La mémoire épisodique lie différents éléments dans un contexte spatial et temporel particulier. Il a été proposé que lors de la récupération d‟un épisode, la ré-instanciation d‟une cohérence entre les éléments néocorticaux soit opérée grâce à une représentation spatiale allocentrée stockée au niveau de la structure hippocampique (i.e., codage de la position des objets entre eux, indépendamment de la position de l‟individu, Burgess, Becker, King, & O'Keefe, 2001; Nadel & Moscovitch, 1998). Ce travail de thèse propose de traiter la mémoire épisodique et le sentiment de projection dans son passé (i.e., conscience autonoétique) comme une qualité attribuée à une dextérité relative dans le traitement spatial égocentré mis à jour (i.e., la position, orientation et le déplacement de son corps dans l‟environnement). Le rôle des traitements spatiaux allocentrés et égocentrés mis à jour dans la mémoire épisodique a été évalué expérimentalement. Les résultats suggèrent l‟existence d‟un lien causal entre le traitement de la mise à jour égocentré et les performances de mémoire épisodique. De plus, les études ont mis en évidence l‟existence de spécificités cérébrales et comportementales de la mise à jour égocentrée confirmant l‟adéquation de ce traitement au modèle théorique proposé. Par ailleurs, en référence à cette dissociation entre l‟information égocentrée mis à jour et allocentrée, des études neuropsychologiques ont révélé la présence de déficits de la mise à jour égocentrée, et d‟une préservation allocentrée dans l‟amnésie bihippocampique qu‟elle soit acquise ou développementale. Enfin, l‟évaluation des conséquences cérébrales lors de la récupération épisodique d‟un encodage maximisant le traitement égocentré mis à jour a permis de révéler une implication spécifique des structures temporo-pariétales. Ce travail de thèse a été organisé autour d‟un modèle théorique original du fonctionnement de la mémoire épisodique proposant de nouvelles prédictions expérimentales. Les approches comportementale, neuropsychologique et en imagerie fonctionnelle soulèvent à leur tour de nouvelles pistes de recherche sur le lien entre conscience de son corps et mémoire épisodique. / Episodic memory binds various elements in a specific spatial and temporal context. During retrieval, disparate neocortical elements can be re-associated into a coherent episode due to an allocentric spatial context maintained within the hippocampal formation (ie, coding for object-to-object relations, independently of the individual‟s position, Burgess, Becker, King, & O‟Keefe, 2001, Nadel & Moscovitch, 1998). Phenomenological experience is characteristic of episodic memory. In this thesis, it is described as an individual‟s attribution to a fluency in processing egocentric-updating spatial information (i.e., the position, orientation and movement of one‟s body) during retrieval. The function of egocentric-updating and of allocentric spatial processing in episodic memory was assessed experimentally. Results demonstrate the presence of a causal link between egocentric-updating and episodic memory performance. Moreover, experiments showed cerebral and behavioural specificities of egocentric-updating spatial processing supporting its involvement in episodic memory. Additionally, in line with this distinction between allocentric and egocentric-updating spatial processing, neuropsychological experiments revealed deficits in egocentric-updating with a preservation of allocentric spatial processing in both acquired and developemental bi-hippocampal amnesia. Finally, the assessment of cerebral consequences of encoding an episode while maximizing egocentric-updating processes revealed a higher involvement of temporo-parietal regions during the subsequent episodic retrieval. This thesis work was structured over an original theoretical model on episodic memory functioning allowing new experimental predictions. Combining behavioural, neuropsychological and neuroimaging approaches raised in turn new questions concerning links between episodic memory and self-consciousness.

We introduce the formalism of supersymmetric quantum mechanics, including super-symmetry charges,Z2-graded Hilbert spaces, the chirality operator and the Wittenindex. We show that there is a one to one correspondence of fermions and bosons forenergies different than zero, which implies that the Witten index measures the dif-ference of fermions and bosons at the ground state. We argue that the Witten indexis the index of an elliptic operator. Quantization of the supersymmetric non-linearsigma model shows that the Witten index equals the Euler characteristic of the un-derlying Riemannian manifold over which the theory is defined. Finally, the pathintegral representation of the Witten index is applied to derive the Gauss-Bonnettheorem. Apart from this we introduce elementary mathematical background in thesubjects of topological invariance, Riemannian manifolds and index theory / Vi introducucerar formalismen f ̈or supersymmetrisk kvantmekanik, d ̈aribland super-symmetryladdningar,Z2-graderade Hilbertrum, kiralitetsoperatorn och Wittenin-dexet. Vi visar att det r ̊ader en till en-korrespondens mellan fermioner och bosonervid energiniv ̊aer skillda fr ̊an noll, vilket medf ̈or att Wittenindexet m ̈ater skillnadeni antal fermioner och bosoner vid nolltillst ̊andet. Vi argumenterar f ̈or att Wittenin-dexet ̈ar indexet p ̊a en elliptisk operator. Kvantisering av den supersymmetriskaicke-linj ̈ara sigmamodellen visar att Wittenindexet ̈ar Eulerkarakteristiken f ̈or denunderliggande Riemannska m ̊angfald ̈over vilken teorin ̈ar definierad. Slutligenapplicerar vi v ̈agintegralrepresentationen av Wittenindexet f ̈or att h ̈arleda Gauss-Bonnets sats. Ut ̈over detta introduceras ocks ̊a grundl ̈aggande matematisk bakrundi ämnena topologisk invarians, Riemmanska m ̊angfalder och indexteori.

Die Wüstenameise, Cataglyphis, orientiert sich vor allem mittels Wegintegration. Über einen Heimvektor, den sie aus Distanz und Richtung einzelner Wegabschnitte berechnet, kann sie auf dem kürzesten Weg zu ihrem Ausgangspunkt zurückkehren. Zur Bestimmung der zurückgelegten Strecken verwendet sie einen Schrittintegrator. Die Laufrichtung wird hauptsächlich über Himmelsinformationen (Polarisationsmuster, Sonnenstand und Spektral- und Intensitätsgradienten) definiert. In dieser Arbeit über die Orientierungsfähigkeit von Cataglyphis fortis wird die Rolle des Polarisationskompasses bei der Bestimmung der Laufrichtung untersucht. In verschiedenen Versuchen wurden der Polarisationskompass der Ameise mit Hilfe eines Polarisationsfilters gezielt manipuliert und künstliche Konfliktsituationen erzeugt. Die Richtungsbestimmung wurde vom Polarisationskompass dominiert, wenn allein die Information des Polarisationskompass und idiothetische Richtungsinformation zur Verfügung standen. Erfuhren die Ameise widersprüchliche Informationen von Sonnen- und Polarisationskompass, berechneten sie eine mittlere Heimlaufrichtung, was eine gemeinsame neuronale Verarbeitung der beiden Signale voraussetzt. Diese These wurde durch Transferexperimente gestützt. In einer weiteren Versuchsreihe wurde die Wahrnehmung des Polarisationsmusters durch direkte Manipulation der entsprechenden Region (DRA) im Ameisenauge untersucht. Standen der Ameise in beiden Augen die frontale oder caudale DRA zur Verfügung führte dies zu einem deutlichen Orientierungsverlust. Die intakte DRA eines Auges erlaubte eine zielgerichtete Fortbewegung, die jedoch von der Erwartungsrichtung abwich. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Studie, dass der Polarisationskompass die präziseste Richtungsinformation liefert und den Himmelskompass der Wüstenameise dominiert. / The desert ant, Cataglyphis, navigates predominantly by means of path integration. The information about the distance and direction of individual path segments is integrated into a home vector, which allows the ant to return to the starting point on the shortest way. The distances covered are determined by a stride integrator. The heading direction is inferred mainly via celestial cues: the sky’s polarization pattern, the position of the sun, and the spectral and intensity gradient. This thesis focuses generally on the orientation abilities of Cataglyphis fortis and particularly on the role of the polarization compass to determine the heading direction. In the experiments, the ant’s polarization compass was selectively manipulated using a polarization filter and artificial cue conflict situations were created. The ants relied exclusively on the polarization compass to determine their heading direction if only idiothetic information and information from the polarization compass were available. When the ants experienced contradicting information detected via the sun and the polarization compass systems, an intermediate homing direction was calculated, suggesting a combined neural processing of both signals. This statement was supported by transfer experiments. In a further series of experiments, the input part of the polarization compass was manipulated. Particular regions of the ant’s eye (DRA) that detect polarized light were occluded. Ants with only the frontal or caudal parts of the DRA became disoriented, whereas ants with the entire DRA of one eye were able to perform more precise paths, although deviated from the expected direction. Overall, the results from this thesis suggest that the polarization compass provides the most accurate directional information and dominates the celestial compass system of the desert ant.

Le travail de recherche réalisé au cours de cette thèse s'intéresse à la nature des représentations spatiales formées par le cortex entorhinal médian (CEM). Tout d'abord, nous montrons que le CEM code spécifiquement une information de distance, l'une des composantes nécessaires pour que l'animal puisse réaliser un type de navigation reposant sur les informations idiothétiques, appelé intégration des trajets. Puis, nous observons que le système vestibulaire, une source importante d'informations idiothétiques, influence l'activité thêta du CEM et permet la modulation de ce rythme thêta par la vitesse de déplacement des animaux. Ensuite, nous montrons que l'activité du CEM est nécessaire à la stabilité de l'activité des cellules de lieu. Parallèlement, nous observons que l'activité des cellules grilles du CEM est modifiée par les informations contenues dans l'environnement (allothétiques).Dans leur ensemble, nos résultats montrent que le CEM traite et intègre des informations idiothétiques mais aussi des informations allothétiques. Ces données suggèrent que la carte spatiale du CEM ne fournit pas une métrique universelle reposant sur les informations idiothétiques, mais possède un certain degré de flexibilité en réponse aux changements environnementaux. De plus, cette carte spatiale entorhinale n'est pas requise pour la formation de l'activité spatiale des cellules de lieu, contrairement à ce que suggère l'hypothèse dominante. / The work conducted during my PhD thesis was aimed at understanding the nature of the spatial representation formed by the the medial entorhinal cortex (MEC). First, we show that the MEC codes specifically distance information which is necessary for a type of navigation based on idiothetic cues, called path integration. Then, we observe that the vestibular system, an important source of idiothetic information in the brain, influences the MEC theta rhythm and its modulation by the animal velocity. In addition, we show that MEC activity is necessary for the stability of place cells activity. Finally, we observe that entorhinal grid cells activity is modified by the information available in the environment (allothetic information).Together, our results show that the MEC processes and integrates idiothetic information as well as allothetic information. These data suggest that the entorhinal map is not a universal metric based on idiothetic information, but is flexible and dependant on the information present in the environment. In addition, the entorhinal map is not required for the generation of place cells activity, contrary to the dominant hypothesis.