L’apprentissage associatif est un mécanisme d’une grande complexité, faisant appel à plusieurs processus à la fois. Le processus attentionnel est un des premiers à être mobilisé lors d’une association, il serait même impliqué pour extraire les paramètres temporels associés à un stimulus inconditionnel biologiquement signifiant avant même toute association effective (Balsam, Drew, and Yang, 2002). Certains travaux ont montré l’implication de certaines structures neurobiologiques à travers lesquelles les effets du processus attentionnel pourraient se mettre en place. Pour l’équipe de Holland PC, par exemple, les réponses d’orientation vers un stimulus conditionné (attention top-down)(Lee et al., 2005), impliquent le noyau central de l’amygdale ainsi que les projections dopaminergiques nigro-striées tandis qu’une présentation d’un nouveau stimulus de façon imprévue lors d’une association (attention bottom-up) mobilisera plutôt la substancia inominata qui serait modulé par le noyau central de l’amygdale (CeA) et le cortex pariétal (Holland and Gallagher, 2006). Parallèlement, le processus attentionnel dans une discrimination temporelle, dans lequel l’apprentissage associatif nécessite, outre des stimuli sensoriels discrets, des performances liées au jugement des durées. Dans ce dernier cas, le mécanisme du processus attentionnel mobilise d’autres modèles conceptuels qui gravitent principalement autour du modèle d’horloge interne et en particulier le modèle du striatal beat frequency pour l’explication neurobiologique (Matell and Meck, 2004).Dans le présent travail, nous avions pour ambition de comprendre le rôle de la voie Amygdalo-nigro-striée (ANS) dans la mise en place du processus attentionnel dans un apprentissage associatif orienté vers un stimulus sensoriel discret comme temporel chez le rat. Nous voulions également examiner le rôle de cette voie dans l’évolution du processus attentionnel après surentraînement ou automatisation. Pour la réalisation de cet objectif, nous avons comparé les effets des lésions croisées du CeA dans un hémisphère et la voie nigro-striée dans l’autre hémisphère (disconnection de la voie amygdalo-nigro-striée ; groupe Contra), avec des lésions du CeA et de la voie nigro-striée dans le même hémisphère (groupe Ipsi). Un troisième groupe a fait l’objet d’une lésion bilatérale du CeA seulement (groupe Amy) et un quatrième groupe n’est pas lésé. A travers nos trois groupes expérimentaux (Contra, Ipsi et Amy) et notre groupe contrôle (Sham), nous avons montré l’implication du CeA dans la modulation du processus attentionnel au moment d’un changement dans la situation expérimentale (surprise), aussi bien en présence d’un stimulus sensoriel discret appétitif que d’un stimulus temporel dans un contexte aversif. Nous avons également montré que la voie ANS est impliquée dans la mise en place de l’automatisation et que probablement il y a un effet différenciel entre la partie postérieure et antérieure du CeA. Nos travaux ont mis également en évidence l’implication de la voie nigro-striée dans la discrimination temporelle et de la voie ANS dans le traitement attentionnel dans des tâches de perception temporelle. Ce traitement est différent selon si le jugement concerne des durées courtes ou durées longues. / Associative learning is a highly complex mechanism, involving several processes at the same time. The attentional process is one of the first to be mobilized during an association; it would also be involved to extract the temporal parameters associated with an unconditional biologically meaningful stimulus even before any effective association (Balsam, Drew, and Yang 2002). Some studies have shown the involvement of certain neurobiological structures, which may underlie attentional processes. For the Holland PC team, for example, orientation responses to a conditioned stimulus (top-down attention) (Lee et al., 2005) involve the central nucleus and nigro-striatal dopaminergic projections, whereas presentation of a new stimulus during an association (bottom-up attention) would rather imply the substancia inominata which would be modulated by the central nucleus of amygdala (CeA) and the parietal cortex (Holland and Gallagher 2006). At the same time, in temporal discrimination in which associative learning requires, besides discrete sensory stimuli, performances related to the judgment of durations, the mechanism of the attentional process mobilizes other conceptual models that gravitate mainly around the internal clock model and, in particular, the striatal beat frequency model which propose also neurobiological explanations (Matell & Meck, 2004). In this work, we aimed at understanding the role of the Amygdalo-nigro-striatal (ANS) circuit in the development of the attentional process in associative learning oriented towards discrete and temporal sensory stimuli in the rat. We also aimed at examining the role of this circuit in the evolution of the attentional process after over-training permitting the development of habits. In order to achieve this objective, we compared performance of rats with cross-lesion by altering the CeA in one hemisphere and the nigro-striatal circuit in the other hemisphere (Amygdalo-nigro-striatal disconnection; Contra group) to rats with lesions in the same hemisphere (CeA and nigro-striatal circuit: group Ipsi). A third group was submitted to bilateral lesions of the CeA (Amy group). A control group had pseudo lesions (groupe Sham).Through our three experimental groups (Contra, Ipsi and Amy) and the control group (Sham), we have shown the involvement of the CeA in the modulation of the attentional process when a novelty was introduced in the experimental situation (surprise) both in the presence of an appetitive discrete sensory stimulus and of a temporal stimulus in an aversive context. We have also shown that the ANS circuit is involved in habit formation and that there is probably a differential effect between the posterior and anterior part of the CeA. Our work also highlighted the implication of the nigro-striatal circuit in temporal discrimination and of the ANS circuit in the attentional treatment in temporal perception tasks, this effect being different depending on whether the discrimination concerns short or long durations.

En raison de sa localisation en profondeur du cerveau, le rôle de l’insula dans le traitement de l’information est longtemps resté énigmatique. Or, l’avènement des techniques de stimulation électro-corticale et de neuroimagerie a permis de mettre en exergue son implication dans divers aspects du fonctionnement neuropsychologique. De plus en plus d’études suggèrent que le cortex insulaire joue un rôle clé dans le traitement des caractéristiques physiques des stimuli sensoriels, ainsi que dans le traitement de la saillance des informations. Les théories contemporaines avancent ainsi que l’insula serait une région cruciale dans le « réseau de saillance » et serait impliquée dans les processus sensoriels, émotionnels et attentionnels. Toutefois, la nature exacte de sa contribution demeure inconnue, notamment en raison des limitations intrinsèques des techniques d’investigation traditionnelles, ainsi que de la faible prévalence des lésions circonscrites à l’insula, d’autant que l’évidence clinique ne fait pas l’unanimité. En outre, les résections insulaires sont de plus en plus fréquentes chez les patients atteints d’épilepsie insulaire pharmaco-résistante. Cependant, les altérations neuropsychologiques d’une telle intervention restent mal connues. Ainsi, les études qui composent cette thèse visent à mieux comprendre la façon dont l’insula participe au traitement de l’information et les conséquences neuropsychologiques des résections insulaires sur les processus sensoriels, émotionnels et attentionnels. Les deux premières études de cette thèse documentent les contributions respectives des portions antérieure et postérieure de l’insula au traitement attentionnel pour l’information sensorielle. Les réponses de l’insula lors de l’exécution de tâches attentionnelles de type oddball visuel et auditif sont enregistrées au moyen de l’EEG intracrânienne auprès de patients atteints d’épilepsie dont des électrodes ont été implantées dans l’insula dans le cadre d’une évaluation préchirurgicale pour une épilepsie résistante à la médication. Les résultats suggèrent que l’insula antérieure participe au déploiement attentionnel volontaire aux alentours de 300-500 ms à la suite de la présentation de stimuli pertinents à la tâche en modalité visuelle et auditive, alors que la portion postérieure, quant à elle, est impliquée dans le traitement attentionnel automatique survenant de manière précoce, autour de 100 ms suivant la présentation d’informations auditives, indépendamment de la pertinence du stimulus. Les deux études suivantes qui composent cette thèse examinent les conséquences neuropsychologiques d’une résection au cortex insulaire sur le traitement sensoriel et affectivo-attentionnel, chez des patients épileptiques réfractaires à la médication qui ont subi une résection unilatérale de cette région. Leurs performances dans une tâche Dot-Probe révisée et dans un test de Stroop émotionnel, ainsi que leurs réponses à un questionnaire mesurant des patterns comportementaux sensoriels, sont comparées à celles d’un groupe de patients ayant subi une chirurgie d’épilepsie temporale et d’un groupe d’individus contrôles en santé. Les résultats mettent en évidence des altérations sensorielles et du contrôle des interférences émotionnelles à la suite d’une chirurgie d’épilepsie insulaire. En somme, les données de cette thèse contribuent à une meilleure compréhension du rôle spécifique de l’insula au traitement de l’information sensorielle, saillante, émotionnelle et attentionnelle, au moyen de mesures neurophysiologiques et comportementales. Elles fournissent également un appui quant à la pertinence de développer des outils standardisés en évaluation neuropsychologique afin de mieux identifier les perturbations fonctionnelles associées à une épilepsie ou une chirurgie d’épilepsie insulaire. / The role of the insular cortex in information processing has long been considered enigmatic, partly due to its deep location in the brain. However, the advent of direct electrocortical stimulation and neuroimaging approaches have shed light on its involvement in multiple of neuropsychological functions. An increasing number of studies suggest that the insular cortex plays a crucial role in processing the physical characteristics of sensory stimuli, as well as in the processing of salient information. Current theories argue that the insula would be a critical structure in the “salience network” and involved in sensory, emotional and attentional processes. However, the specific contribution of the insular cortex remains unknown, notably due to the intrinsic limitations of conventional approaches and the very low prevalence of lesions restricted to the insula, especially as little clinical evidence support these findings. Furthermore, although insular resections are becoming more frequent, the neuropsychological effects of this surgery remain unclear. Thus, the studies that make up this thesis aim to improve our understanding of the role played by the insula in the salient information processing and the neuropsychological consequences of the insular resections on sensory, emotional and attentional functions. The first two studies of this thesis assess the respective contributions of the anterior and posterior insular portions in attentional processing towards salient and relevant sensory information. The insular responses during visual and auditory oddball attentional tasks are recorded by means of intracranial EEG (iEEG) in epileptic patients undergoing invasive iEEG, with electrode contacts implanted in the insula as part of a pre-surgical evaluation of their drug-resistant seizures. The results suggest that the anterior insula participates in voluntary attentional processing around 300-500 ms following the presentation of task-relevant stimuli in both visual and auditory modality, whereas the posterior portion is involved in automatic processing occurring about 100 ms after auditory stimuli presentation, independent of task-relevant information. The next two studies examine the neuropsychological consequences of insular cortex resections on the sensory and affectivo-attentional processes, in drug-refractory epileptic patients who have undergone unilateral resection of this structure. Their performance in a revised Dot-Probe task and an emotional Stroop test, as well as their responses in a questionnaire assessing sensory behavioral patterns, were compared to a group of patients who had surgery for temporal lobe epilepsy and a group of healthy control. The results highlight alterations in sensory processing and emotional interference control following insular epilepsy surgery. In sum, the neurophysiological and behavioral data in this thesis contribute to a better understanding of the specific role of the insula in the processing of sensory, salient, emotional and attentional information. Moreover, these findings highlight the need to further develop neuropsychological tests in order to better identify functional disturbances associated with insular epilepsy and insular resection surgery.