de l'activité des réseaux neuronaux hippocampiques et corticaux qui seraient à l'origine des troubles cognitifs. Ainsi,les patients atteints de la MA et des souris transgéniques modèles de la pathologie ont un dysfonctionnement des interneurones exprimant la parvalbumine (PV), à l'origine de la perturbation des oscillations gamma et des troubles cognitifs. Au cours de cette thèse, nous avons fait l'hypothèse que les souris Tg2576, modèles de la MA, présentent une altération progressive des interneurones PV, et de leur matrice extracellulaire spécifique, les PNN. Cela aurait pour conséquence une altération de l'activité cérébrale (hypersynchronie, perturbation de la puissance des oscillations gamma et de leur couplage avec les oscillations thêta), qui sous-tendrait les troubles cognitifs. Ce travail a permis de montrer que les souris Tg2576 présentent effectivement des perturbations des oscillations gamma au cours d'une tâche cognitive. D'autre part, l'activation spécifique des neurones PV par optogénétique permet la génération d'oscillations gamma chez nos souris anesthésiées. Cependant nous n'avons pas pu combiner cette approche à la réalisation tâche cognitive. Nous avons par ailleurs observé une diminution du nombre de neurones PV hippocampiques et de leur PNN à un âge précoce de la pathologie, qui peut toutefois être restauré par un séjour transitoire dans un environnement enrichi. Enfin nous avons mis en évidence que les souris Tg2576 présentent des activités épileptiformes particulièrement au cours du sommeil paradoxal (SP), ainsi qu'une perturbation des oscillations gamma et de leur couplage avec les oscillations thêta dès l'âge de 1.5 mois pendant le SP. Ainsi, les travaux de cette thèse permettent de mieux caractériser l'impact de la MA sur les neurones PV et sur les phénomènes oscillatoires associés à leur fonction. / Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disorder inducing cognitive dysfunction, in particular memory loss. The use of murine models of AD have highlighted alterations of the neural activity of hippocampal and cortical networks leading to alteration of brain oscillations and spontaneous epileptic activities. Interestingly, it has also been found in AD patients and AD mice that GABAergic interneurons expressing parvalbumin (PV) are dysfunctioning, inducing a decrease in gamma oscillations associated with cognitive deficit. Thus, we hypothesized that Tg2576 mice exhibit progressive alteration of PV interneurons, and their specific extracellular matrix (PNN). These would induce aberrant cerebral activity (hypersynchrony, alteration of gamma oscillations and their association with theta oscillations) sustaining cognitive deficits. This work demonstrates that Tg2576 mice exhibit an alteration of gamma power during a cognitive task. On the other hand, the specific activation of PV neurons allows the generation of gamma oscillation in our anesthetized mice, however we haven't been able to try enhancing gamma during a cognitive task. We have also observed a decrease in the number of hippocampal PV neurons and their PNN at an early age of pathology, which can be restored by a transient stay in an enriched environment. Finally, we demonstrate that Tg2576 mice exhibit epileptiform activities, particularly during paradoxical sleep (PS), as well as an alteration of gamma oscillations and their coupling with theta oscillations during PS, as early as 1.5 months of age. Thus, these results allow to better characterize the impact of AD on PV neurons and the oscillatory phenomena associated with their function.