La commande de la ventilation chez l'humain est capable d'adaptation persistante qui repose sur des mécanismes de type LTP. Différentes techniques permettant l'induction de plasticité sont couramment utilisées mais leur application au contrôle ventilatoire n'a fait l'objet que de très peu de travaux.L'objectif de cette thèse est (1) examiner la possibilité d'induire des mécanismes de type LTP par la rTMS et la tsDCS en deux sites de la commande ventilatoire destinée au diaphragme, l'AMS et les métamères C3-C5 ; (2) évaluer les conséquences sur le profil ventilatoire en ventilation de repos et lorsque la ventilation est artificiellement contrainte. Nous avons examiné les effets d'un conditionnement inhibiteur appliqué par rTMS en regard de l'AMS sur l'excitabilité corticophrénique. Nous avons observé la présence d'une diminution persistante de cette excitabilité et en avons tiré la proposition qu'en ventilation de repos l'AMS augmente l'excitabilité de la commande ventilatoire à l'éveil. Nous avons alors considéré les conséquences de la rTMS sur la ventilation expérimentalement contrainte. Les modifications du profil ventilatoire induites par la rTMS sont en faveur d'une participation de l'AMS à la production ou au traitement de la copie d'efférence. Dans une 3ème étude, nous avons examiné les effets de la tsDCS au niveau C3-C5 sur l'excitabilité corticophrénique et sur le profil ventilatoire. L'augmentation de cette excitabilité et du volume courant nous a conduit à suggérer la possibilité d'induire une plasticité respiratoire au niveau spinal.L'ensemble de ces résultats nous permet d'envisager des perspectives thérapeutiques à l'utilisation de la rTMS et de la tsDCS. / A salient feature of the ventilatory control system is its ability to persistently adapt its behaviour. This stems from long-term plasticity mechanisms similar to those described for the neural control in general. Plasticity can be induced by various non-invasive stimulation techniques(e.g. rTMS, TDCS, tsDCS) that are commonly used but have not be systematically applied to ventilatory plasticity. The aim of this thesis is twofold: (1) to examine the possibility of inducing LTP by rTMS and tsDCS at two sites of the ventilatory control system, namely the SMA and the phrenic motoneurons: (2) to evaluate the impact of such plasticity on breathing pattern during spontaneous ventilation and inspiratory threshold loading. We examined the effects of an inhibitory rTMS paradigm applied to the SMA on corticophrenic excitability. We observed a persistent decrease in corticophrenic excitability and therefore proposed that the SMA participates in the increased resting state of the ventilatory motor system during wake. Then we considered the consequences of rTMS on breathing pattern during ITL. The corresponding modifications support a contribution of the SMA to the production or processing of an ventilatory efference copy. In a third study, we examined the effects of a tsDCS delivered to C3-C5 on the corticophrenic excitability and on the respiratory pattern. Increased corticophrenic excitability and tidal volume were observed. This suggests that respiratory plasticity takes place at the spinal level. Taken together, these results open the perspective of harnessing respiratory plasticity as a therapeutic tool in disorders altering the ventilatory command.

Durant ma thèse, j’ai étudié dans le bulbe olfactif (BO) de souris adulte, les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans l’apprentissage et de la mémorisation olfactive. Le BO est le premier relai central de l’information olfactive. A ce niveau, des phénomènes de plasticité locaux interviendraient dans la conservation d’une trace mnésique de l’apprentissage. J’ai tout d’abord évalué, dans la couche granulaire, les conséquences d’un apprentissage olfactif associatif sur l’expression de l’IEG Zif268 induite par une stimulation odorante. Les souris ayant une expérience préalable avec l’odorant ne présentent pas d’augmentation de l’expression de Zif268. Cependant, le patron d’expression cellulaire de Zif268 est modifié par l’apprentissage. J’ai ensuite isolé par microdissection laser, à partir des patrons d’expression de Zif268, les populations de cellules de la couche granulaire impliquées dans le traitement de l’odorant suite à l’apprentissage. Dans ces régions, l’étude de l’expression des gènes à large échelle m’a permis de mettre en évidence que la voie des neurotrophines était modulée dans la phase précoce de l’apprentissage alors que les acteurs de la LTP étaient modulés lors de la phase tardive. Enfin, j’ai montré que des souris inactivées pour zif268 présentaient des déficits d’acquisition et de consolidation de l’apprentissage olfactif ainsi que de discrimination d’odorants perceptivement proches. Ces résultats indiquent que l’acquisition par l’odorant d’une signification lors d’un apprentissage olfactif modifie son traitement dans le BO. D’autre part, des acteurs moléculaires potentiellement impliqués dans ces modifications cellulaires ont été identifiés. / My research was about cellular and molecular mechanisms implicated in olfactory learning and memory in the adult mouse olfactory bulb (OB). The OB is the first relay of olfactory information in the central nervous system. At this level, phenomenon of local plasticity could be involved in the conservation of a memory trace associated with learning process. First, I evaluated in the granule cell layer, the consequences of an olfactory associative learning on the IEG Zif268 odour-induced expression. Mice with a prior behavioural experience with the odour do not show increase in Zif268 expression. However, the specific odour-induced Zif268 expression pattern is modified by learning. Then, I isolated using laser capture microdissection activated cell populations of the granule cell layer, based on Zif268 expression patterns, after an olfactory associative learning. In those regions, I studied gene expression at a large scale. I found that neurotrophine pathway was modulated during the early phase of learning process whereas molecular actors of LTP are modulated during the consolidation phase. Finally, I showed that Zif268 knock-out mice exhibit associative learning and memory deficits. Those mice also present deficits to discriminate between closely related odorants. Those results indicate that acquisition by odorant of a behavioural meaning during olfactory learning modify odorant processing at the level of OB. Moreover we identified candidate genes that could be implicated in the cellular modifications.

La commande de la ventilation chez l'humain est capable d'adaptation persistante qui repose sur des mécanismes de type LTP. Différentes techniques permettant l'induction de plasticité sont couramment utilisées mais leur application au contrôle ventilatoire n'a fait l'objet que de très peu de travaux.L'objectif de cette thèse est (1) examiner la possibilité d'induire des mécanismes de type LTP par la rTMS et la tsDCS en deux sites de la commande ventilatoire destinée au diaphragme, l'AMS et les métamères C3-C5 ; (2) évaluer les conséquences sur le profil ventilatoire en ventilation de repos et lorsque la ventilation est artificiellement contrainte. Nous avons examiné les effets d'un conditionnement inhibiteur appliqué par rTMS en regard de l'AMS sur l'excitabilité corticophrénique. Nous avons observé la présence d'une diminution persistante de cette excitabilité et en avons tiré la proposition qu'en ventilation de repos l'AMS augmente l'excitabilité de la commande ventilatoire à l'éveil. Nous avons alors considéré les conséquences de la rTMS sur la ventilation expérimentalement contrainte. Les modifications du profil ventilatoire induites par la rTMS sont en faveur d'une participation de l'AMS à la production ou au traitement de la copie d'efférence. Dans une 3ème étude, nous avons examiné les effets de la tsDCS au niveau C3-C5 sur l'excitabilité corticophrénique et sur le profil ventilatoire. L'augmentation de cette excitabilité et du volume courant nous a conduit à suggérer la possibilité d'induire une plasticité respiratoire au niveau spinal.L'ensemble de ces résultats nous permet d'envisager des perspectives thérapeutiques à l'utilisation de la rTMS et de la tsDCS.