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

La cellule de Purkinje (PC) est l'élément central du réseau neuronal du cortex cérébelleux et possède un arbre dendritique très développé qui se développe au cours des trois premières semaines post-natales chez la souris. Cette arborisation nécessite de nombreux réarrangement du cytosquelette, un processus contrôlé par les GTPases et leurs régulateurs, les GEFs et les GAPs, dans de nombreux types cellulaires. Au cours de ma thèse, j'ai étudié l'implication de la signalisation des RhoGTPases dans le développement post-natal du cervelet, et plus particulièrement des PCs chez la souris. Afin d'identifier de nouveaux acteurs de la signalisation des RhoGTPases impliqués dans la différenciation des PCs, nous avons établi le profil d'expression de toutes les GTPases et des GEFs de la famille DOCK à différents stades de développement de ces cellules (P3, P7, P15, P20) par Q-PCR en temps réel. Cette approche globale nous a permis d'identifier une GTPase, RhoQ, et un GEF, DOCK10, dont l'expression est très fortement augmentée au cours du développement des PCs. Nous avons montré que l'extinction de leur expression par infection lentivirale dans un modèle de coupes organotypiques de cervelet ou dans des neurones d'hippocampe entraine une très forte diminution du nombre d'épines dendritiques, révélant un rôle crucial de ces protéines dans la différenciation des PCs. / Purkinje cell (PC) occupy a central and integrative position in the synaptic network of the cerebellum and have the most elaborate dendritic tree among CNS neurons, which develops remarkably in the first three postnatal weeks in mice. This arborization requires intensive actin cytoskeleton remodeling, a process known in many cell types to be controlled by Rho GTPases and their regulators, GEFs and GAPs. During my thesis, I investigated the importance of Rho signaling during postnatal mouse cerebellar development, focusing on PC differentiation.In order to identify novel regulators of PC differentiation among members of the Rho signaling pathway, I undertook a global approach, comparing gene expression profiles of all mammalian Rho GTPases and all GEFs of the DOCK family at various stages of postnatal PC differentiation (P3, P7, P15 and P20) using real-time quantitative PCR. My global approach has allowed the identification of two Rho signaling actors, the GTPase RhoQ and the RhoGEF DOCK10, whose expressions increase dramatically during cerebellar development. Lentiviral shRNA-mediated knock down of their expression in organotypic cerebellar cultures and in hippocampal neurons showed strong dendritic spine defects, revealing an essential role for these proteins in PC differentiation.

La navigation spatiale peut être subdivisée en deux processus: la construction d’une représentation mentale de l’espace à partir de l’exploration de l’environnement d'une part, et l’utilisation de cette représentation de façon à produire le trajet le plus adapté pour rejoindre le lieu souhaité d'autre part. Lors de l’exploration de l’environnement, des informations externes et des informations de mouvement propre (i.e. vestibulaires et proprioceptives) sont combinées pour former la carte cognitive. Depuis longtemps des études suggèrent que le cervelet participe à la navigation spatiale mais son rôle a souvent été confiné à l’exécution motrice. Notre équipe a étudié des souris mutantes L7-PKCI présentant un déficit de plasticité synaptique de type dépression à long terme (DLT) au niveau des synapses entre fibres parallèles et cellules de Purkinje du cortex cérébelleux. Ces travaux ont montré que les souris présentent à la fois un déficit dans l'optimisation de la trajectoire mais également dans le maintien de la carte cognitive formée dans l'hippocampe. En effet, les propriétés de décharge des cellules de lieu de l'hippocampe sont affectées chez ces souris exclusivement lorsque celles-ci doivent naviguer en se reposant sur les informations provenant de leur mouvement propre, c'est à dire quand elles explorent l'environnement dans le noir. A ces mêmes synapses, une plasticité de type potentialisation à long terme (PLT) a été observée et permet (avec la DLT) la modulation bidirectionelle de l’efficacité synaptique. La plasticité bidirectionnelle est un processus clé dans les modèles théoriques de type « filtre adaptatif » de traitement de l’information par le cervelet. Selon ces modèles, l’absence de PLT ou DLT devrait affecter de façon similaire la plasticité bidirectionnelle et conduire ainsi à des déficits comparables. Pour tester cette hypothèse, nous avons étudié les conséquences fonctionnelles d’un déficit de type PLT au niveau de la même synapse entre fibre parallèle et cellule de Purkinje. Nous avons utilisé la lignée transgénique L7-PP2B, spécifiquement déficitaire pour cette plasticité.Malgré un léger déficit moteur révélé exclusivement sur le rotarod, les capacités de navigation des souris L7-PP2B ne sont pas affectées dans une tâche de navigation en labyrinthe aquatique de type piscine de Morris. Les propriétés des cellules de lieu de l’hippocampe des souris L7-PP2B ont ensuite été caractérisées lors de l’exploration d’une arène circulaire dans différentes conditions environnementales. Contrairement à celles des souris L7-PKCI, les propriétés des cellules de lieux des souris L7-PP2B ne sont pas affectées lorsque les souris ne peuvent utiliser que les informations de mouvement propre pour s’orienter, c'est à dire dans le noir. Par contre, les cellules de lieux des souris L7-PP2B présentent une instabilité en l’absence de toute manipulation d’indice environnemental, dans 23% des sessions d’enregistrement. Cette instabilité, absente chez les souris contrôles, se manifeste de façon imprévisible dans un environnement familier et est caractérisée par une rotation angulaire cohérente de l’ensemble des cellules de lieux enregistrées. Ces données suggèrent qu’en l’absence de PLT cérébelleuse la représentation spatiale de l’hippocampe n’est pas ancrée de façon stable aux indices externes proximaux. Ces résultats, associés à ceux des souris L7-PKCI indiquent que le cervelet contribue de manière complexe à la fois à la représentation spatiale hippocampique et aux capacités de navigation et que DLT et PLT jouent probablement des rôles différents dans ces processus. / Spatial navigation can be divided into two processes: building a spatial representation from the environment exploration and using this representation to produce an adapted trajectory toward a goal. During the environment exploration, external and self-motion information (i.e. vestibular and proprioceptive) are combined to form the spatial map. It has long been suggested that the cerebellum participates in spatial navigation but its role has often been confined to motor execution. Our team has studied L7-PKCI mice which lack a plasticity mechanism (long term depression (LTD)) at parallel fiber-Purkinje cell synapses in the cerebellar cortex. These works have shown that L7-PKCI mice present a deficit in trajectory optimization as well as in the maintenance of the cognitive map in the hippocampus. Indeed in these mice, the firing properties of hippocampal place cells are affected specifically when mice have to rely on self-motion information, i.e. when exploring the environment in the dark.A these same synapses, another type of plasticity (long term potentiation (LTP)) has been described, and allows (with LTD) the bidirectional modulation of the synaptic efficiency. Bidirectional plasticity is a key element of the ‘adaptive filter’ theoretical models of cerebellar information processing. According to these models, a lack of LTP or LTD should similarly affect bidirectional plasticity and result in comparable deficits. To test this prediction, we investigated the functional consequences of a deficit of LTP at parallel fiber-Purkinje cell synapses using the L7-PP2B mice model, specifically impaired for this plasticity.In spite of a mild motor adaptation deficit, revealed on the rotarod task, spatial learning of L7-PP2B mice was not impaired in the watermaze task. Hippocampal place cell properties of L7-PP2B mice were characterized during exploration of a circular arena, following different experimental manipulations. In contrast to mice lacking cerebellar LTD, place cells properties of L7-PP2B mice were not impaired when mice had to rely on self-motion cues, i.e. in the dark. Surprisingly, L7-PP2B place cells displayed instability in the absence of any proximal cue manipulation in 23 % of the recording sessions. This instability occurred in an unpredictable way in a familiar environment and was characterized each time by a coherent angular rotation of the whole set of recorded place cells. These data suggest that, in the absence of cerebellar LTP, hippocampal spatial representation cannot be reliably anchored to the proximal cue. These results along with those from L7­PKCI mice, indicate that the cerebellum contributes to both hippocampal representation and subsequent navigation abilities and that LTP and LTD are likely to play different roles in these processes.

Les enfants traités pour un médulloblastome cérébelleux peuvent présenter des troubles cognitifs, en particulier de la mémoire de travail, qui entravent les apprentissages et la scolarité. Une meilleure compréhension des bases anatomo-fonctionnelles du cervelet et de son engagement dans la mémoire de travail est essentielle pour minimiser les effets secondaires du traitement et améliorer la qualité de vie des patients. Pour cela, une étude multicentrique française a été conduite.Les objectifs de cette thèse étaient de : (i) mener une étude clinico-radiologique chez les patients en confrontant les résultats des tests neuropsychologiques avec les lésions cérébelleuses macroscopiques identifiées par IRM anatomique; (ii) cartographier par IRMf BOLD l'engagement du cervelet dans la MDT chez les sujets sains ; (iii) cartographier par IRMf BOLD la réorganisation corticale chez les patients lors des mêmes tâches de MDT. Des tâches de n-back ont été utilisées selon un plan factoriel modulant la modalité sensorielle (visuelle ou auditive) et la nature (non-verbale ou verbale) de l'information à mémoriser.L'introduction de cette thèse est une revue exhaustive de la littérature sur les apports des nouvelles méthodes d'IRM dans l'exploration des troubles cognitifs chez les enfants pris en charge pour un médulloblastome cérébelleux.Deux études comparatives cas-témoins multicentriques ont été réalisées chez des sujets droitiers en combinant les données des explorations cliniques, neuropsychologiques et d'imagerie.• La 1ère étude a été conduite sur des IRM 1.5T avec des tâches 1-back. Douze sujets sains et 9 patients ont été inclus mais 4 patients et 4 sujets sains ont secondairement exclus, principalement à cause de mouvements excessifs et de problèmes techniques. Les analyses des IRMf ont donc porté sur 8 sujets sains (4 garçons de 11,11,9 ans) et 5 patients (5 garçons de 11,91,0 ans). • La 2ème étude a été conduite sur des IRM 3T avec des tâches 2-back. Quinze sujets sains et 3 patients ont été inclus mais 6 sujets sains ont été exclus à cause d'une anxiété, une précocité et des problèmes techniques. Les analyses des IRMf ont donc porté sur 9 sujets sains (7 garçons de 11,6±2,2 ans) et 3 patients (1 garçon de 14±0,6 ans).Les résultats montrent :(i) l'existence de troubles de la mémoire de travail visuo-spatiale chez les patients ;(ii) l'existence de lésions macroscopiques du lobe postérieur gauche du cervelet chez les patients ;(iii) l'engagement du lobe postérieur gauche du cervelet lors des tâches de MDT non-verbale et l'engagement du lobe postérieur droit du cervelet lors des tâches de MDT verbale chez les sujets sains ;(iv) l'engagement cérébral (cortex préfrontal, pariétal et temporo-occipital) lors des tâches de MDT chez les patients suggérant l'existence d'une réorganisation corticale.Pour conclure, ce travail souligne l'importance du lobe postérieur gauche du cervelet pour la MDT non-verbale chez les enfants droitiers. Cette information devrait être prise en compte lors de la planification opératoire des enfants opérés pour un médulloblastome cérébelleux. / Children treated for cerebellar medulloblastoma may have cognitive impairment, particularly in working memory, perturbing their school performance.A better understanding of anatomo-functional background of the cerebellum and its involvement in working memory are essential to minimize treatment side effects and to improve the patients' quality of life. A French multicenter study was therefore conducted.The objectives of this thesis were: (i) To conduct a clinico-radiological study in the patients by comparing the neuropsychological data with resected cerebellar lesions identified by anatomical MRI; (ii) To map the involvement of the cerebellum in working memory by fMRI BOLD; (iii) To map cortical reorganization of patients at the same working memory tasks by fMRI BOLD. For this, N-back tasks, following a factorial design modulated in sensory modality (visual or auditory) and in nature of information (verbal or nonverbal) to memorize, were used. In the introduction of this thesis, a comprehensive review of the literature on the contributions of new MRI methods is intended to explore the cognitive disorders in children treated for medulloblastoma.Two comparative case-control phases of this study were performed upon right-handed subjects:• The first study was conducted by 1.5T MRI with 1-back tasks. Twelve healthy subjects and 9 patients were included, but 4 patients and 4 healthy subjects were secondarily excluded, mainly because of excessive movement and technical problems. FMRI analysis was therefore focused on 8 healthy subjects (4 males, 11.1 1.9 year olds) and 5 patients (5 boys, 11.91.0 year olds).• The second study was carried out by 3T MRI with 2-back tasks. Fifteen healthy subjects and 3 patients were included, however, 6 healthy subjects were excluded due to anxiety, precocity and technical problems. FMRI analysis was applied in 9 healthy subjects (7 boys, 11.6±2.2 year olds) and 3 patients (1 boy, 14 ± 0.6 year olds).The results demonstrated: (i) the existence of visuo-spatial WM disorders in the patients; (ii) the existence of macroscopic lesions in the left posterior cerebellar lobe in patients; (iii) the involvement of the left posterior cerebellar lobe during nonverbal WM tasks and the involvement of the right posterior cerebellar lobe during verbal WM tasks in healthy subjects; (iv) the cerebral implication (prefrontal cortex, parietal and temporo-occipital) during WM tasks in the patients suggests the cortical reorganization. To conclude, this work highlights the importance of the left posterior cerebellar lobe in non-verbal WM of right-handed children. This information should be taken into account for the planning procedure in children operated for cerebellar medulloblastoma.

Aux synapses Fibres Parallèles - Cellules de Purkinje, le récepteur mGluR4 est le seul mGluR du groupe III à moduler la neurotransmission en inhibant les influx calciques qui régulent la libération de glutamate. Dans des systèmes hétérologues, il a été montré que mGluR4 était lié à des protéines G de type Gi/o couplées négativement à l'adénylate cyclase (AC). Afin de rester au plus proche des interactions physiologiques, nous avons débuté notre étude par la définition du réceptosome des récepteurs mGluR4 natifs dans le cervelet de rat. Nous avons identifié 184 partenaires putatifs du récepteur. Afin de confirmer ces interactions, mais aussi de recenser d'autres interacteurs éventuels, nous avons réalisé une approche complémentaire et indépendante de chromatographie d'affinité. Nombre de protéines ont été retrouvées par cette deuxième approche, en particulier des protéines appartenant aux familles de l'exocytose et du trafic cellulaire. Nos résultats suggèrent que le contrôle de la neurotransmission par mGluR4 pourrait s'effectuer, au moins partiellement, par une interaction avec ce type de protéines. D'autre part, nos approches biochimiques n'ont pas mis en évidence de protéines de la voie AC, mais au contraire plusieurs protéines identifiées appartiennent à la voie Phospholipase C/ Protein Kinase C (PLC/PKC). Ces résultats biochimiques corroborent certains résultats fonctionnels du laboratoire et ouvrent de nouvelles pistes quant à la modulation négative de la neurotransmission par les récepteurs mGluR4 natifs dans le cervelet / At Purkinje Cell - Parallel Fiber synapses, mGluR4 receptors are the only glutamatergic metabotropic receptors of group III to modulate glutamatergic transmission by inhibiting calcium presynaptic influx controlling glutamate release. In heterologous systems, mGluR4 has been shown to activate G proteins of type Gi/o that would be negatively linked to adenylate cyclase (AC). In order to conserve most of physiological interactions, we first studied the receptosome of native mGluR4 in rat cerebellum. We identified 184 putative partners of the receptor. Moreover, in order to confirm these interactions, but also to find other partners, we decided to perform an independent and complementary approach of chromatography affinity. Numerous proteins have been found by this method, particularly proteins belonging to exocytosis and cellular trafficking families. Our results suggest that a partial control of neurotransmission could be due to interaction of mGluR4 with these kinds of proteins. On the other hand, biochemical approaches did not reveal interactions of mGluR4 with some proteins belonging to AC pathway, but with proteins of PLC/PKC pathway. These results are consistent with some functional studies of our lab and gave the way for elucidating the native molecular mechanisms of the cerebellar neurotransmission modulation by mGluR4.

L'AVC est la seconde cause de décès et la première cause de handicaps acquis chez l’adulte dans le monde. Au cours des vingt dernières années le traitement en phase aigüe de l'AVC s’est considérablement amélioré. La mortalité post-AVC a alors commencé à diminuer et la proportion de patients survivants avec un handicap léger ou modéré a augmenté. Le suivi à long terme de ces patients a permis de mettre en évidence, chez une proportion importante d’entre-eux, la survenue d’une forte détresse psychologique. Ces troubles de l’humeur réduisent considérablement la qualité de vie post- AVC. La prise en charge principalement axée sur les déficits moteurs, sensoriels ou de langage, commence alors à s’orienter vers la prise en charge psychiatrique des patients. Ces complications restent cependant insuffisamment comprises et leur prise en charge demeure insatisfaisante. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail de thèse a été de mieux décrire les troubles de l’humeur post-AVC et de mettre en évidence, grâce à des outils de mesure objectifs, l’existence de facteurs de risques de leur survenue. 91 patients ont été suivis durant un an et ont répondu à des évaluations cognitives, de l’humeur, du sommeil et/ou du langage. Les résultats obtenus ont permis d’identifier certaines variables impliquées dans la survenue ou l’évolution de certains troubles post-AVC, par exemple la fragmentation du sommeil avec l’apathie ou la prosodie affective avec la dépression. Les lésions cérébelleuses semblent également liées à la survenus des troubles de l’humeur post-AVC. Ces résultats s’inscrivent dans une dynamique de recherche de plus en plus importante concernant les troubles de l’humeur post-AVC. / Stroke is the second leading cause of death and the leading cause of acquired disability in adults worldwide. Over the last twenty years, treatment in the acute phase of stroke has improved considerably. As a result, post-stroke mortality began to decline and the proportion of surviving patients with mild or moderate disabilities has increased. The long-term monitoring of this category of patients allowed to highlight, in a significant proportion of them, the occurrence of high psychological distress. These mood disorders significantly reduce post-stroke quality of life and, therefore, the assumption that put primary emphasis on the motor deficits, sensory or language now begins to move towards the psychological care of patients. These complications are however still insufficiently understood and their management remains unsatisfactory.In this context, the objective of this PhD was to better describe these post-stroke mood disorders and highlight, through objective measurement tools, the existence of risk factors for their occurrence. 91 patients were followed during one year after stroke and were evaluated on cognitive assessments, mood state evaluation, sleep recording and language recording. The results allowed us to better understand the involvement of some variables in the occurrence or progression of some mood disorders, for example sleep fragmentation and post-stroke apathy or affective prosody and post-stroke depression. Cerebellar lesions also appear to be related to the occurrence of post-stroke mood disorders. These results are part of the increasing research on post-stroke mood disorders.

Un cadre théorique classique pour expliquer comment les mouvements volontaires sont générés et optimisés implique l'existence d'un modèle interne basé sur les conséquences sensorielles de ses propres actions. Le cervelet est souvent considéré comme une structure où ces modèles pourraient être efficacement stockés et mis-à-jour. Parmi tous les systèmes sensoriels, le système vestibulaire est probablement celui où la plus grande proportion de stimuli est auto-générés et pourtant peu étudié en conditions actifs. Pour appréhender le rôle du vestibulo-cervelet, nous avons enregistré des cellules de Purkinje du nodulus en condition active chez le rongeur, associé à l'enregistrement quantitatif des signaux inertiels produits par les mouvements de la tête. Cela a nécessité le développent d'outils de mesure adaptés au petit animal. Ces outils, absents du commerce, sont capable d'enregistrer, et cela sans aucun câble, les mouvements inertiels (accélération linéaire et vitesse angulaire) de celui ci offrant une représentation des informations vestibulaires. Les résultats présentés dans cette thèse montrent que, au moins dans des conditions actives, les cellules de Purkinje présentent une sensibilité sélective à certaines composantes du mouvement de la tête. La diversité des réponses observées démontre de plus que chaque cellule possède son propre " champ récepteur vestibulaire ". Il a ainsi été montré que certaines cellules avaient un champ récepteur en coordonnées égocentriques et d'autres allocentriques. Cette distinction s'inscrit dans le problème général de la transformation par le cervelet des coordonnées vestibulaires et de la représentation de l'environnement. / A classical and theoretical explaining framework how voluntary movements are generated and optimized implies the existence of an internal model based on the sensory consequences of own actions. The cerebellum is often considered as a structure where the models could be effectively stored and made-to-day. Of all the sensory systems, the vestibular system is probably one where the largest proportion of stimuli are self-generated but yet little studied in active conditions. To understand the role of the vestibular-cerebellum, we recorded Purkinje cells from nodulus in active condition in rodents associated with quantitative recording of inertial signals produced by head motion. This required developing the measurement tools adapted to small animals. These tools, absent of trade, are capable of recording, without any cables, the inertial movement (linear acceleration and angular velocity) of this one as a representation of vestibular information. The results presented in this thesis show that, at least in active condition, Purkinje cells exhibit selective sensitivity to certain components of the head movement. The diversity of responses observed further demonstrates that each cell has its own "vestibular receptive field". It has thus been shown that some cells have a receptive field in egocentric coordinates while others allocentric. This results is part of the general problem of the coordinate transformation and of the environment representation by the vestibular cerebellum.

La lévodopa est actuellement la thérapie de référence pour les patients atteints de la maladie de Parkinson et permet le rétablissement artificiel des niveaux de dopamine. Cependant, ce traitement s'accompagne de mouvements involontaires anormaux invalidants, ou dyskinésies. Au cours de ma thèse, j'ai étudié l'implication des cellules de Purkinje de la région cérébelleuses crus II, via les voies cérébello-thalamo-cortico-striatale et cérébello-thalamo-striatale, dans l'émergence et le traitement des mouvements involontaires anormaux oro-linguaux induits par la lévodopa dans un modèle murin de la maladie de Parkinson. Mes résultats suggèrent que la stimulation chronique et spécifique des cellules de Purkinje par une technique d'optogénétique semble à même de corriger et de prévenir le phénotype dyskinétique et ce en association avec une modulation de l'activité du noyau thalamique intralaminaire parafasciculaire, du cortex moteur primaire oral et du striatum dorsal. Les voies cérébello-thalamo-cortico-striatale et cérébello-thalamo-striatale semblent ainsi impliquées dans le traitement correctif et préventif des dyskinésies induites par la lévodopa dans la maladie de Parkinson. / Levodopa is currently the gold standard treatment for Parkinson’s disease patients and artificially restores dopamine levels. However, it induces debilitating abnormal involuntary movements, or dyskinesia. During my thesis, I assessed the involvement of the cerebellar crus II region Purkinje cells, via the cerebello-thalamo-cortico-striatal and cerebello-thalamo-striatal pathways, in the onset and the treatment of levodopa induced oro-lingual abnormal involuntary movements, in a mouse model of Parkinson’s disease. My results suggest that the chronic and specific stimulation of Purkinje cells, using optogenetics, seems able to correct and prevent the dyskinetic phenotype, together with modulations of the activity of the parafascicular intralaminar thalamic nucleus, primary oral motor cortex and dorsal striatum, thus arguing for the involvement of the cerebello-thalamo-cortico-striatal and the cerebello-thalamo-striatal pathways in the corrective and preventive treatment for levodopa induced dyskinesia in Parkinson’s disease.

Les objectifs de ma thèse ont été de caractériser le développement du gradient en ions chlorures dans les cellules de Purkinje dans un modèle d'étude de l'autisme : les souris exposées de façon prénatale au valproate de sodium. A cette fin, j'ai effectué des mesures éléctrophysiologiques de courants GABAergiques au cours du développement post-natal de ces animaux et des observations histologiques de la densité linéaire en cellules de Purkinje. D'autre part, j'ai participé à une étude comportementale visant à étudier l'influence d'un composé modulant le gradient en ions chlorures dans deux modèles génétiques d'étude de l'autisme : les souris Oprm1-/- et les souris Fmr1-/-. Au cours de ma thèse, j'ai mis en évidence un retard du développement du gradient en ions chlorures. J'ai également montré qu'une exposition prénatale au valproate de sodium induisait une perte post-natale en cellules de Purkinje. Enfin, le composé avec lequel j'ai travaillé améliore le phénotype autistique et laisse entrevoir un fort potentiel translationnel. / The aims of my PhD were to characterize the development of the chloride gradient in Purkinje cells in a model of autism: mice prenatally exposed to sodium valproate. To this end, I measured GABAergic currents along the post-natal development of these mice and made histological observations of the Purkinje cells linear density. Secondly, I took part of a behavioral study to test the influence of a compound acting on the chloride gradient in two genetic models of autism: Oprm1-/- and Fmr1-/- mice. During my thesis I showed a delay in the development of the chloride gradient. I also observed that a prenatal exposition of sodium valproate induced a post-natal Purkinje cells loss. Finally, the compound I worked with improves the autistic phenotype and opens the perspective for translational potential.

Le cervelet est une structure cérébrale nécessaire au maintien de la posture, à la coordination motrice ainsi qu'aux apprentissages moteurs. Son implication dans des fonctions cognitives ou émotionnelles, ainsi que dans des pathologies, comme l'autisme ou la schizophrénie, est également de plus en plus avancée. C'est enfin un modèle de choix pour comprendre le fonctionnement des neurones.<br />La cellule de Purkinje est un élément clef de la fonction cérébelleuse. Elle reçoit 2 grands types d'afférences glutamatergiques: les fibres parallèles (FP), et une fibre grimpante (FG), unique à partir du 21e jour postnatal chez la souris. La nature et le rôle des différents récepteurs du glutamate exprimés à ces synapses ont été largement étudiés et sont désormais assez bien connus. De manière surprenante, le récepteur N-methyl-D-aspartate (R-NMDA), qui joue un rôle clef dans la plupart des neurones intégrateurs du cerveau, en agissant comme détecteur de coïncidence et en permettant une signalisation calcique cruciale dans de nombreux processus cellulaires, a gardé quant à lui une fonction méconnue dans les cellules de Purkinje néonatales, et sa présence est demeurée quasiment inconnue chez les cellules adultes. Le but de cette thèse était donc, d'une part, d'étudier le rôle de la dépolarisation, via notamment les R-NMDA, dans les cellules de Purkinje néonatales, et d'autre part de clarifier la présence, puis le rôle des R-NMDA chez l'adulte. <br />Par le biais d'une étude menée en collaboration, nous pouvons proposer un rôle des R-NMDA dans l'effet neuroprotecteur de la dépolarisation, lors de la mort cellulaire développementale intervenant aux alentours du 3e jour post-natal. Dans des co-cultures olive-cervelet, la survie des cellules de Purkinje de cet âge est significativement favorisée par le voisinage de FGs. La synaptogénèse avec ces fibres aurait donc un effet neuroprotecteur sur les cellules de Purkinje et ce, via leurs R-NMDA juvéniles. Ces récepteurs, en détectant le glutamate libéré par les FGs voisines, pourraient ainsi favoriser la survie des seules cellules contactées par ces afférences à cette étape critique du développement.<br />Parce que les R-NMDA ne sont pas détectés dans les cellules de Purkinje entre la 2e et la 3e semaine postnatales, ces cellules étaient considérées comme un rare exemple de neurone intégrateur n'exprimant pas de R-NMDA chez l'adulte. Cependant, nous avons montré qu'après cette période transitoire d'absence, un nouveau type de R-NMDA apparaît aux synapses avec les FGs et reste exprimé à l'âge adulte. Nous avons mis en évidence la participation des R-NMDA dans la transmission excitatrice de FG, ce qui suggère leur rôle dans de nombreux mécanismes cellulaires au sein de la cellule de Purkinje, notamment dans la plasticité synaptique. En effet, nos résultats préliminaires présentés dans cette thèse sont en faveur d'un rôle des R-NMDA dans l'aiguillage de la plasticité à long terme des synapses FPs - cellules de Purkinje.<br />Nous avons également étudié la possibilité d'une compétition entre ces R-NMDA et un autre type de récepteur du glutamate spécifiquement exprimé dans les cellules de Purkinje, le récepteur GluRdelta2. Ce dernier joue un rôle essentiel dans la régression des FGs surnuméraires et la limitation de leur territoire dendritique d'innervation. Bien que nos résultats ne mettent pas en évidence une interaction entre ces récepteurs, ils montrent que chez la souris adulte n'exprimant pas GluRdelta2, lorsque l'innervation des cellules de Purkinje par de multiples FGs persiste, les R-NMDA ne participent qu'à la transmission synaptique de la plus forte FG. Ceci suggère également un rôle des R-NMDA dans le choix et la stabilisation d'une seule FG lors de la maturation finale de ces afférences.