Dans le cas des épilepsies focales motrices pour lesquels la chirurgie résective n'est pas indiquée, la stimulation à haute fréquence a été proposée comme une technique alternative. Afin de mieux comprendre le rôle des ganglions de la base (GB) dans ce type de crise, il est tout d'abord nécessaire de déterminer l'impact des décharges néocorticales paroxystiques sur l'ensemble du circuit des GB (le striatum, le pallidum, le NST et la SNr). Pour cela nous avons tout d'abord mis en point un modèle de crises focales chez le primate par injection intra-corticale de pénicilline. Les crises obtenues étaient très focales et avaient une bonne reproductibilité inter et intra individuelle. Durant les périodes interictales, les changements électrophysiologiques n'apparaissaient qu'à la suite des pointes interictales. En effet, aucune différence n'a pu être notée entre l'activité unitaire de l'état de base et durant les périodes interictales exemptes de pointe alors que d'importantes modifications ont pu être observées dans les millièmes de secondes qui suivaient la pointe. Ces pointes interictales induisaient des changements tant au niveau unitaire qu'au niveau des potentiel de champs locaux. L'analyse de ces mêmes activités électrophysiologiques durant les périodes ictales nous a permis de montrer que les modifications n'étaient pas homogènes pour les différentes structures. Ces résultats nous ont amené à envisager l'existence de 2 boucles impliquées de façon différente dans la propagation et le contrôle des crises. La boucle cortico-subthalamo-nigrale serait préférentiellement impliquée dans la propagation des crises alors que la boucle cortico-putamino-pallidale serait peut être impliquée dans le contrôle des crises. Une seconde étude a été faite sur des crises focales prémotrices afin d'évaluer la spécificité des réseaux impliqués en fonction du types de crises. Nous avons ainsi pu montrer que l'implication des structures étaient différentes avec notamment de ce cas là une plus forte implication du noyau caudé et de la SNr. Cette étude a donc permis d'établir l'implication des GB lors de crises focales motrices chez le primate, de mettre en évidence l'existence de plusieurs boucles fonctionnelles pouvant être impliquées dans de ce type de crises.

De nombreuses études s’intéressent aux comportements décisionnels et d’apprentissage ainsiqu’aux structures qui les sous-tendent. Il a été montré que le Cortex Préfrontal (CPF) ainsiqu’un réseau de structures sous-corticales, les Ganglions de la Base (GB), étaient impliquésdans ces processus. Néanmoins, le rôle respectif de chacun n’est pas définit. Deux hypothèsessont émises. La première stipule que les deux structures fonctionnent indépendamment. LesGB seraient impliqués dans les comportements habituatifs tandis que le CPF se chargerait descomportements planifiés. La seconde hypothèse considère que les deux structures collaborent: les GB contrôleraient un processus d'apprentissage à cinétique lente dans le CPF et sedésengageraient progressivement au fur et à mesure de l’apprentissage. Ceci reviendrait d'unecertaine façon à inverser les rôles : les GB seraient nécessaires aux processus de décision tantque le CPF n'aurait pas fini son apprentissage. Celui-ci fonctionnerait ensuite sur un modeautomatique. Le principal obstacle à l’étude respectif du rôle des GB et du CPF dans cesprocessus intervient dans les paradigmes expérimentaux qui ne dissocient pas la prise dedécision per se des processus d’apprentissage. Notre premier objectif a donc été d’élaborerune tâche expérimentale qui permette de différencier les phases d’apprentissage des phases deprise de décision. Nous avons ensuite supprimé l'influence des GB sur le cortex, en inhibantleur structure de sortie, le Globus Pallidus interne (GPi) par des injections intracérébrales demuscimol chez le primate non-humain effectuant une tâche comportementale : le "two armedbandit task". Nous montrons que les animaux sont toujours capables de prendre des décisionsaprès inhibition du GPi mais qu’ils sont incapables d’apprendre la valeur de nouvelles cibles.Ces résultats confirment que, chez le primate en tous les cas, les GB et le CPF sont bienimpliqués dans un processus collaboratif : l'intégrité de l'ensemble du circuit est nécessairepour l'apprentissage alors que le cortex seul peut suffire une fois que le choix se situe dans uncontexte habituel. / Many studies are interested in decision making and learning processes and in brainareas which are engaged in. Among them, the implication Prefrontal Cortex (PFC) and a subcortical structures’ network, the Basal Ganglia (BG) has been shown. Nevertheless, theprecise role of each structure has not yet been defined. There are two main hypotheses. Thefirst one holds that GB and PFC function independently. BG would support habitualbehaviors and PFC planned behaviors. The second hypothesis proposes that both structuresare collaborating: the basal ganglia drive a low kinetic learning process in the prefrontalcortex and become less and less engaged as the task is learned. It means reversing the roles:BG would be necessary for decision making processes as soon as PFC finishes its learning.This latter would then function as an automatic mode. The main problem which avoids us todisentangle the role of each structure is the experimental paradigms used which mix uplearning and decision making. Our first aim was to design an experimental task in which therewas learning phase and decision making phase per se. Then, we blocked basal gangliainfluence on PFC by inhibiting their exit structure, the Globus Pallidus internal, withintracerebral muscimol injections in non-human primates performing a “two-armed bandittask”. Our results show that monkeys are able to do decision making after GPi inhibition butthey are unable to learn new values. These results confirm that, in non-human primates, BGand PFC are well involved as co-workers in one process: integrity of all the circuit isnecessary for learning whereas only cortex is sufficient once the choice is in habitual context.

Une question fondamentale en neuroscience, ainsi que dans de nombreuses disciplines s’intéressant à la compréhension du comportement, telles que la psychologie, l’Economie, et la sociologie, concerne les processus décisionnels par lesquels les animaux et les humains sélectionnent des actions renforcées positivement ou négativement. Les processus décisionnels ainsi que leur base neuronale demeurent mal compris. D’autre part de nombreuses études ont révélé que les humains ainsi que les animaux prennent souvent des décisions sous-optimales. Notre principal objectif a été de comprendre la raison de ces comportements sous-optimaux. Par ailleurs, l’altération des processus sous-tendant la prise de décision, entraîne des pathologies. La compréhension des mécanismes décisionnels est essentielle au développement de stratégies de traitements plus efficaces. Dans cette étude nous avons proposé une nouvelle approche de l’étude des comportements décisionnels, basée sur l’hétérogénéité des préférences créées au cours de l’apprentissage du choix. Puis nous avons corrélé l’activité du putamen et du globus pallidus interne aux comportements préalablement décrits. Nos résultats montrent que bien que les primates apprennent à identifier la meilleure option et convergent vers une stratégie optimale dans un nombre important de sessions, ils n’arrivent pas en moyenne à optimiser leur comportement. Nous avons montré que ce comportement suboptimal des primates est caractérisé par la création de préférences irrationnelles par ces derniers pour des paramètres non pertinents de l’environnement. Nous avons finalement montré que bien qu’un faible nombre de neurones du putamen encode la valeur de l’action, leur contribution à l’activité de population est faible. L’activité du putamen reflète les futures performances des primates et prédit donc la formation des comportements irrationnels et rationnels. / A fundamental question in neuroscience, as well as in various fields such as economics, psychology and sociology, concerns the decision making processes by which animals and humans select actions based on reward and punishment. Both decision making processes and their neural basis are still poorly understood. Also, both human and animals often make suboptimal decisions in many tasks studied. Our first aim is to improve the understanding of why such sub-optimal decisions are made. Also, the alteration of decision making processes causes diseases, the understanding of whose mechanisms is essential in developing better treatment strategies. In this report, we propose a new approach which consists in extracting the neural substrates of choice behavior heterogeneity in between sessions. Our results show that although primates learn on average to identify the best option and converge to an optimal policy in a consequent number of sessions, they fail on average to optimize their behavior. We revealed that this suboptimal behavior was characterized by an unexpected high behavioral heterogeneity during the task that was due to the creation of irrelevant preferences by the monkeys. We finally show that although a few neurons of the putamen encode the action value, their contribution to the overall population activity is weak. Putamen activity rather reflects the futures performances and predicts the creation of rational and irrational behaviors.

Les processus de type “action-conséquence” (orienté vers un but) et stimulus-réponse sont deux composants importants du comportement. Le premier évalue le bénéfice d’une action pour choisir la meilleure parmi celles disponibles (sélection d’action) alors que le deuxième est responsable du comportement automatique, suscitant une réponse dès qu’un stimulus connu est présent. De telles habitudes sont généralement associées (et surtout opposées) aux actions orientées vers un but qui nécessitent un processus délibératif pour évaluer la meilleure option à prendre pour atteindre un objectif donné. En utilisant un modèle computationnel, nous avons étudié l’hypothèse classique de la formation et de l’expression des habitudes au niveau des ganglions de la base et nous avons formulé une nouvelle hypothèse quant aux rôles respectifs des ganglions de la base et du cortex. Inspiré par les travaux théoriques et expérimentaux de Leblois et al. (2006) et Guthrie et al. (2013), nous avons conçu un modèle computationnel des ganglions de la base, du thalamus et du cortex qui utilise des boucles distinctes (moteur, cognitif et associatif) ce qui nous a permis de poser l’hypothèse selon laquelle les ganglions de la base ne sont nécessaires que pour l’acquisition d’habitudes alors que l’expression de telles habitudes peut être faite par le cortex seul. En outre, ce modèle a permis de prédire l’existence d’un apprentissage latent dans les ganglions de la base lorsque leurs sorties (GPi) sont inhibées. En utilisant une tâche de bandit manchot à 2 choix, cette hypothèse a été expérimentalement testée et confirmée chez le singe; suggérant au final de rejeter l’idée classique selon laquelle l’automatisme est un trait subcortical. / Action-outcome and stimulus-response processes are two important components of behavior. The former evaluates the benefit of an action in order to choose the best action among those available (action selection) while the latter is responsible for automatic behavior, eliciting a response as soon as a known stimulus is present. Such habits are generally associated (and mostly opposed) to goal-directed actions that require a deliberative process to evaluate the best option to take in order to reach a given goal. Using a computational model, we investigated the classic hypothesis of habits formation and expression in the basal ganglia and proposed a new hypothesis concerning the respective role for both the basal ganglia and the cortex. Inspired by previous theoretical and experimental works (Leblois et al., 2006; Guthrie et al., 2013), we designed a computational model of the basal ganglia-thalamus-cortex that uses segregated loops (motor, cognitive and associative) and makes the hypothesis that basal ganglia are only necessary for the acquisition of habits while the expression of such habits can be mediated through the cortex. Furthermore, this model predicts the existence of covert learning within the basal ganglia ganglia when their output is inhibited. Using a two-armed bandit task, this hypothesis has been experimentally tested and confirmed in monkey. Finally, this works suggest to revise the classical idea that automatism is a subcortical feature.