L'intégration sensorielle nécessite un alignement correct des cartes nerveuses dans le cerveau. Dans les couches superficielles du colliculus supérieur, situé dans le mésencéphale, des projections en provenance de la rétine ainsi que du cortex visuel primaire doivent être alignés, mais les mécanismes sous-jacents de ce processus demeurent à ce jour méconnus. Afin d'élucider ces mécanismes, éphrine-A3 a été sur-exprimée dans un modèle murin, dans une sous-population des cellules ganglionnaires de la rétine, induisant un disruption de l'alignement de la carte rétino-colliculaire sur la carte cortico-colliculaire. L'inactivation in vivo d'éphrine-A3 dans la rétine restaure un phénotype sauvage. Une analyse théorique utilisant un modèle informatique a permis la modélisation des donnés obtenues. Ces résultats ont permis l'identification d'un principe de base dans l'alignement des cartes et des mécanismes associés, validés par un modèle théorique. / Efficient sensory processing requires correct alignment of neural maps throughout the brain. In the superficial layers of the superior colliculus in the midbrain, projections from retinal ganglion cells and V1 cortex must be aligned to form a visuotopic map, but the basic principle and underlying mechanism are elusive and still incomplete. In a new mouse model, over-expression of ephrin-A3 in a subset of retinal ganglion cells disrupts the cortico-collicular map alignment onto the retino-collicular map, creating a visuotopic mismatch. In vivo inactivation of retinal ephrin-A3 over-expression restores a wild-type corticocollicular map. Theoretical analyses using an original algorithm models the stochastic nature of maps formation and alignment, and recapitulates our observations. Our results identify a basic principle for the alignment of converging maps and the associated mechanism, validated by a theoretical model.

Les saccades sont de brefs mouvements des yeux dont le but est d'amener les objets visuels périphériques sur la partie fovéale de la rétine. L'ensemble des modèles considère que la programmation de la métrique des saccades reflète tout d'abord le codage spatial distribué au sein du colliculus supérieur (CS), et n'est qu'ensuite modulée par des processus cognitifs endogènes. La majorité considère que les interactions latérales entre les neurones du CS (locales et excitatrices ou distantes et inhibitrices) déterminent où mais aussi quand les yeux bougent. Nos études visaient à (1) tester et préciser la relation entre codage spatial distribué et métrique des saccades, (2) re-examiner si des stratégies visuelles peuvent déterminer cette métrique, et (3) tester le rôle des interactions latérales. Elles reposaient sur l'enregistrement des mouvements oculaires de participants humains lors de la visée d'une cible visuelle, présentée seule ou accompagnée d'un distracteur. Nos résultats ont confirmé l'hypothèse de codage spatial distribué ; les champs d'intégration spatiale estimés à partir de la distance maximale entre deux stimuli pour l'exécution d'une saccade vers une position intermédiaire (ou effet global; Findlay, 1982) présentent des propriétés similaires aux champs récepteurs des neurones du CS. Deuxièmement, en désaccord avec l'hypothèse générale, des stratégies visuelles peuvent aussi amener le regard au centre de gravité. Enfin, contrairement à l'hypothèse d'interactions latérales, l'effet d'un distracteur sur la latence des saccades (Walker et al., 1997) est indépendant de la distance qui le sépare de la cible. / Saccades are brief movements of the eyes which bring peripheral visual objects onto the central, foveal part of the retina for detailed visual analysis. All models assume that the programming of saccade metrics primarily reflects distributed spatial coding in the Superior Colliculus (SC), and is only modulated by cognitive, endogenous processes. Furthermore, the majority of models rely on the assumption that lateral interactions between collicular neurons (local and excitatory or distant and inhibitory) are responsible for both where and when the eyes move. The present studies aimed at (1) testing and specifying the relationship between distributed spatial coding and saccade metrics, (2) re-examining the role of visual strategies on saccade metrics, and (3) testing the role of lateral interactions. To this aim, humans' eye movements were recorded in saccade-target tasks, in which the target was presented with or without a distractor stimulus. Results first confirmed the distributed spatial-coding hypothesis by showing that spatial-integration fields as estimated by the maximal distance between two stimuli for the eyes to move to an intermediate location (or global effect; Findlay, 1982) share the same properties as the receptive fields of collicular neurons. Second, in contradiction with the general assumption, visual strategies can also take the eyes to the centre of gravity of the global visual configuration. Third, contrary to the lateral-interaction hypothesis, the effect of a distractor on saccade latency (Walker et al., 1997) is independent of its distance to the target.

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La stimulation à haute fréquence (SHF) du noyau sous-thalamique (NST) permet de traiter l'ensemble des symptômes moteurs de la maladie de Parkinson (MP), mais aussi d'atténuer l'apparition les dyskinésies L-Dopa induites, grâce notamment à une réduction massive, voire complète, des prises de L-Dopa chez les patients stimulés. Toutefois, les mécanismes in fine qui sous-tendent l'efficacité thérapeutique de la SHF du NST chez l'homme ne sont pas encore élucidés, tout comme les possibles interactions pouvant exister entre les effets induits par la SHF du NST et ceux (synergiques ou non) d'un traitement à la L-DOPA.<br />Notre travail a porté principalement sur l'animal anesthésié, sain ou hémiparkinsonien, traité de manière chronique ou aiguë à la L-Dopa, et soumis ou non à la SHF du NST. Dans une première partie expérimentale, nous avons analysé chez le rat sain les modifications neurochimiques (variations des contenus en glutamate et en GABA mesurées par microdialyse intracérébrale) induites par la SHF du NST sur des structures situées à distance du NST mais impliquées directement ou indirectement dans les circuits moteurs, comme la region Fr3 du cortex moteur, le colliculus supérieur et le noyau ventro-médian du thalamus.Dans une deuxième partie, nous avons essayé de déterminer si la SHF du NST pouvait modifier la réponse à la L-Dopa (suite à un traitement chronique ou aigu) sur les contenus en dopamine (et ses métabolites DOPAC et HVA), en glutamate et en GABA. Les principaux résultats obtenus mettent en exergue une interaction synergique entre les effets d'une injection unique de L-Dopa et ceux induits par la SHF du NST. En effet, il apparaît que cette stimulation stabilise les taux élevés de dopamine suite au traitement L-Dopa, retardant ainsi son métabolisme. Ces résultats pourraient donc apporter de arguments intéressants concernant les effets bénéfiques de la SHF du NST observés chez les malades parkinsoniens, notamment dans la stabilisation des fluctuations motrices. <br />Les données obtenues au cours de ce travail doctoral apportent de nouveaux arguments pour la compréhension des mécanismes de la SHF du NST, et amènent de nouvelles perspectives justifiant l'intérêt thérapeutique de la SHF dans la maladie de Parkinson.

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La fovéa est la seule zone de la rétine où l’acuité visuelle est maximale. Les mécanismes qui visent à déterminer à quels endroits vont avoir lieu les prochaines fixations restent débattus. Certains auteurs suggèrent que les yeux sont principalement attirés par les zones les plus saillantes de la scène. D’autres suggèrent qu’ils sont orientés vers les objets. Les propriétés du système oculomoteur contraignent également les mouvements oculaires. L’objectif de cette thèse était de départager ces différents points de vue en examinant la contribution respective et le décours temporel des facteurs visuo-moteurs de bas niveau et des facteurs cognitifs de plus haut niveau dans la détermination des mouvements oculaires. Nous nous sommes focalisés sur trois phénomènes comportementaux clés : la tendance à bouger les yeux à proximité du centre des objets (Prefered-Viewing Location), les répercussions qu’ont ces positions d’atterrissage sur les durées initiales des fixations (Inverted Optimal-Viewing-Position) et les probabilités de refixation (Optimal-Viewing-Position). Nous avons observé que ces trois effets émergeaient, et ce, quel que soit le type de stimulus testé: des objets, des mots ou des objets sans signification. Cela suggère que ces effets reflètent les propriétés de bas niveau des systèmes visuel et oculomoteur. Par ailleurs, nous avons observé que l’endroit où les yeux atterrissaient au sein de l’objet était également influencé au fil du temps par les traitements de plus haut-niveau des propriétés du stimulus. Les saccades initiées plus tardivement atterrissaient plus proches de la zone la plus informative de l’objet. / High-quality vision is restricted to the fovea - a small region at the center of gaze. The mechanisms that determine which locations in a scene are selected for fixation remain debated. Some suggest that eye movements are mainly driven by the salient features in a scene. Others suggest that eye guidance is object based. The properties of the oculomotor system also strongly constrain eye behavior, but these have been neglected in most existing models. The purpose of this thesis was to disentangle between these different views, by investigating how low-level visuomotor factors versus higher-level cognitive factors contribute to eye movements towards and within isolated objects, and with which time course. We focused on three viewing-position effects: the tendency to move the eyes near the centers of objects (the PVL effect), and the repercussions these initial landing positions have on initial fixation durations (the I-OVP effect) and refixation probabilities (the OVP effect). We found that these three viewing-position effects emerged, and were comparable, in all stimulus types that we tested in this thesis: objects, words and even meaningless non-objects. This suggests that the effects reflect low-level properties of the visual and oculomotor systems. Furthermore, we found that where the eye moved within objects became influenced by ongoing processing of higher-level stimulus properties (e.g., object affordances) over time. Later- compared to early-triggered initial saccades, and even more so within-object refixations, were biased towards the most informative part of the objects, and away from their center of gravity.