A la fin des années 50, les premières descriptions d'amnésie antérograde chez le patient H.M. ont mis en évidence le rôle crucial de l'hippocampe dans la mémoire. Ces travaux fondateurs ont été étendus grâce à l'enregistrement de l'activité cérébrale chez le rat libre de ses mouvements, avec l'étonnante découverte que les neurones hippocampiques codent la position de l'animal dans l'environnement (« cellules de lieu »). Lorsqu'un rat parcourt une trajectoire, il traverse successivement différents « champs de lieu », et les cellules de lieu correspondantes déchargent les unes après les autres en séquences. De façon surprenante, lorsque la décharge d'une cellule de lieu est observée par rapport au rythme thêta (~8 Hz) présent dans l'hippocampe lorsque le rat explore son environnement, l'ordre dans lequel les cellules déchargent est maintenu à une échelle de temps très rapide (~150 ms), au sein de chaque cycle de l'oscillation thêta. Ces « séquences thêta » reflètent ainsi les positions passée, présente et future de l'animal, ancrant les lieux visités par l'animal dans leur contexte temporel. Pendant le sommeil, les séquences d'activité des cellules hippocampiques sont spontanément réactivées, reproduisant virtuellement la trajectoire du rat lors de son exploration. Ces réactivations ont lieu lors de patterns d'activité transitoires appelés sharp wave-ripples (SPW-Rs). La réintégration répétitive de l'activité séquentielle liée à l'expérience pourrait renforcer les connexions synaptiques entre les cellules. De plus, il a été montré que les SWR-Rs et leurs réactivations associées jouent un rôle causal dans la consolidation de la mémoire. Comment ces réactivations peuvent-elles avoir lieu ? De façon intéressante, pendant l'exploration, les séquences thêta permettent la compression des trajectoires de l'animal à une échelle de temps compatible avec des processus de plasticité. Par conséquent, ces séquences thêta pourraient soutenir l'apprentissage séquentiel pendant l'exploration, et pourraient sous-tendre le codage initial des traces mnésiques. Toutefois, des preuves directes en faveur de ce scénario n'ont pas été fournies... / In the late 50's, the first descriptions of anterograde amnesia in patient H.M. have highlighted the crucial role of the hippocampus in memory. These seminal works have been extended with brain electrophysiological recordings in freely moving rats, with the striking discovery that hippocampal neurons code for the location of the animal in the environment (‘place cells'). When a rat runs through a trajectory, it successively crosses multiple ‘place fields', and the corresponding place cells fire one after the other in sequence, in an order corresponding to the trajectory of the rat. Strikingly, when the place cell firing is observed relative to the ongoing theta rhythm (~8 Hz) recorded in the hippocampus when the rats is exploring its environment, the order in which the cells fire is maintained at a much shorter time scale (~150 ms), in each cycle of the theta oscillations. These ‘theta sequences' thus reflects the past, present and future locations of the animal, anchoring locations in their temporal context. During subsequent sleep, the sequences of hippocampal cell activity are spontaneously reactivated, virtually reproducing the trajectory of the rat during its previous exploration. This replay occurs during transient hippocampal activity patterns called sharp wave-ripples (SPW-Rs). Repetitive reinstatement of experience-related sequential activity may strengthen synaptic connections between cells. Moreover, SPW-Rs and their associated replay have been causally linked to memory consolidation. How does such replay occur during sleep? Interestingly, during exploration, theta sequences allowed the temporal compression of the animal’s trajectory at a time-scale compatible with synaptic plasticity processes. Therefore, these theta sequences have been hypothetized to support sequential structure learning during exploration, and might underlie the initial encoding of memory traces. However, direct evidence supporting this scenario remains elusive...

Pour comprendre les mécanismes de déstabilisation, d'arrêt et de coexistence des phases statiques (solide) et coulantes (liquide), nous réalisons expériences et simulations numériques d'empilements granulaires modèles. Trois sujets ont été abordés au cours de cette thèse.<br />L'étude expérimentale de la transition d arrêt d'un empilement après un écoulement de surface met en évidence l'existence de relaxations de durée bien supérieure au temps de relaxation d'un grain sous l'action de son poids. Celle-ci est constituée de phases de relaxation et de réactivations liées à des déplacements corrélés des grains, prises en compte dans un modèle statistique.<br />L'étude numérique d'un empilement incliné en deçà de l'angle d'avalanche met en évidence l'influence du domaine métastable –au-delà de l'angle de repos– sur ses propriétés hystérétiques au cours de cycles quasi-statiques. Le réseau des contacts faibles est très affecté par le passage dans le domaine métastable. Les corrélations entre micro-structure, contrainte et déformation sont discutées.<br />Enfin, l'expérience d'un écoulement non confiné sur plan incliné permet d'étudier la loi d'écoulement dans le cas de la coexistence solide-liquide. Les caractéristiques s´electionnées par l'écoulement (épaisseur, largeur, vitesse) évoluent lentement avec le temps. La prise en compte de l'existence d'une couche basale statique permet de retrouver la corrélation entre épaisseur coulante et vitesse, comme pour un écoulement confiné, et de prédire la morphologie des dépôts (présence ou non de levées).