Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 75-88. Publié aussi en version électronique.

Il existe dans le cerveau un regroupement de structures sous-corticales que l’on nomme ganglions de la base (GB) et qui contrôle de nombreuses fonctionnalités psychomotrices. L’apparition de débalancements neurochimiques dans l’une de ces structures est suffisante pour induire des phénotypes pathologiques extrêmement déstabilisants. L’un des syndromes les plus fréquemment rencontrés est la maladie de Parkinson (MP), une affection des GB dont la principale déterminante neuropathophysiologique implique principalement les neurones dopaminergiques (DA) de la substance noire pars compacta (SNc). La dégénérescence marquée de ces neurones ne peut pourtant pas, à elle seule, expliquer l’ensemble des symptômes dont font montre les patients. L’usage thérapeutique du précurseur de la DA, la L-dopa, ne se montre pas infaillible face aux troubles posturaux caractéristiques de la MP. Récemment, des études anatomiques et électrophysiologiques suggèrent que l’acétylcholine (ACh) pourrait jouer un rôle déterminant dans ce désordre neurologique. Ces travaux mettent l’emphase sur la dégénérescence des neurones ACh du noyau pédonculopontin, une structure du tronc cérébral dont les axones ascendants s’arborisent massivement dans le thalamus, mais aussi dans le noyau sous-thalamique (NST), une composante-clé des GB fortement dérégulée dans la MP. Ces données nous ont orientés vers l’étude de l’innervation ACh du NST en conditions normale et pathologique dans le tissu humain post-mortem. Nous avons eu recours à l’immunohistochimie et à la stéréologie pour obtenir des estimations non-biaisées du nombre de varicosités axonales ACh dans la région d’intérêt. Les résultats obtenus mettent en évidence, et ce pour la première fois, une baisse significative de la neurotransmission ACh dans le NST des sujets MP, une diminution important affectant tous les secteurs du NST. Ces résultats soulignent l’importance de tenir compte de l’impact fonctionnel de l’innervation ACh dans le NST et considérer son implication possible dans les dérèglements de l’activité neuronale du NST qui survient dans la MP. / The basal ganglia (BG) – a set of subcortical structures lying at the basis of the cerebral hemispheres – are known to play a crucial role in the control of psychomotor functions. A single neurochemical imbalance in one of the components of the BG can induce severe motor disabilities that range from hyperkinesia to hypokinesia. One of the most frequently encountered syndromes associated with BG malfunction is Parkinson’s disease (PD). The pathological hallmark of PD, clinically characterized by tremor, bradykinesia and rigidity, is the death of the dopaminergic (DA) neurons of the substantia nigra pars compacta (SNc). However, the marked reduction of the DA neurons does not, by itself, explain the entire symptomatic spectrum experienced by the patients. In fact, the main pharmacological treatment of PD, which is based on the administration of L-dopa, the metabolic precursor of DA, to restore the endogenous DA store, does not alleviate all symptoms of this neurodegenerative disease, postural instabilities being particularly resistant to L-dopa therapy. Recently, numerous anatomical and electrophysiological studies have revealed that acetylcholine (ACh) might also be involved in the pathogenesis of this neurodegenerative disorder. Of particular significance was the report of a loss of the ACh neurons contained in the peduculopontine nucleus, an upper brainstem nucleus that projects massively to the thalamus, but also to the subthalamic nucleus (STN), a key component of the BG that is markedly dysregulated in PD. These findings led us to analyze post-mortem brain tissue collected from normal individuals and PD patients in order to determine quantitatively the strength of the ACh innervation in the STN in normal and pathological conditions. Unbiased estimations of the number of ACh axonal varicosities in the different sectors of the STN were gathered by applying stereological methods to material immunostained for an ACh marker. Our results have provided a first direct evidence for a significant reduction of the ACh neurotransmission in the STN of parkinsonian patients, a decrease that is evident in all regions of the STN. These findings suggest that the ACh input plays an important role in the normal functioning of the STN and that it might even be involved in the induction of the abnormal neuronal activity that characterizes this nucleus in PD.

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative affectant environ 1% des gens de plus de 60 ans. Le diagnostic de la maladie est clinique et repose sur l'observation des symptômes classiques tels que les tremblements de repos, la bradykinésie et la rigidité musculaire. Depuis maintenant près de 30 ans, les cliniciens peuvent profiter d'une alternative pour traiter les symptômes moteurs de la MP lorsque la médication est jugée inefficace ou ses effets secondaires trop handicapants pour le patient : la stimulation cérébrale profonde (SCP). Cette chirurgie repose sur l'insertion d'électrodes dans des noyaux profonds du cerveau, souvent les noyaux sous-thalamiques (NST), en s'appuyant sur la stéréotaxie pour établir l'emplacement optimal. Ces électrodes sont par la suite connectées à un stimulateur qui permet d'induire un courant électrique à haute fréquence dans la zone cible, selon des paramètres établis par le neurologue. Ce traitement non curatif permet d'améliorer la qualité de vie des patients et de diminuer les doses d'analogues dopaminergiques administrés tout en réduisant les effets secondaires qui y sont associés. L'objectif de la présente étude est d'identifier les changements cliniques, morphologiques et neurochimiques induits par la SCP chronique du NST. Ainsi, nous analyserons de façon détaillée les cerveaux de patients parkinsoniens ayant subi une SCP pendant 11 et 12 ans - deux des plus longues durées de stimulation répertoriées dans la littérature - afin de mieux comprendre les changements induits par une exposition chronique aux champs électriques. Le but ultime de notre travail est de corréler certaines de ces modifications anatomiques et neurochimiques aux différents impacts cliniques de la thérapie. Différentes suggestions seront faites concernant les mécanismes physiologiques de la SCP. Une meilleure compréhension du fonctionnement de cette méthode thérapeutique permettra de mieux cibler d'autres structures nerveuses impliquées dans différentes pathologies neurologiques, psychiatriques ou cognitives. / Parkinson's Disease (PD) is a neurodegenerative disorder affecting approximately 1% of people above 65 years old. Diagnosis is based on clinical evaluation, the patients typically presenting a combination of resting tremor, bradykinesia and muscular rigidity, sometimes accompanied by postural instability. For almost 30 years now, clinicians have been able to take advantage of an alternative therapy to alleviate PD motor symptoms when the medication is deemed ineffective or its side effects impair significatively the patient's condition. This therapeutic approach is called deep brain stimulation (DBS). The surgery implies the permanent insertion of electrodes into deep nuclei of the brain, usually the subthalamic nucleus (STN), relying on stereotaxic landmarks to establish the optimal target. Electrodes are subsequently connected to a stimulator to induce a high frequency electric current locally, according to parameters established by the neurologist. This non-curative therapy improves patient's quality of life and reduces the doses of dopaminergic analogues administered along with their side effects. The objective of this study is to identify the clinical, morphological and neurochemical changes induced by chronic STN-DBS. This case series will therefore focus on a detailed analysis of the brain of two PD patients who underwent DBS for 11 and 12 years, two of the longest stimulation durations ever reported in detail in the literature, in order to better understand the long-term changes induced by chronic exposure to electric fields. The ultimate goal is to correlate some of the anatomical and neurochemical changes to the clinical outcomes of the therapy. Various mechanisms will be proposed to improve the global understanding of deep brain stimulation to be able, in the long-term, to target other brain structures in order to treat other neurological, psychiatric or cognitive disorders.

La présente thèse comprend une étude des mécanismes neurochimiques d’une approche chirurgicale, la subthalamotomie, pour le traitement de la maladie de Parkinson et les dyskinésies induites à la L-DOPA. Nous avons cherché à identifier, à l’aide de quelques hypothèses de recherche, les changements biochimiques dans les ganglions de la base induits par la lésion du noyau sous-thalamique. Nous avons utilisé un modèle de singe parkinsonien traité à la L-DOPA et ayant reçu une subthalamotomie unilatérale. Nos résultats démontrent que la subthalamotomie potentialise la réponse à faible dose de L-DOPA et que cette potentialisation serait entre autre régulée par le récepteur dopaminergique D1 et les récepteurs glutamatergiques métabotropiques. Ces données apportent de nouveaux éléments aidant à mieux comprendre les mécanismes de cette chirurgie pour le traitement des dyskinésies induites à la L-DOPA. De telles connaissances ouvrent la porte à de nouvelles stratégies pour augmenter la réponse chirurgicale du patient. / Lesion of the subthalamic nucleus, also called subthalamotomy, is surgical therapy offered to parkinsonian patients refractory to L-DOPA or for whom L-DOPA-induced dyskinesias become disabling. Its mechanisms remain however largely unknown. In order to better understand the biochemical and cellular changes underlying subthalamotomy, we used an Parkinson’s disease animal model, the MPTP monkey. Chronic administration of L-DOPA in this animal model induces dyskinesias, as those seen in parkinsonian patients. The monkeys used in this study displayed such side effects and took part of different pharmacological trials to reduce these dyskinesias before undergoing surgery. Thus, we replicated the clinical situation where patients receive such surgery when all the other pharmacological treatments have failed. These monkeys received a unilateral subthalamotomy, the non-lesioned side served as an intra-animal control. Antiparkinsonian response to low dose of L-DOPA was potentiated by subthalamotomy. Then, we studied by autoradiography the D1 and D2 dopaminergic receptors, ionotropic NMDA (NR1/NR2B) and AMPA, metabotropic mGluR2/3 and mGluR5 glutamatergic receptors, and the dopaminergic transporter (DAT) using respectively the selective radioligands [3H]-SCH-23390, [3H]-Raclopride, [3H]-Ro 25-6981, [3H]-Ro 48-8587, [3H]-LY-341495, [3H]-ABP688 and [125I]-RTI-121. We measured by in situ hybridization the D1, D2 and preproenkephalin mRNAs using oligonucleotides as well as preprodynorphin mRNA using a riboprobe. We also assessed the dopamine and its metabolites by high-performance liquid chromatography. Finally, we measured the proteins ERK1 and ERK2, involved in intracellular signaling, and their respective phosphorylation state, as well as DARPP-32 by Western blot. Our results show that the dopamine D1 receptor, but not D2, as well as the metabotropic glutamate receptors are involved in the behavioral effects of subthalamotomy. This data suggest that the potentiation of response to L-DOPA after subthalamotomy would be due to changes in the direct pathway of the model of basal ganglia and in the subthalamic output. Our results open new and exciting pathways to explore on subthalamotomy, as well as other surgeries that are offered to disabled patients with movement disorders, whether these surgeries are lesional or with implantable stimulation devices.

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative affectant environ 1% des gens de plus de 60 ans. Le diagnostic de la maladie est clinique et repose sur l'observation des symptômes classiques tels que les tremblements de repos, la bradykinésie et la rigidité musculaire. Depuis maintenant près de 30 ans, les cliniciens peuvent profiter d'une alternative pour traiter les symptômes moteurs de la MP lorsque la médication est jugée inefficace ou ses effets secondaires trop handicapants pour le patient : la stimulation cérébrale profonde (SCP). Cette chirurgie repose sur l'insertion d'électrodes dans des noyaux profonds du cerveau, souvent les noyaux sous-thalamiques (NST), en s'appuyant sur la stéréotaxie pour établir l'emplacement optimal. Ces électrodes sont par la suite connectées à un stimulateur qui permet d'induire un courant électrique à haute fréquence dans la zone cible, selon des paramètres établis par le neurologue. Ce traitement non curatif permet d'améliorer la qualité de vie des patients et de diminuer les doses d'analogues dopaminergiques administrés tout en réduisant les effets secondaires qui y sont associés. L'objectif de la présente étude est d'identifier les changements cliniques, morphologiques et neurochimiques induits par la SCP chronique du NST. Ainsi, nous analyserons de façon détaillée les cerveaux de patients parkinsoniens ayant subi une SCP pendant 11 et 12 ans - deux des plus longues durées de stimulation répertoriées dans la littérature - afin de mieux comprendre les changements induits par une exposition chronique aux champs électriques. Le but ultime de notre travail est de corréler certaines de ces modifications anatomiques et neurochimiques aux différents impacts cliniques de la thérapie. Différentes suggestions seront faites concernant les mécanismes physiologiques de la SCP. Une meilleure compréhension du fonctionnement de cette méthode thérapeutique permettra de mieux cibler d'autres structures nerveuses impliquées dans différentes pathologies neurologiques, psychiatriques ou cognitives. / Parkinson's Disease (PD) is a neurodegenerative disorder affecting approximately 1% of people above 65 years old. Diagnosis is based on clinical evaluation, the patients typically presenting a combination of resting tremor, bradykinesia and muscular rigidity, sometimes accompanied by postural instability. For almost 30 years now, clinicians have been able to take advantage of an alternative therapy to alleviate PD motor symptoms when the medication is deemed ineffective or its side effects impair significatively the patient's condition. This therapeutic approach is called deep brain stimulation (DBS). The surgery implies the permanent insertion of electrodes into deep nuclei of the brain, usually the subthalamic nucleus (STN), relying on stereotaxic landmarks to establish the optimal target. Electrodes are subsequently connected to a stimulator to induce a high frequency electric current locally, according to parameters established by the neurologist. This non-curative therapy improves patient's quality of life and reduces the doses of dopaminergic analogues administered along with their side effects. The objective of this study is to identify the clinical, morphological and neurochemical changes induced by chronic STN-DBS. This case series will therefore focus on a detailed analysis of the brain of two PD patients who underwent DBS for 11 and 12 years, two of the longest stimulation durations ever reported in detail in the literature, in order to better understand the long-term changes induced by chronic exposure to electric fields. The ultimate goal is to correlate some of the anatomical and neurochemical changes to the clinical outcomes of the therapy. Various mechanisms will be proposed to improve the global understanding of deep brain stimulation to be able, in the long-term, to target other brain structures in order to treat other neurological, psychiatric or cognitive disorders.

La maladie de Parkinson constitue un modèle de fonctionnement et d'étude des ganglions de la base (GB). Le traitement par stimulation du noyau subthalamique (NST) offre l'opportunité d'enregistrer in vivo l'activité électrophysiologique des potentiels de champs locaux dans les fonctions mettant en jeu les boucles motrice, préfrontale dorsolatérale et limbique des GB. L'akinésie est associée à une hypersynchronisation dans la bande de fréquence bêta prédominant dans la partie dorsolatérale du NST, corrélée au degré d'akinésie. Les tâches de prise de décision et d'inhibition sont associées à une activité bêta différente des tâches de préparation et d'attente réflexe. L'altération de la perception de stimuli à contenu émotionnel est associée à un défaut de synchronisation alpha. La lévodopa module partiellement ces activités oscillatoires. Une balance entre les activités alpha, bêta et gamma constituerait le mode de fonctionnement normal des réseaux neuronaux.

Les études neurophysiologiques de la locomotion ont été en très grande majorité conduites chez l’animal. Elles ont permis de mettre en évidence une région locomotrice dans le mésencéphale, dans laquelle le noyau pédonculopontin (NPP) joue un rôle prépondérant. Des troubles de la marche et de l’équilibre dans la maladie de Parkinson sont en lien avec la perte de neurones cholinergiques dans le NPP, mais également avec la dysfonction dopaminergique dans les ganglions de la base. L’activité du noyau subthalamique (NST) est impactée par la perte dopaminergique. Recevant de nombreuses afférences corticales et ayant une connectivité réciproque forte avec le PPN, la connectivité du NST suggère son importance pour le contrôle locomoteur. Néanmoins, il existe peu de données sur le rôle du NST et du NPP dans le contrôle de la marche et de l’équilibre chez l’Homme. Ce manuscrit regroupe des enregistrements électrophysiologiques du NST pendant l’initiation de la marche, une étude de l’effet de la fréquence de la stimulation cérébrale profonde du NST sur l’initiation de la marche en contexte de charge cognitive, une étude par immunohistochimie de la région du NPP chez l’Homme, et des données préliminaires d’activité électrophysiologique du NPP pendant une tâche de marche imaginaire et l’initiation de la marche. Ensemble, ces données participent à une meilleure compréhension des bases anatomo-fonctionnelles du contrôle de la marche et de l’équilibre chez l’Homme. De plus, la mise en évidence de marqueurs électrophysiologiques des troubles de la marche et de l’équilibre laisse à penser que la prise en charge de ces troubles est possible par stimulation cérébrale profonde. / Neurophysiological studies of locomotion have been in majority driven on animal models. These approaches led to the identification of a mesencephalic locomotor region in which the pedonculopontin nucleus (PPN) plays a preponderant role. Gait and posture disabilities in Parkinson’s disease were linked with a loss of cholinergic neurons in the PPN as well as a dopaminergic dysfunction in the basal ganglia. The activity in the subthalamic nucleus (STN) is impacted by the dopaminergic loss. The STN receives numerous cortical inputs and is reciprocally connected with the PPN, suggesting an important role of the STN in the locomotor control. However, few data exist on the role of the STN and the PPN in gait and balance control in humans. This manuscript regroups electrophysiological recordings of the STN during gait initiation, a study of the effect of deep brain stimulation frequency of gait initiation in the context of cognitive load, an immunochemistry study of the region of the PPN in human, and preliminary results of the electrophysiological activity of the PPN during virtual gait and real gait initiation. Together, these data participate to a better understanding of the anatomo-functional basis of the gait and balance control in human. Moreover, the identification of electrophysiological markers of gait and balance dysfunction suggest that a deep brain stimulation may be relevant for their alleviation.

Il a été montré que la lésion du noyau subthalamique (NST) était impliqué dans la motivation en augmentant cette dernière pour la nourriture et la réduisant pour la cocaïne. On sait aussi que le NST est impliqué dans des processus émotionnels. La notion de motivation est difficilement dissociable de celle de plaisir. Le premier objectif de ce travail de thèse a donc été de séparer la motivation du plaisir pour mieux comprendre le role du NST sur les processus hédoniques grâce à des expériences de choix entre une récompense hédonique (saccharine) et une récompense calorique (glucose) puis des expériences de choix entre nourriture et cocaïne. Dans un second temps nous avons étudié le rôle du NST dans l’influence du contexte social sur la prise de cocaïne. Il parait assez évident de penser que l’addiction aux drogues se développe la plupart du temps dans un contexte social. Cependant, bien que le contexte social global ait beaucoup été étudié, c’est seulement récemment que les modèles animaux d’addiction en neurosciences ont intégré le rôle des facteurs sociaux proximaux (FSP, ceux présents au moment de l’exposition aux drogues), sans pour autant en étudier les bases neurobiologiques. On sait que la présence d’un congénère mais aussi son comportement influence le comportement d’auto-administration de drogue d’un individu. Cependant, les études menées dans ce cadre ne se sont pas intéressées au substrat neurobiologique de ces modulations comportementales. Ainsi, la suite de ce travail de thèse s’est attaché à étudier le rôle du noyau subthalamique sur l’influence des FSP dans la prise de cocaïne. / It has been shown that subthalamic nucleus (STN) is involved in motivation, increasing it for food, while decreasing it for cocaine. It has also been shown that STN is involved in emotional processes. The idea of motivation is hardly dissociable from the notion of pleasure. We currently know the role of STN in motivation, but not so much has been done regarding its implication in hedonic processes. The first aim of my work was to separate motivation from pleasure to better understand the role of STN in hedonic processes, using choice procedures between hedonic (saccharine) and caloric reward (glucose), and between food or cocaine. We wanted thus to understand better the role of STN in the modulation exerted by the context, especially the social context, on cocaine intake. We know that drug addiction often develops in a social context. However, even if global social context has been studied a lot, it is only since recently that animal studies have taken into account the role of proximal social factors (PSF, those that are immediately present at the time of drug exposure). However, these studies do not provide any information regarding neurobiological basis. Here, we examine how PSF interact with the STN, in the context of cocaine intake. Altogether, these results contribute to a better understanding of the STN involvement in the control of pleasure. Moreover, they provide evidence of the influence of proximal social factors on drug consumption and its neurobiological basis among which the STN seems to play a critical role.

Les noyaux gris centraux (ganglions de la base en anglais) sont un réseau de structures sous-corticales dont la persistance dans l'ensemble des vertébrés plaide en faveur d'une fonction clef au cours de l'évolution. Comme ce fut remarqué dès le 18ème siècle, ils ont l'unique particularité de concentrer des afférences de l'entièreté de la surface corticale. Cette position centrale et l'analyse de l'anatomie du réseau leur ont valu le rôle d'arbitre central du cerveau, réglant les conflits entre processus neuronaux concomitants bien qu'incompatibles. Au sein du réseau, le noyau subthalamique jouit d'une notoriété particulière. Ce noyau, sur la base de ses afférences corticales, et en vertu de ses projections sur le soma des neurones pallidaux, aurait pour fonction de filtrer les programmes comportementaux codés par le striatum et concourant pour leur expression. Rapporté aux théories de la prise de décision, le noyau subthalamique fixerait le seuil décisionnel, ou la quantité d'information à accumuler en faveur d'une option comportementale afin qu'elle soit exprimée. Mais si ce petit noyau est devenu si célèbre, c'est surtout qu'il est la cible d'une procédure chirurgicale spectaculaire: la stimulation cérébrale profonde. Cette opération du cerveau est le dernier recours pour les patients souffrant d'une maladie de Parkinson ou d'un trouble obsessionnel compulsif sévère. Elle parvient même parfois à faire disparaître leurs symptômes. Malgré cette efficacité remarquable, les mécanismes de la stimulation cérébrale profonde restent inconnus. Il faut, entre autres, blâmer l'obscurité qui règne encore sur le noyau subthalamique, car les fonctions mentionnées ci-dessus restent des conjectures théoriques en manque de validation expérimentale. La première étape de ce travail a été d'en valider les bases anatomiques. En effet, l'existence d'une voie fronto-subthalamique - nécessaire au modèle - n'était connue que sur la base d'études menées chez le rat. Nous avons démontré, par des méthodes de traçage axonal, l'existence de cette connexion chez le primate. En sus, cette connexion aura permis de redéfinir les frontières médiales du noyau subthalamique avec les conséquences cliniques qui peuvent en être tirées. Le deuxième objectif global de cette thèse était de tester la validité fonctionnelle du modèle, la stimulation cérébrale profonde offrant un accès rare aux activités du noyau subthalamique. Cependant, il était d'abord nécessaire de caractériser la population étudiée, à savoir des patients souffrants d'un trouble obsessionnel compulsif. Grâce à l'imagerie de diffusion nous démontrons une diminution ainsi qu'une désorganisation des connexions cortico-sous corticales, se traduisant probablement par un défaut de contrôle conscient sur le processus de sélection. Une étude de magnétoencéphalographie est en cours pour approfondir les changements d'activité corticale. Pour tester le rôle du noyau subthalamique dans l'établissement du seuil décisionnel nous avons enregistré son activité électrophysiologique pendant que les patients effectuaient une tâche de prise de décision perceptuelle. Nous démontrons que les neurones du noyau subthalamique ont une réponse multimodale, concordant en cela avec nos données anatomiques qui montrent une convergence d'informations au niveau du noyau subthalamique. De plus, une augmentation de l'activité est retrouvée dans les conditions attendues... / The basal ganglia are a network of subcortical structures of which the invariant architecture throughout vertebrate evolution suggests a key function in evolution. As was noted as early as the 18th century, they have the unique characteristic of concentrating afferences from the entire cortical surgace. Given this central position and the internal architecture of the network, they could provide a centralised selection mechanism in the brain, arbitrating between any two conflicting processes. Among the basal ganglia, the subthalamic nucleus has become of particular interest as it is the target of deep brain stimulation, a neurosurgical procedure used to treat severe Parkinson’s disease and obsessive-compulsive disorder. It would have for function to integrate contextual information from its cortical inputs to filter behavioural programs encoded by the striatum. Within the framework of decision-making models, this filtering function is akin to setting the decision threshold, or the amount of evidence required before selecting a program. However, this considerations remain hypothetical as they are lacking experimental support. The first objective of this work was to validate the anatomical basis of these assumptions. Indeed, the existence of a prefrontal-subthalamic pathway, necessary to expand the decision models to every type of decision, had only been demonstrated in rodents. We demonstrated its existence in the primate using anterograde axonal tracing. In addition, this projection will have allowed us to redefine the medial border of the subthalamic nucleus with the clinical consequences that that may have. The second objective of this thesis was to test the functional validity of the models, and specifically the role of the subthalamic nucleus in setting decision thresholds. Deep brain stimulation offers a rare access to the electrophysiology of this structure; however, it is a patient population, here obsessive-compulsive disorder patients. A first step was, therefore, to characterise this population, anatomically and behaviourally, to understand how it might be of use as a model of decision-making in the basal ganglia. We demonstrated a reduction in the strength of cortico-subcortical anatomical connections. We suggest that this prevents accurate conscious control over decision mechanisms. Behaviourally, patients displayed a pathologically low confidence levels in their decisions and we hypothesised that this would lead to an increase of the decision threshold and matching subthalamic activity. To test this, we recorded the activity of the subthalamic nucleus during a decision-making task. We demonstrate that subthalamic neurons have a multimodal activity, consistent with our demonstration of convergent cortical inputs. However, we were unable to demonstrate a link between subthalamic activity and decision threshold, although this may be due to technical considerations…

La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative secondaire à la mort des neurones dopaminergiques, entraînant un dysfonctionnement des ganglions de la base (GB), ensemble de noyaux sous corticaux impliqués dans le contrôle de la motricité. Les symptômes moteurs sont améliorés par le traitement dopaminergique et par la stimulation cérébrale profonde (SCP) du noyau subthalamique (NST). Il a été montré que le changement d’activité bêta est corrélé avec l’amélioration motrice des symptômes de bradykinésie et rigidité. L’hypothèse serait que les oscillations bêta pourraient être un physiomarqueur spécifique des symptômes moteurs de la MP. L’objectif de cette thèse est de comprendre l’activité du NST et de trouver un physiomarqueur de la MP : au repos et pendant un paradigme Go/Nogo.Dans une première partie, pour 55 patients, nous avons modélisé la puissance avec un modèle linéaire à effets mixtes dans six bandes de fréquences selon la position des électrodes, la présence de complications liées au traitement dopaminergique, de la sévérité des symptômes, et du changement de ces symptômes suite à la prise du traitement dopaminergique. Le changement le plus important entre OFF- et ON-DOPA est observé dans la bande low-bêta. Cependant, nous n’avons pas trouvé de corrélation entre la sévérité de la bradykinésie, rigidité, ou du score axial avec l’activité low-bêta. Mais, nous avons trouvé que la sévérité de la rigidité était associée aux fréquences supérieures à 20Hz. Nous avons également trouvé une corrélation positive entre la sévérité du tremblement dans toutes les bandes de fréquences, qui est très importante pour la bande thêta. Etonnement, nous avons trouvé que les complications liées au traitement dopaminergique pouvaient induire des informations dans toutes les bandes. Cet effet est très important pour la bande thêta. Nos résultats au repos suggèrent que l’activité bêta n’est pas le physiomarqueur idéal de la MP.Pendant le paradigme Go/Nogo, pour 15 patients, nous avons modélisé la puissance avec un modèle linéaire à effets mixtes pour toutes les fréquences selon la position des électrodes, la sévérité des symptômes, les données comportementales et cinétiques. Nous avons trouvé une spécificité temporelle et spatiale des activités du NST au cours du paradigme. Nos résultats montrent que le NST est impliqué dans le contrôle des différentes étapes du mouvement volontaire du membre supérieur et que le défaut de dopamine dans le circuit sensorimoteur des GB génère une série de changements oscillatoires au sein du NST lors du mouvement. Cependant, l'activité thêta est apparue comme une activité caractéristique en OFF-DOPA fortement corrélée aux paramètres comportementaux et cinétiques. Cette activité pourrait être le physiomarqueur de la MP pendant l'exécution d'un mouvement, son augmentation pourrait induire une réponse motrice et un mouvement rapide. / The Parkinson's disease is a secondary neurodegenerative disease in the death of the dopaminergic neurons, pulling a dysfunction of the ganglions of the base (GB), the set pits under cortical implied in the control of the motricity...