La première année de vie constitue une étape critique dans le développement des capacités de traitement des expressions faciales. Olfaction et expressions sont toutes deux étroitement liées, et il est reconnu que dès la naissance les enfants sont capables d’intégrer leur environnement de façon multi-sensorielle. Toutefois, la plupart des travaux sur le traitement multimodal des visages et des expressions se sont restreints à l’étude des interactions audio-visuelles.Dans ce travail de thèse, nous avons en premier lieu levé différentes ambiguïtés concernant l’ontogenèse des capacités de traitement des expressions. Les résultats obtenus ont permis de spécifier l’évolution des stratégies d’exploration visuelle des émotions au cours de la première année, et de démontrer la présence d’une distinction progressive des expressions selon leur signification émotionnelle. Au moyen de l’EEG, nous avons aussi précisé la nature et le décours temporel de la distinction des expressions chez les nourrissons de 3 mois.Le second objectif de nos travaux a été d’approfondir les connaissances sur le traitement multi-sensoriel des expressions, en nous intéressant spécifiquement aux interactions olfacto-visuelles. Nos expériences en potentiels évoqués ont permis de préciser le décours de l’intégration cérébrale de l’odeur dans le traitement des expressions chez l’adulte, et de démontrer la présence d’interactions similaires chez l’enfant de 3 mois. Nous avons également démontré qu’à 7 mois, les odeurs déclenchent une recherche d’expression spécifique. Il ressort de ces travaux que l’olfaction pourrait contribuer à l’établissement des capacités de traitement des expressions faciales. / The first year of life is critical for the development of the abilities to process facial expressions. Olfaction and expressions are both strongly linked to each other, and it is well known that infants are able to multisensorially integrate their environment as early as birth. However, most of the studies interested in multisensory processing of facial expressions are restricted to the investigation of audio-visual interactions.In this thesis, we firstly aimed to resolve different issues concerning the ontogenesis of infants’ ability to process facial expressions. Our results allowed to specify the development of visual exploratory strategies of facial emotions along the first year of life, and to demonstrate that a progressive distinction of expressions according to their emotional meaning is present. Using the EEG, we were also able to specify the nature and the time course of facial expressions distinction in 3-month-old infants.The second objective of our studies was to expand the knowledge concerning the multisensory processing of facial expressions. More specifically we wanted to investigate the influence of olfacto-visual interactions on this processing. Our event-related potentials experiments allowed to specify the time course of the cerebral integration of olfaction in the visual processing of emotional faces in adults, and to demonstrate that similar interactions are present in infants as young as 3 month-old. We also demonstrated that at 7 months of age odors trigger the search for specific facial expressions. Our results suggest that olfaction might contribute to the development of infants’ ability to process facially displayed emotions.

Dans le cortex visuel primaire (V1 ou l’aire 17) du chat, les neurones répondent aux orientations spécifiques des objets du monde extérieur et forment les colonnes d'orientation dans la zone V1. Un neurone répondant à une orientation horizontale sera excité par le contour horizontal d'un objet. Cette caractéristique de V1 appelée sélectivité d'orientation a été explorée pour étudier les effets de l'adaptation. Suivant un schéma d’entraînement (adaptation), le même neurone ayant initialement répondu à l’orientation horizontale répondra désormais à une orientation oblique. Dans cette thèse, nous étudions les propriétés d'ajustement d'orientation de neurones individuels dans des couches superficielles et plus profondes de V1 dans deux environnements d'adaptation. En raison de la grande interconnectivité entre les neurones de V1, nous émettons l'hypothèse que non seulement les neurones individuels sont affectés par l'adaptation, mais que tout le cortex est reprogrammé par l'adaptation. Des enregistrements extracellulaires ont été effectués sur des chats anesthésiés. Les activités neuronales ont été enregistrées simultanément aux couches 2/3 et à la 5/6 à l'aide d'une électrode de tungstène. Les neurones ont été adaptés à la fois par stimulation visuelle et son répétitif selon deux protocoles différents. Dans les deux cas, une plage stimulante constituée de sinusoïdes à défilement a été présentée pour évoquer les réponses dans V1 et générer des courbes de réglage d'activité multi-unités. La connectivité fonctionnelle entre les neurones enregistrés a été démontrée par un corrélogramme croisé entre les décharges cellulaires captées simultanément. En réponse à l'adaptation visuelle, les neurones des couches 2/3 et 5/6 ont montré des glissements attractifs et répulsifs classiques. En revanche en comparant le comportement des neurones de l'une et l'autre couche, on a observé une tendance équivalente. Les corrélogrammes croisés entre les trains de neurones des couches 2/3 et 5/6 ont révélé des décharges synchronisées entre les neurones. Durant l'adaptation au son, en l'absence totale de stimuli visuel, le glissement des courbes d’accord a été observés chez l'une et l'autre couche indiquant ainsi un changement de la sélectivité de l'orientation. Toutefois, il faut prendre note du fait que les cellules des deux couches ont un glissement aux directions opposées ce qui dénote un comportement indépendant. Nos résultats indiquent que les réponses des neurones du cortex V1 peuvent être évoqués par stimulation directe ou indirecte. La différence de réponses à différents environnements d'adaptation chez les neurones des couches 2/3 et 5/6 indiquent que les neurones de l'aire V1 peuvent choisir de se comporter de la même façon ou différemment lorsque confrontés à divers’ stimuli sensoriels. Ceci suggère que les réponses dans V1 sont dépendantes du stimulus environnemental. Aussi, les décharges synchronisées des neurones de la couche 2/3 et de la couche 5/6 démontre une connectivité fonctionnelle entre les paires de neurones. En définitive on pourrait affirmer que les neurones visuels subissent une altération de leur sélectivité en construisant de nouvelles cartes de sélectivité. À la lumière de nos résultats on pourrait concevoir que le cortex en entier serait multi sensoriel compte tenu de la plasticité entre les zones sensorielles. / In the cat primary visual cortex (V1 or area17), neurons fundamentally respond to orientations of the objects in the outside world. Neurons responding to specific orientations form the orientation columns in V1. A neuron responding to a horizontal orientation will get optimally excited towards the outline of a horizontal object. This feature of the visual cortex known as orientation selectivity has been continuously explored to study the effects of adaptation. Following a training paradigm called adaptation, the same neuron that was inherently responding to the horizontal orientation will respond to an oblique orientation. In this thesis, we seek to examine the orientation tuning properties of individual neurons in superficial and deeper layers of V1 in different adaptation environments. Due to the extensive interconnectivity between V1 neurons, we hypothesize that not only do individual neurons get affected by adaptation paradigm, but the whole cortex is reprogramed. To this aim, extracellular recordings were performed in conventionally prepared anesthetized cats. Neural activities were recorded simultaneously from layer 2/3 and layer 5/6 using a tungsten multichannel electrode. Neurons were adapted with a visual adapter (visual adaptation) and a repetitive sound (sound adaptation) in two different settings. Both types of adaptations were performed uninterrupted for 12 minutes. In both settings, sine-wave drifting gratings were presented to evoke responses in V1 and generate tuning curves from the recorded multiunit activity. The functional connectivity between the recorded neurons was revealed by computing cross-correlation between individual neuron pairs. In response to visual adaptation, layer 2/3 and 5/6 neurons displayed classical attractive and repulsive shifts. On comparing the behaviour of the neurons in either layer, an equivalent tendency was observed. Cross-correlograms between the spike trains of neurons in layers 2/3 and 5/6 revealed synchronized firing between the neurons suggesting coordinated dynamics of the co-active neurons and their functional connections. During sound adaptation, where the visual adapter was completely absent, shifts in the tuning curves were observed in either layer indicating a novel orientation selectivity. However, it is noteworthy that cells in both layers shifted in opposite directions indicating independent behaviour. V1 neurons might have an additional role besides processing visual stimuli. The visual neurons may have demonstrated multisensory properties when stimulated indirectly through neighbouring sensory regions. Our results indicate that primary visual neurons can be evoked by direct or indirect stimulation. The difference in the responses of layer 2/3 and layer 5/6 neurons towards the different adaptation environments indicate that neurons in V1 may behave similar or different towards the different sensory stimulus. This suggests that V1 responses are stimulus dependent. Additionally, the synchronized firing of layer 2/3 and layer 5/6 neurons towards visual adapter signify an existence of functional connectivity between the neuron pairs. Together, it can be summarised that visual neurons undergo an alteration of selectivity by building new orientation maps that ultimately potentiates plasticity within sensory regions that are highly suggestive of entire cortex being multisensory.