De nombreux processus métaboliques nécessitent la présence de fer en tant que cofacteur. Paradoxalement, la surabondance en fer peut contribuer à la formation de dérivés oxygénés hautement réactifs qui sont toxiques pour la cellule. Ceci fait en sorte que sa concentration intracellulaire doit être finement régulée. Chez la levure à fission, Schizosaccharomyces pombe, plusieurs mécanismes participent à l'établissement de l'homéostasie du fer. Parmi ces mécanismes, on y retrouve des protéines de transport du fer à la surface cellulaire, ainsi que d'autres responsables de la séquestration de l'ion à l'intérieur de la vacuole. Un rôle pour la vacuole consiste à emmagasiner le fer afin de détoxifier la cellule s'il est trop abondant. Du même coup, la vacuole sert de réservoir qui pourra redonner le fer plus tard à la cellule si cette dernière croît en condition de rareté pour cet élément. La voie par laquelle le fer peut ressortir de la vacuole n'a cependant pas encore été identifiée. L'objectif de cette étude est d'identifier le transporteur responsable du relâchement du fer de la vacuole vers le compartiment cytosolique. Nos recherches ont permis d'identifier un candidat, un transporteur transmembranaire de type ABC (ATP binding cassette) nommé Abc3, dont l'expression augmente de 16.9 fois en carence de fer selon des études comparatives par biopuces à ADN. Tout d'abord, l'étude de la régulation du gène abc3[indice supérieur +] a été effectuée selon la présence ou non de fer dans le milieu de culture. L'expression du gène abc3[indice supérieur +] a été comparée avec d'autres gènes codant pour d'autres protéines de la même famille. Seul le gène abc3[indice supérieur +] a montré une expression variant selon le statut en fer. Il est réprimé en présence de fer et activé en carence de ce dernier. Par la suite, des éléments en cis du promoteur abc3[indice supérieur +] pouvant être responsables de la régulation selon le statut en fer ont été analysés. Parmi ces derniers, nous avons démontré que seul l'élément de régulation le plus près du cadre de lecture est fonctionnel permettant la répression du gène abc3[indice supérieur +] en présence de fer. Un essai fonctionnel permettant de montrer l'importance de la protéine Abc3 a été mis au point. Ainsi, une souche nulle pour le gène abc3[indice supérieur +] montre une perte de croissance en présence de cérulénine, un antibiotique qui inhibe la biosynthèse des acides gras. La souche abc3[delta] mutante est également sensible à la présence du chélateur de fer, le 2,2-dipyridyl (Dip), lorsque le système de transport de surface constitué de Fio1 et de Fip1 est inactivé. Une protéine Abc3 portant une étiquette fluorescente exprimée sous le contrôle du promoteur endogène abc3[indice supérieur +] a permis de localiser la protéine Abc3-GFP au niveau des vacuoles en carence de fer. Des analyses de profils transcriptionnels ont indiqué que l'expression forcée du gène abc3[indice supérieur +] en présence de fer active le répresseur Fep1. La surexpression du transporteur Abc3 libérerait plus de fer de la vacuole ce qui aurait pour effet d'activer Fep1, résultant en la répression de la transcription des gènes impliqués dans l'acquisition du fer à la surface cellulaire. Les résultats obtenus sur Abc3 suggèrent fortement que cette protéine pourrait être impliquée dans l'exportation du fer de la vacuole vers le cytoplasme de la levure lorsque cette dernière croît en carence de fer.

Le fer est un élément essentiel pour les plantes, mais toxique lorsqu'il est accumulé en excès. Chez Arabidopsis thaliana, le transporteur IRT1 joue un rôle essentiel dans l'acquisition du Fe depuis la solution du sol, en conditions limitantes en cet élément. Le gène IRT1 est régulé transcriptionnellement par le fer conduisant à une accumulation des transcrits IRT1 dans l'épiderme des racines carencées en fer. Par homologie avec les mécanismes décrits pour le transporteur de zinc ZRT1 de levure, une régulation post-traductionnelle d'IRT1, contrôlant la stabilité de celui-ci en présence de fer a été envisagée. IRT1 a donc été utilisé comme modèle pour caractériser le système endocytique des plantes. Nos travaux révèlent que la protéine IRT1 est localisée au niveau des endosomes précoces (TGN/EE) des cellules de poils racinaires. Des approches pharmacologiques ont permis de révéler un cyclage d'IRT1 entre la membrane plasmique et le TGN/EE ainsi qu'une dégradation vacuolaire. Nous avons également pu montrer que l'internalisation et la dégradation d'IRT1 ne sont pas affectées par la disponibilité en fer et sont sous le contrôle de la monoubiquitination de résidus lysines présents dans les parties cytosoliques de la protéine IRT1. Nos travaux suggèrent un modèle où l'internalisation d'IRT1 depuis la membrane plasmique, contrôlée par monoubiquitination, permet aux plantes de se prémunir contre la toxicité des métaux transportés par IRT1. Enfin, nous avons réalisé un crible double hybride en utilisant la boucle cytosolique d'IRT1 afin d'identifier des protéines contrôlant son trafic et/ou sa dégradation. Ce crible a permis notamment l'identification d'une protéine à domaine FYVE, localisée aux endosomes et dont la caractérisation fonctionnelle a été initiée / Iron is an essential element for plants but toxic when present in excess. IRT1 is the major root iron transporter responsible for iron uptake from the soil under iron limitation in Arabidopsis thaliana. IRT1 is transcriptionally regulated by iron, resulting in a high IRT1 expression in iron-starved root epidermal cells. In addition, IRT1 was suggested to be controlled at the post-translational level, with iron affecting IRT1 protein stability, in a similar fashion with the yeast ZRT1 zinc transporter. To shed light on two poorly-understood phenomena in plants, endocytosis and degradation of plasma membrane proteins, we studied the proposed post-translational regulation of IRT1 in Arabidopsis thaliana. Interestingly IRT1 protein is found in early endosomes of root hair cells. Pharmacological approaches reveal that IRT1 cycles back and forth with the plasma membrane to perform iron uptake, and is sent to the vacuole for proper turnover. We also demonstrate that iron nutrition have no effect on the levels and the subcellular localization of IRT1 protein. The internalization of IRT1 is dependent on the monoubiquitination of several cytosol-exposed lysine residues. Together, these data suggest a model where monoubiquitin-dependent endocytosis/recycling of IRT1 keeps the plasma membrane pool of IRT1 low, to better deal with metal uptake. Finally, in order to indentify genes involves in IRT1 endocytosis/recycling and turnover, we perform a yeast two-hybrid screen with IRT1 cytosolic loop. This screen allows the identification of a FYVE domain-containing protein localized in endocytic compartment which functional characterization was initiated.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les systèmes de sécrétion de NO3– de la membrane plasmique des cellules végétales jouent un rôle important dans l'activité stomatique et la réponse des plantes à des stress biotiques et abiotiques. Malgré quelques avancées récentes, ces systèmes restent mal connus sur le plan moléculaire. Mon travail de thèse a consisté à caractériser le rôle physiologique de NAXT2, un membre du sous-groupe NAXT (NitrAte eXcretion Transporter) de la famille des transporteurs NRT1/PTR chez Arabidopsis thaliana. Mes résultats montrent que NAXT2 est un transporteur de NO3– et qu'il est principalement exprimé dans les cellules du péricycle de la racine, au voisinage des vaisseaux xylémiens. Sous contrainte saline et comparativement aux plantes sauvages (WT), un mutant knock-out pour NAXT2 (naxt2-1) présente un défaut de distribution du NO3– vers les feuilles et de sécrétion du NO3– dans la sève xylémienne, qui se traduisent par une diminution des teneurs en NO3– foliaires. NAXT2 est donc impliqué dans la charge du xylème en NO3– sous contrainte saline. Aucune des différences phénotypiques mises en évidence entre le mutant et WT sous contrainte saline n'a été observée sous stress osmotique ou en condition standard, suggérant que NAXT2 est essentiellement impliqué dans la réponse à la composante ionique du stress salin. Enfin, après un traitement salin prolongé, la biomasse foliaire de naxt2-1 est inférieure à celle de WT, ce qui indique que NAXT2 joue un rôle important dans l'adaptation des plantes aux contraintes salines modérées. Dans l'ensemble, ce travail suggère que NAXT2 est impliqué dans une fonction physiologique majeure, la translocation du NO3–, point de contrôle de la distribution du nitrate, et dans l'adaptation de la plante aux contraintes salines. / NO3– secretion systems at the plasma membrane of plant cells play an important role in stomata activity and plant response to biotic and abiotic stresses. Despite of few recent advances, these systems are still poorly known at the molecular level. During my thesis, I worked on the characterization of the physiological role of NAXT2, a member of the NAXT (NitrAte eXcretion Transporter) sub-group from the large NRT1/PTR transporters family in Arabidopsis thaliana. The results presented here show that NAXT2 is a NO3– transporter and that it is mainly expressed in root pericycle cells, close to the xylem vessels. Under salinity constraint and relatively to wild type plants (WT), a NAXT2 knock-out mutant (naxt2-1) displayed a defect in NO3– distribution towards the shoots and in NO3– secretion into the xylem sap, which lead to a decrease in shoot NO3– content. Thus, NAXT2 is involved in NO3– xylem loading under salinity constraint. None of the phenotypic differences described in this work between WT and mutant was observed under osmotic stress or standard culture conditions, suggesting that NAXT2 is specifically involved in response to the ionic component of salt stress. Finally, after a prolonged salt treatment, naxt2-1 shoot biomass was lower than that of WT, indicating that NAXT2 plays an important role in plant adaptation to mild salinity constraint. Altogether, this work suggests that NAXT2 is involved in a major physiological function, the NO3– translocation, control point of nitrate distribution and in plant adaptation to salinity constraint.

Les interneurones GABAergiques dans l’hippocampe forment de petites populations diverses de neurones inhibiteurs contrôlant le transfert d’informations dans de larges ensembles de cellules principales. Ils compensent leur infériorité numérique par de vastes arborisations axonales capables de maintenir une libération vésiculaire de GABA à haute fréquence, et d’ajuster précisément la balance entre excitation et inhibition pour différents régimes d’activité du réseau. Les petites synapses centrales contiennent un nombre limité de vésicules synaptiques dont le recyclage par endocytose est essentiel au maintien de la transmission pendant une activité répétée. Le remplissage en GABA de ces vésicules recyclées est dépendant d’un approvisionnement des terminaisons en GABA suffisant pour faire face à la demande de recyclage créée par l’activité. Nos résultats mettent en évidence de nouveaux mécanismes d’adaptation de l’approvisionnement aux besoins imposés par le recyclage vésiculaire selon le régime d’activité, ainsi qu’un couplage direct entre le cycle de neurotransmetteurs et le cycle vésiculaire. Nous montrons que les transporteurs de glutamine sont responsables d’une potentialisation de l’approvisionnement des varicosités en GABA lors d’une activité répétée, probablement par une augmentation du nombre de ces transporteurs à la membrane. En développant et en utilisant des paradigmes expérimentaux nouveaux, nous montrons que la régulation métabolique du cycle vésiculaire passe par une adaptation du pool de vésicules recyclantes à la disponibilité en neurotransmetteurs. La nature du senseur de cette régulation et sa localisation cytosolique ou luminale restent à déterminer / In the hippocampus, GABAergic interneurons represent only 10% of the neuronal population but are able to synchronize the activity of large neuronal networks. They compensate their numerical inferiority by a large axonal arborization to sustain synaptic activity at high frequency and adjust the balance between excitation and inhibition for different regime of activity. Since small central synapses contain a limited pool of vesicles, their recycling by endocytosis is essential to maintain transmission during repeated activity. The filling of recycling vesicles with GABA is dependent on its supply in terminals which should be adjusted to the demand imposed by vesicular recycling. Our results reveal new transporter mechanisms that adapt GABA supply to neuron activity, suggesting a direct coupling between the neurotransmitter and the vesicle cycles. We show that high recycling activity increases GABA supply, probably by increasing the number of glutamine transporters at the membrane. By developing and using FM5-95 and VGAT-pHluorin with a new experimental paradigm, we provide evidence for a metabolic regulation of the vesicle cycle that involves a dynamic adaptation of the recycling pool to the neurotransmitter availability. The nature of the sensor of this regulation and its cytosolic or luminal location remain to be determined.

Au cours des dernières décennies, une augmentation non négligeable du phénomène de résistance aux antibiotiques des bactéries a été observée. Ces bactéries possèdent plusieurs mécanismes de résistance parmi lesquels l’utilisation de transporteurs de type MDR (MultiDrug Resistance) dont certains appartiennent à la famille des transporteurs ABC (ATP-Binding Cassette). Les transporteurs ABC sont des protéines membranaires et ubiquitaires qui possèdent une topologie commune avec deux domaines transmembranaires et deux domaines cytoplasmiques. Les transporteurs ABC de type exportateur permettent le transport de molécules à l’extérieur de la cellule en utilisant l’énergie fournie par l’hydrolyse de l’ATP. PatA-PatB est un transporteur ABC de Streptococcus pneumoniae, un pathogène humain responsable de pneumonies et de méningites. Cette protéine est impliquée dans la résistance de ce pathogène à des antibiotiques de types fluoroquinolones. Pour étudier son mécanisme moléculaire, nous avons optimisé la surexpression fonctionnelle de ce transporteur chez Escherichia coli. Ainsi, nous avons pu caractériser son activité de transport de drogues et son activité d’hydrolyse de nucléotides. Ces expériences ont révélé que PatA-PatB a la particularité d’utiliser préférentiellement le GTP comme source d’énergie, contrairement aux autres membres de cette famille. Afin d’identifier l’origine de cette propriété au niveau moléculaire, des expériences de mutagénèse dirigée ont été effectuées et nous avons ainsi identifié deux simples mutants qui transportent les drogues aussi bien avec du GTP que de l’ATP / The excessive use of antibiotics during the past decades led to the amplification of multidrug resistance in pathogenic bacteria. Bacteria have developed several mechanisms of antibiotic resistance. One of them involves the antibiotic efflux by MDR (MultiDrug Resistance) transporters, some of which belong to the ABC (ATP-Binding Cassette) transporter family. ABC transporter are ubiquitous membrane proteins with a conserved topology comprising four domains : two «TransMembrane Domain» and two cytoplasmic domains named « Nucleotide-Binding Domain ». ABC exporters expel drugs outside the bacteria using the energy of ATP hydrolysis. PatA-PatB is an ABC transporter from Streptococcus pneumoniae, a human pathogen bacterium responsible for pneumonia and meningitis. This protein is involved in S. pneumoniae resistance against fluoroquinolone antibiotics. To study the molecular mechanism, we optimized the functional expression of this transporter in Escherichia coli. Then, we characterized its drug transport activity and its nucleotide hydrolysis activity. These experiments showed that PatA-PatB, in contrast to other members of the ABC superfamily, preferentially uses GTP as energy supply. To identify the origin of this property at a molecular level, mutagenesis experiments were performed and we identified two mutants capable of an even drug transport with ATP and GTP

Depuis le début des années 1990, différentes stratégies de phytoremédiation ont été proposées pour réhabiliter les zones polluées par des éléments traces métalliques (ETM). Parmi ces stratégies, la phytoextraction consiste en l’absorption et l’accumulation par les plantes des ETM présents dans les sols. Afin de mettre en place cette stratégie, il a été proposé d’utiliser le peuplier en raison de sa croissance rapide, de son importante biomasse et de ses débouchés énergétiques. Cependant une proportion considérable des métaux absorbés par cet arbre est accumulée dans les feuilles alors que celles-ci chutent à l’automne. Ainsi, l’efficacité de phytoextraction du peuplier peut se trouver limitée si aucun mécanisme de remobilisation des ETM n’est mis en place au cours de la sénescence automnale. Dans ce contexte, une partie des travaux de cette thèse a été réalisée sur la parcelle expérimentale de Pierrelaye polluée suite à l’épandage d’eaux usées de la ville de Paris. Nous avons recherché parmi les 14 génotypes de peuplier présents sur le site, ceux qui sont les plus efficaces pour remobiliser les métaux des feuilles vers les parties pérennes. Des mesures de contenu en métaux, d’expression de gènes et des analyses corrélatives ont ouvert de nouvelles pistes concernant la gestion des métaux foliaires. Parce que la vacuole constitue le principal lieu de stockage des métaux de la cellule, les protéines d’efflux vacuolaire NRAMP (Natural Resistance-Associated Macrophage Protein) précédemment identifiées chez Arabidopsis thaliana, représentent de bons candidats pour stimuler la remobilisation des métaux foliaires. La caractérisation de leurs homologues chez le peuplier a donc été entreprise par expression chez la levure et chez A. thaliana. Afin de contrôler indépendamment le transport des métaux essentiels et non-essentiels chez les NRAMP, une étude visant à identifier les déterminants structuraux impliqués dans leur sélectivité a été réalisée. La caractérisation des mutants NRAMP affectés dans leur sélectivité par expression chez A. thaliana a mis en lumière leur impact sur l’accumulation et la tolérance aux métaux. Dans le but d’étudier l’implication de mécanismes plus généraux de recyclage des nutriments dans la remobilisation des métaux au cours de la sénescence foliaire, le rôle de l’autophagie a été testé chez A. thaliana. L’étude de plantes déficientes pour l’autophagie a montré l’implication de ce mécanisme dans l’efficacité d’utilisation des métaux et probablement dans leur remobilisation au cours de la sénescence. En combinant des études en champ sur le peuplier et de génétique moléculaire chez Arabidopsis, ce travail permet de proposer différentes pistes pour diminuer spécifiquement l’accumulation des ETM dans les feuilles de peuplier. / Since the early 1990s, various strategies have been proposed to rehabilitate trace element (TE) polluted areas by phytoremediation. Among these strategies, phytoextraction consists in TE uptake from soil and accumulation by plants. To implement this strategy, it has been proposed to use poplar due to its fast growth, its large biomass and its use in energy production. However, a substantial proportion of absorbed metals is accumulated in poplar leaves which fall in autumn. Thus, poplar phytoextraction efficiency may be limited if TE are not re-mobilized during autumn senescence. In this context, part of this thesis work has been carried out on the experimental field of Pierrelaye which was polluted by the spreading of sewage water from Paris. Among the 14 poplar genotypes growing on the field, we tried to identify those that efficiently remobilize leaf metals to perennial organs. Metal content, gene expression and correlative analyses have been undertaken, providing new insight in the management of metals in leaves. Because the vacuole is the main metal storage compartment in the cell, NRAMP (Natural Resistance-Associated Macrophage Protein) vacuolar efflux proteins previously identified in Arabidopsis thaliana are good candidates to enhance leaf metal remobilization. Characterization of their homologues in poplar was therefore undertaken by expression in yeast and in A. thaliana. In order to independently control the transport of essential and non-essential metals by NRAMP, a study aiming to identify the structural determinants involved in selectivity was undertaken. Expression of NRAMP mutants affected in their selectivity in A. thaliana highlighted their impact on metal accumulation and tolerance. To study the involvement of more general nutrient recycling mechanisms in metal remobilization during leaf senescence, the involvement of autophagy was tested in A. thaliana. Physiological characterization of autophagy deficient plants indicated that this mechanism plays a role in metal use efficiency and probably in metal remobilization during senescence. By combining a field approach on poplar and molecular genetics in Arabidopsis, this work opens multiple perspectives to specifically reduce the accumulation of TE in poplar leaves.

Dans le système nerveux central, les monoamines modulent de nombreuses fonctions essentielles comme la locomotion, la motivation, la cognition, l’humeur et le sommeil. Le niveau extracellulaire de ces neurotransmetteurs est régulé par des transporteurs à haute affinité,cependant d’autres transporteurs, à faible affinité, peuvent contribuer à la recapture des monoamines, comme les transporteurs de cations organiques (OCT) et le transporteur plasmique des monoamines (PMAT). Récemment, l’implication des OCT dans différentes fonctions centrales, notamment le contrôle de l’humeur, la réponse au stress et aux antidépresseurs a été mise en évidence. Le rôle de PMAT dans le cerveau reste quant à lui encore peu caractérisé. Il transporte in vitro les monoamines, avec une préférence pour la dopamine et la sérotonine, avec des affinités submillimolaires. Ce transporteur est exprimé dans de nombreuses régions du cerveau humain et murin et dans différents types neuronaux. Par hybridation in situ fluorescente nous avons déterminé sa distribution cellulaire précise, dans des régions à fort niveau d’expression comme le complexe du cerveau antérieur basal (BFC) et des régions appartenant aux ganglions de la base comme le globus pallidus et la substance noire réticulée (SNr). Nous avons montré qu’il est fortement exprimé dans les neurones GABAergiques exprimant la parvalbumine, dans tous les interneurones cholinergiques dustriatum ainsi qu’une petite fraction des neurones cholinergiques du BFC. Il est également retrouvé dans certains noyaux monoaminergiques comme le locus coeruleus et les noyaux duraphé mais est absent des noyaux dopaminergiques, la substance noire compacte et l’aire tegmentale ventrale.Afin d’étudier sa fonction, nous avons exploité le système Cre-lox, approche couramment utilisée en biologie, en injectant un virus adéno-associé exprimant la recombinase Cre (AAVCre)dans la substance noire (SN) de souris comportant des allèles de PMAT floxés. Cette étude ne nous a pas permis de conclure quant à la fonction de PMAT dans la SN, mais nous a conduit à mettre en évidence une toxicité majeure de cet outil. Nous avons montré que l’injection d’AAV-Cre dans la SN entraine une perturbation anatomique et fonctionnelle des systèmes dopaminergiques et de la SNr, noyau de sortie des ganglions de la base, induisant des altérations comportementales importantes, avec une hyperlocomotion basale robuste et une insensibilité à la cocaïne, potentiellement par une action génotoxique.Nous avons également généré des souris invalidées constitutivement pour PMAT (PMAT-/-). Les tests comportementaux que nous avons commencés récemment nous ont révélé des altérations comportementales significatives chez ces souris de l’activité locomotrice dans un nouvel environnement ainsi que du niveau d’anxiété. Ces altérations pourraient résulter d'une perturbation des voies aminergiques en l’absence de PMAT. Nous poursuivrons cette étude par l'exploration d'autres aspects comportementaux ainsi que par l’évaluation des modifications neurochimiques engendrées par l'invalidation. Ces approches devraient fournir des pistes afin d’identifier les conséquences de l'absence de PMAT sur la signalisation aminergique, que l'on pourra explorer plus précisément par la suite sur le plan fonctionnel / High-affinity reuptake transporters exert a crucial role in the control of synaptic transmissionby ensuring the recycling of the released transmitters into the presynaptic terminals. Other typesof transporters such as Organic Cation Transporters (OCTs) and the Plasma MembranemonoAmine Transporter (PMAT), have been shown to transport, with low-affinity but highcapacity, aminergic neurotransmitters. While the role of OCTs in central nervous system hasbeen partially unraveled, the function of PMAT remains poorly characterized. In vitro, PMATtransports preferentially dopamine and serotonin and its expression is widespread in the brain,encompassing monoamine nuclei but also projection regions. In this study, we determined theprecise neuronal specificity of PMAT in several highly-expressing regions. We show that it isfound mostly in PV+ GABAergic neurons of basal forebrain and basal ganglia, in allcholinergic interneurons of the striatum and in some cholinergic neurons of basal forebraincomplex. These systems, highly regulated by monoamines, are important for locomotion,motivation, learning and wakefulness. Our result show that PMAT is located at a strategicposition to control the aminergic modulation of these integrated functions.To investigate the implication of PMAT in these regions, we used the Cre-lox technology, avalued and widely used approach for the study of gene function in vivo, injecting an adenoassociatedvirus expressing Cre recombinase in substantia nigra (SN) of mice in which PMATgene was floxed. In this study, we could not assess PMAT function in this SN but found thatAAV-CRE expression in this region produces major toxic effects. We showed that AAV-Creinjection in this region engenders a massive decrease of neuronal populations in both parscompacta and reticulata, leading to DA depletion in the nigrostriatal pathway. This wasassociated with a drastic behavioral phenotype with increased basal locomotor activity and lossof locomotor response to cocaine. Several hallmarks of Cre toxicity were found in SN of AAVCreinjected mice, including an increase of the DNA break markers. These observationsunderscore the need for careful control of Cre toxicity in the brain and reassessment of previous studies.To study the role of PMAT, we also generated PMAT knock out mice (PMAT-/-). Behavioralstudies that we just started have revealed significant impairments of locomotor activity in a newenvironment and anxiety level, supporting a possible disruption of monoaminergic systems inthese mice. On-going studies aim to explore other behaviors and search for eventualneurochemical changes provoked by PMAT invalidation. These experiments should providesome cues to understand which monoamines and circuits may be affected, that can beinvestigated functionnally and more specifically in a second step

D'après le postulat de Hebb, les réseaux neuronaux adaptent leur connectivité sous l'influence des activités pré- et post-synaptiques. La " spike-timing-dependent plasticity " (STDP) est une règle d'apprentissage synaptique de type Hebbien, qui repose sur la structure temporelle précise des patrons d'activités appariées de part et d'autre de la synapse. La plasticité cortico-striatale serait le substrat biologique de l'apprentissage procédural effectué par les ganglions de la base. Les neurones de sortie du striatum agissent comme des détecteurs de coïncidence des activités corticales et thalamiques. La STDP cortico-striatale pourrait donc jouer un rôle crucial dans les processus d'encodage de l'apprentissage et la mémoire procédurale. Nous avons exploré les conditions d'émergence et d'expression de la STDP cortico-striatale. / According to Hebbian theory, neural networks refine their connectivity by patterned firing of action potentials in pre- and postsynaptic neurons. Spike-timing-dependent plasticity (STDP) is a synaptic Hebbian learning rule relying on the precise order and the millisecond timing of the paired activities on either side of the synapse. Temporal coding via STDP may be essential for the role of the striatum in learning of motor sequences in which sensory and motor events are associated in a precise time sequence. Corticostriatal long-term plasticity provides a fundamental mechanism for the function of the basal ganglia in procedural learning. Striatal output neurons act as detectors of distributed patterns of cortical and thalamic activity. Thus, corticostriatal STDP should play a major role in information processing in the basal ganglia, which is based on a precise time-coding process. Here, we explored the conditions required for the emergence of corticostriatal STDP.