Tesis sobre el tema "Spécialisation fonctionnelle des organes"

Dans ce travail, des protocoles IRMf ont été évalués chez des sujets sains pour déterminer la prédominance hémisphérique du langage et de la mémoire. Ces protocoles ont été réalisés en vue de pouvoir évaluer ultérieurement la latéralisation hémisphérique du langage et de la mémoire chez des patients épileptiques. Dans une première approche, nous avons montré qu’à l’aide d’un protocole de fluence verbale interne basé sur l’imagerie visuelle de scènes on peut déterminer la dominance du langage en absence d’un système de transmission visuelle de stimuli. Dans une deuxième approche, deux protocoles ont été mis en oeuvre, un protocole phonologique (détection de rimes) et un protocole sémantique (détection de relations sémantiques). La latéralisation hémisphérique du langage s’avère mieux établie à l’aide du protocole phonologique qu’à l’aide du protocole sémantique. Le protocole phonologique a été utilisé en vue de déterminer la latéralisation hémisphérique du langage chez des patients épileptiques. La confrontation des latéralisations estimées par IRMf à celles déterminées à l’aide du test de Wada a indiqué une trés bonne correspondance. L’étude d’encodage en mémoire épisodique a montré que l’implication des structures temporales médiales peut être mise en évidence à l’aide de protocoles dans lesquels les sujets doivent encoder du matériel non-verbal de type visages non-familiers ou de type scènes. Nous avons également étudié la spécialisation hémisphérique dans le traitement des relations spatiales catégorielles et coordonnées. L’étude a été centrée sur le gyrus angulaire. Nos résultats ont montré une implication prédominante du gyrus angulaire gauche pendant le traitement catégoriel et une implication prédominante du gyrus angulaire droit pendant le traitement initial d’une tâche de type coordonné. En plus, un effet de la pratique a été mis en évidence pendant le traitement de relations spatiales coordonnées.

Le système immunitaire permet de nous protéger contre les agents pathogènes. L'induction d'une réponse immunitaire efficace contre un pathogène, via des cellules T spécifiques d'un antigène, a été développé comme un mécanisme sophistiqué. Ce mécanisme dépend des cellules dendritiques (DC) ou cellules présentatrices d'antigènes professionnelles, lesquelles sont capables de transporter l'antigène de la périphérie vers les tissus lymphoïdes. Les DC sont unique dans leur capacité à induire et à réguler les réponses immunes et tolérogènes en périphérie. Le but de ma thèse a été d'analyser les fonctions des différentes sous populations de DC chez le rat. Nous avons décrit que les DC spléniques chez le rat peuvent être séparées en deux sous populations CD4+ et CD4- et que les DC CD4- possèdent une activité cytotoxique naturelle in vitro contre des cellules tumorales. Ainsi, comme il fut décrit précédemment chez l'homme et chez la souris, nous avons identifié l'existence d'une sous population de DC produisant beaucoup d'IL-12 chez le rat induisant une réponse Th1. Nous avons ensuite caractérisé les DC plasmacytoïdes (pDC) du rat, découvertes précédemment chez l'homme et chez la souris, qui peuvent jouer un rôle dans la tolérance périphérique. Ces cellules peuvent produire beaucoup d'IFN de type I en réponse à une stimulation virale et expriment spécifiquement les TLR 7 et 9. Nous avons aussi analysé le répertoire d'expression des TLR de chaque sous populations de DC et leurs réponses spécifiques aux ligands des TLR et démontré des différences fonctionnelles importantes. Enfin, nous nous sommes intéressés au rôle des DC dans l'homéostasie des cellules T régulatrices, où nous montrons le rôle des pDC dans le contrôle des cellules T CD4+ CD25+ dites régulatrices. Ces résultats montrent que la connaissance des sous populations de DC est fondamentale dans l'établissement des réponses immunitaires et de tolérance
The immune system evolved to protect us from microbes. The induction of effective antigen-specific T-cell immunity to pathogens has evolved as a sophisticated and highly balanced immunoregulatory mechanism. This mechanism depends on dendritic cells (DC) or professional antigen-presenting cells, which are able to transport antigens from the periphery to lymphoid tissues. DC are unique in their capacity to induce and regulate immunity and tolerance in the periphery. The aim of my thesis was to analyze the functions of different dendritic cells subsets in rats. We reported that splenic DC in rats can be separated into functionally different CD4+ and CD4- subsets and that CD4- DC exhibited a natural cytotoxic activity in vitro against tumour cells. As previously shown in mice and humans, we have identified the existence of high IL-12-producing DC subset in the rat that induce Th1 responses. We have characterized the rat counterpart of plasmacytoid dendritic cells (pDC) that were identified previously in human and in mouse and that might play a role in peripheral tolerance. These cells produced enormous amounts of IFN type I and expressed selectively TLR7 and 9. We also analyzed the repertoire of TLR expression in dendritic cell subsets and their specific responses to TLR ligands and demonstrated important functional differences. Finally, we became interested with the role of DC subsets in homeostasis of regulatory T cells. We showed the role of plasmacytoid dendritic cells in expansion of regulatory T cells. These results show that the knowledge of DC subsets is fundamental in establishment of immune and tolerance responses

La génération d'un anticorps monoclonal spécifique des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) splénique du rat, nommé 85C7, par notre équipe a permis la mise en évidence d'une population de cellules exprimant le 85C7 mais n'exprimant que faiblement le CD4. Les pDC classiquement décrites chez le rat sont quant à elles fortement CD4. On a donc voulu caractériser cette population pour savoir s'il s'agissait de pDC. Leur phénotype s'est révélé être assez similaire tout comme leur morphologie plasmacytoïde à l'état immature. En réponse à un ligand de TLR9, cette population exprime fortement l'ARNm codant l'IFNα, ce qui est la caractéristique principale des pDC. Ces cellules ont également une capacité à faire proliférer des lymphocytes T (LT) CD4+ CD25- naïfs deux fois plus importante que les pDC CD4+. Tout ceci suggère que ces cellules sont des pDC. La compilation de puces à ADN réalisées à partir des deux populations de pDC avec d'autres puces à ADN réalisées sur les DC conventionnelles spléniques a permis d'identifier certains gènes d'intérêt spécifiquement exprimés par l'une des populations de pDC. De manière surprenante, il est ressorti le gène codant la protéine TRANCE (TNF-related activation-induced cytokine) spécifiquement et constitutivement exprimé par les pDC CD4high. L'expression de la protéine à été confirmée sous forme membranaire et soluble. Cette protéine étant connue pour son rôle indispensable dans l'ostéoclastogénèse, nous avons donc testé le pouvoir potentiel des pDC à induire une ostéoclastogénèse dans différents modèles
The generation of a rat splenic plasmacytoid dendritic cells (pDC) monoclonal antibody, named 85C7, in our team allowed the identification of a population expressing 85C7 but a low level of CD4. PDC usually described in rat highly express CD4. So we assessed to characterize this population to discover if it was pDC. Their phenotype appeared to be very similar, as their plasmacytoid morphology at steady state. In response to TLR9 ligand, this population expresses high levels of IFNα mRNA, which is the main characteristic of pDC. They also have the capacity to induce naïve CD4+ CD25- T cell proliferation, 2 fold higher than CD4high pDC. These results strongly suggest that these cells are pDC. DNA sheep results from these pDC populations taken together with results from splenic conventional DC allowed us to identify genes specifically expressed by one of these populations. Surprisingly, this analysis revealed that TRANCE (TNF-related activation-induced cytokine) gene was constitutively and specifically expressed by resting CD4high pDC. We confirmed the expression of the protein at the membrane and in a soluble form too. TRANCE is well known for its crucial role in osteoclastogenesis. We sought to assess le potential role of pDC to induce osteoclastogenesis in different models

Les cellules T folliculaires helper (Tfh) jouent un rôle central dans la mise en place de réponses humorales efficaces. En effet, les Tfh participent à la sélection des lymphocytes B permettant le développement de lymphocytes B mémoires et d’anticorps de haute affinité. Les Tfh représentent ainsi une cible prometteuse pour la mise en place de nouvelles stratégies thérapeutiques, notamment pour augmenter l’efficacité de la vaccination. Ainsi, il apparaît crucial de mieux comprendre les étapes menant à leur développement, en particulier chez l’Homme. L’initiation de la polarisation Tfh se déroule dans les organes lymphoïdes secondaires et met en jeu les cellules myéloïdes mononucléaires (MMC). Les MMC présentes dans les organes lymphoïdes comprennent les macrophages résidents et trois sous populations de DC résidentes : les cDC1 (CD141+), les cDC2 (CD1c+) et les pDC. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés au rôle respectif des sous populations de MMC humaines dans l’induction de la polarisation Tfh. Ainsi, les travaux effectués au cours de ma thèse avaient pour objectifs dans un premier temps d’analyser la capacité des différentes populations de MMC à induire la polarisation Tfh, afin de mettre en évidence de potentielles spécialisations fonctionnelles. Dans un second temps, nous nous sommes concentrés sur les mécanismes moléculaires impliqués dans l’induction par les MMC de la polarisation Tfh. Nous avons montré une spécialisation fonctionnelle des cDC2 et des macrophages des amygdales pour la polarisation Tfh. Toutefois, des différences ont été observées entre les cDC2 et macrophages, puisque les macrophages induisent la sécrétion par les lymphocytes T d’une grande quantité de CXCL13 par rapport au cDC2, qui sont plus efficaces pour induire la production d’IL21. Nous avons pu également montrer que les cDC2 et macrophages sécrétaient des cytokines précédemment identifiées comme ayant un rôle dans l’induction des Tfh telles que IL12p70, ActivinA et TGFβ. Afin de confirmer le rôle de ces cytokines dans la polarisation induite par les MMC d’amygdales, nous avons utilisé des anticorps bloquants dans nos expériences de polarisation T helper. Ainsi, nous avons confirmé le rôle de l’IL12p70, de l’Activin A et du TGFβ dans l’induction des Tfh humains. Nos résultats suggèrent également un rôle de l’Activin A et de TGFβ dans l’induction de la sécrétion de CXCL13, alors que l’IL12p70 serait impliqué dans l’induction de la sécrétion d’IL21. Nos résultats suggèrent aussi l’existence de deux sous populations de Tfh caractérisées soit par l’expression d’IL21 soit par l’expression de CXCL13. Les travaux réalisés au cours de ma thèse enrichissent ainsi les connaissances sur la spécialisation fonctionnelle des sous populations de DC et des macrophages humains, et apportent de nouveaux éléments pour la compréhension de la différenciation des Tfh humains
T follicular helper cells (Tfh) play a key role in the establishment of efficient humoral responses. Indeed, Tfh are involved in B lymphocyte selection allowing the development of high affinity memory B cells and antibodies. Tfh are promising targets for new therapeutic strategies, especially to increase the effectiveness of vaccination. Thus, it is crucial to better understand the stages leading to their development, especially in human. Initiation of Tfh polarisation occurs in secondary lymphoid organs and involves mononuclear myeloid cells (MMC). MMC from secondary lymphoid organs include resident macrophages and three subsets of resident Dendritic Cells (DC): cDC1 (CD141+), cDC2 (CD1c+) and pDC. We were particularly interested in human MMC subsets respective roles in the induction of Tfh polarisation. Thus, the work carried out during my thesis aimed first at analysing the ability of different populations of MMC to induce Tfh polarisation, in order to highlight potential functional specialisations. In a second step, we focused on the molecular mechanisms involved in Tfh polarisation by MMC. We have shown a functional specialisation of cDC2 and tonsillar macrophages for Tfh polarisation. However, differences have been observed between cDC2 and macrophages, since macrophages induce secretion by T cells of a large amount of CXCL13 compared to cDC2, which are more effective in inducing IL21 production. We have also been able to show that cDC2 and macrophages secreted cytokines previously shown to play a role in Tfh induction such as IL12p70, ActivinA and TGFβ. In order to confirm the role of these cytokines in Tfh polarisation induced by tonsil MMCs, we used blocking antibodies in our T helper polarisation experiments. Thereby, we confirmed the role of IL12p70, Activin A and TGFβ in the induction of human Tfh. Our results also suggest a role for Activin A and TGFβ in inducing secretion of CXCL13, whereas IL12p70 would be involved in the induction of IL21 secretion. Besides, our results suggest the existence of two Tfh subsets characterised by expression of either IL21 or CXCL13. The work performed during my thesis broadens the knowledge on the functional specialisation of human DC subsets and macrophages, and provides new insight into the differentiation of human Tfh

L’agriculture moderne a causé le déclin de nombreuses espèces d’oiseaux, ce qui a amené les hommes à se préoccuper d’avantage de leur protection. Cette thèse s’inscrit dans cette démarche et vise à étudier les impacts différentiels de plusieurs menaces sur les espèces d’oiseaux agricoles. Je m’intéresse d’abord aux menaces anthropiques pesant sur ces espèces via l’impact de leur degré de spécialisation sur leur sensibilité à être influencées par l’intensité des pratiques agricoles, de la simplification paysagère et de l'urbanisation. Un résultat commun à ces deux recherches est la structuration différente des communautés selon ces intensités. Une troisième étude portera sur l’impact de l’urbanisation sur la diversité fonctionnelle des communautés d’oiseaux via l’utilisation de trois indices proposés dans la bibliographie. Dans une deuxième partie, je m’interroge sur l’efficacité de l’agriculture biologique et du labour superficiel quant à la protection des espèces spécialistes. Enfin, je recherche s’il y a des différences de perception de la biodiversité et des programmes agri-environnementaux. Par les agriculteurs.

Au sein des recherches portant sur les asymétries cérébrales, la compréhension des relations dynamiques intra- et inter-hémisphérique inhérentes a été délaissée au profit d'une formalisation théorique des différences fonctionnelles entre les deux hémisphères cérébraux. L'objectif scientifique de cette recherche est d'étudier par une approche pluridisciplinaire la modularité fonctionnelle et anatomique des processus cognitifs impliqués dans la spécialisation intra-hémisphérique, d'une part, et dans les relations inter-hémisphériques d'autre part. Afin d'examiner les points développés dans la problématique décrite ci-dessus, les recherches ont été réalisées suivant deux axes principaux. Le premier concerne la mise en évidence d'une modularité attentionnelle intra-hémisphérique. Pour ce faire, des études neuropsychologiques ont été conduites sur des patients heminégligents. Les résultats ont montré une double dissociation du traitement perceptif et représentationnel de l'espace au sein d'un même hémisphère. Par ailleurs, la diversité des lésions intra-hémisphériques observée chez ces patients suggère que cette modularité fonctionnelle de la représentation de l'espace s'intègre dans un réseau neuronal distribué. Le second axe de recherche examine les modulations attentionnelles inter-hémisphériques. Ces études ont été réalisées chez des sujets sains à partir de techniques comportementales et de méthodes actuelles d'imagerie électrophysiologique (potentiels évoqués de surface). Les résultats ont montré que les ressources inter-hémisphériques sont inégalement attribuées au cours du temps pour une tâche spécifique (tâche de décision lexicale). Ces données électrophysiologiques de haute résolution temporelle ( de l'ordre de la milliseconde) suggèrent un décours temporel des relations inter-hémisphériques. En conclusion, ce travail de recherche conduit à une reformulation dynamique, jusqu'alors négligée, de la spécialisation hémisphérique.

L’intitulé renvoie, en première approche, aux expériences institutionnelles de la Cour des pairs (1814-1848) et du Sénat de la IIIe République (1875-1940). Ce sont les manifestations les plus marquantes de la participation d’une assemblée parlementaire à la reddition de la justice. Le procès des ministres de Charles X et celui de Malvy semblent être bien connus mais ils ne le sont en réalité qu’imparfaitement. Dans les deux cas, les Chambres hautes se sont détournées de leur mission de législateur et de contrôleur du gouvernement pour se métamorphoser, de manière très incomplète, en instances judiciaires. Cependant le traitement isolé de ces deux seules expériences ne permet pas de définir la mission d’une juridiction parlementaire. La notion de Haute Cour de justice, quelle que soit sa dénomination, doit alors être appréhendée dans sa globalité et dans son histoire. Une histoire qui, comme beaucoup d’autres, est marquée par la Révolution, qui va influencer le XIXe et le XXe siècles, et imposer un certain « prototype français » de tribunal politique. Ces Hautes Cours se voient confier des compétences spéciales : ratione personae et ratione materiae. À raison des personnes, il s’agit de juger des personnalités politiques et, dès la Révolution, on entrevoit la difficulté de le faire avec un droit criminel, qui n’est guère adapté à la résolution de différends politiques. Enfin, une Haute Cour est aussi un tribunal des grands crimes politiques, c’est-à-dire des graves atteintes à la souveraineté. Il s’agit dès lors de retracer l’histoire du « Tribunal suprême » français afin de faire apparaître le concept même de justice politique, dans toute sa nudité, comme une aporie
At first glance, the title refers to the judicial activity of the Cour des pairs (1814-1848) and the Senate of the Third Republic (1875-1940). These are the most striking involvements of French legislative bodies in rendering justice. The trials of the ending Restauration ministers, and the one of Louis Malvy seem to be well known, but in reality these are only imperfectly so. In both cases, the upper house has turned away from its initial mission of legislator and supervisor of the government to transform itself, in a very incomplete way, into criminal courts. However, study only these two cases is not enough to define the mission of a parliamentary jurisdiction. The concept of Haute Cour de justice must therefore be understood in its entirety and in its history. A history which, like many others, is marked by the Revolution, which will influence the 19th and 20th centuries, and set a French prototype of political court. These Hautes Cours possess special competencies: ratione personae et ratione materiae. They judge politicians, but since the Revolution one foresees the difficulty of doing so with criminal law, which is hardly suited to the resolution of political disputes. Finally, the French Haute Cour is also a tribunal for major political crimes, namely, serious attacks on sovereignty. It is thereforce a question of recount the history of the “Tribunal supreme” in order to reveal the concept of political justice as an aporia

Au cours du developpement postnatal du cortex visuel primaire de callithrix jacchus, l'evolution de la distribution laminaire de differents marqueurs de plasticite neuronaux, map2, gap43, recepteurs au glutamate et recepteurs au gaba, a ete apprehendee par immunohistochimie. Ainsi une cartographie neurochimique des differentes couches du cortex visuel a pu etre elaboree. L'analyse developpementale de ces differents marqueurs de plasticite a permis de mettre en evidence une difference de maturite et de plasticite entre le systeme magno- et parvo-cellulaire. L'effet d'une privation monoculaire a ete analyse sur la distribution de ces memes marqueurs, et sur un module cortical specifique du cortex visuel, les colonnes de dominance oculaire. Ces experiences ont revele que la presence des recepteurs nmdar1, ampa et map2 est dependante de l'activite visuelle dans la couche ivc, receptrice des afferences thalamiques. L'existence d'une periode limitee dans le developpement postnatal precoce, pendant laquelle la presence des recepteurs nmdar1 est dependante de l'experience visuelle suggere que l'organisation des afferences thalamiques en colonnes de dominance oculaire, visualisee en parallele par marquage transneuronal, repose sur des mecanismes de type ltp.

Le but de ce travail est d'identifier l'effet de certaines caractéristiques liée aux individus et aux paradigmes expérimentaux sur l'organisation inter-hémisphérique (spécialisation hémisphérique) et intra-hémisphérique (cartographie fonctionnelle) du langage, (a) en condition physiologique chez les sujets sains et (b) en condition pathologique chez des patients présentant une épilepsie focale et pharmaco-résistante. Pour aborder cette question, une approche méthodologique expérimentale pluridisciplinaire a été utilisée. Plus spécifiquement nous avons évalué l'effet des variables inter-individuelles (sexe, préférence manuelle, et caractéristiques pathologiques) et intra-individuelles (opération linguistique, tâche, type de stimuli) sur l'organisation cérébrale du langage. L'un des objectifs de ce travail est de corroborer les données issues de différentes méthodes pour mettre en place un modèle de représentation et de réorganisation langagière, en fonction des facteurs considérés. Un second objectif de ce travail est de proposer aux cliniciens des outils permettant de quantifier la spécialisation hémisphérique chez les patients épileptiques. Nos résultats chez les sujets sains mettent en évidence une interaction entre les variables inter- et intra-individuelles sur le degré de spécialisation hémisphérique et sur la cartographie fonctionnelle du langage. Chez les patients épileptiques, nos résultats préliminaires permettent de mettre en relation les patterns de réorganisation cérébrale et les variables évaluées. L'ensemble de nos résultats montre que la neuropsychologie cognitive et la neuroimagerie fonctionnelle apportent des informations complémentaires nous permettant une meilleure compréhension des mécanismes d'organisation et réorganisation cérébrale. Mots clés : langage, spécialisation, hémisphère, champ visuel divisé, IRMf, phonologie, sémantique, prosodie, sexe, sain, épileptique, plasticité, réorganisation.

Le but de ce travail est d'identifier l'effet de certaines caractéristiques liée aux individus et aux paradigmes expérimentaux sur l'organisation inter-hémisphérique (spécialisation hémisphérique) et intra-hémisphérique (cartographie fonctionnelle) du langage, (a) en condition physiologique chez les sujets sains et (b) en condition pathologique chez des patients présentant une épilepsie focale et pharmaco-résistante. Pour aborder cette question, une approche méthodologique expérimentale pluridisciplinaire a été utilisée. Plus spécifiquement nous avons évalué l'effet des variables inter-individuelles (sexe, préférence manuelle, et caractéristiques pathologiques) et intra-individuelles (opération linguistique, tâche, type de stimuli) sur l'organisation cérébrale du langage. L'un des objectifs de ce travail est de corroborer les données issues de différentes méthodes pour mettre en place un modèle de représentation et de réorganisation langagière, en fonction des facteurs considérés. Un second objectif de ce travail est de proposer aux cliniciens des outils permettant de quantifier la spécialisation hémisphérique chez les patients épileptiques. Nos résultats chez les sujets sains mettent en évidence une interaction entre les variables inter- et intra-individuelles sur le degré de spécialisation hémisphérique et sur la cartographie fonctionnelle du langage. Chez les patients épileptiques, nos résultats préliminaires permettent de mettre en relation les patterns de réorganisation cérébrale et les variables évaluées. L'ensemble de nos résultats montre que la neuropsychologie cognitive et la neuroimagerie fonctionnelle apportent des informations complémentaires nous permettant une meilleure compréhension des mécanismes d'organisation et réorganisation cérébrale. Mots clés : langage, spécialisation, hémisphère, champ visuel divisé, IRMf, phonologie, sémantique, prosodie, sexe, sain, épileptique, plasticité, réorganisation
The purpose of this PhD research was to identify the effect of several individual and experimental variables on hemispheric specialization and cortical mapping of language in healthy subjects and epileptic patients. The question was addressed by means of a multidisciplinary approach including behavioral, neuropsychological and neurophysiological (fMRI) testing. The main goal of this work was to corroborate data provided from all these methods and to build a model of the representation and reorganization (plasticity) of language according to the considered factors. Moreover, we aimed to provide several practical tools to clinicians for presurgical evaluation of hemispheric specialization in patients with drug-resistant epilepsy. Overall, our results reflect the necessity to use a multidimensional approach composed of complementary techniques and methods, in order to assess cerebral representations in normal and pathological conditions. Key words: language, specialization, hemisphere, divided visual field, fMRI, phonology, semantics, prosody, gender, healthy, epilepsy, plasticity, reorganization

L'activité du bulbe olfactif (BO) de mammifère repose sur divers contrôles : périphérique, central et intrinsèque aux BO, associés à une activité électrophysiologique dans les bandes de fréquence θ (2-10Hz), β (15-30Hz) and γ (30-90Hz). Cependant ces activités résultantes, temporellement stéréotypées restent à comprendre sur les plans biophysiques et fonctionnels. L'implication des synapses dendrodendritiques entre cellules mitrales (CMs, les neurones de projection du BO) et cellules granulaires (CGs, les interneurones locaux) dans ces rythmicités nous a conduits à explorer de façon extensive les différentes propriétés de ces interactions dans la dynamique cellulaire et bulbaire. L'approche computationnelle s'est révélé un outil efficace pour l'étude des mécanismes à ces différents niveaux. Nous avons d'abord montré que l'inhibition shuntante sur les dendrites latérales des CMs pouvait contrôler la stabilité de décharge des CMs. Un tel processus contrôle la synchronisation de l'activité dans le BO, une propriété majeure pour la transmission de l'information aux structures corticales. Ensuite nous avons montré dans un réseau de CMs et CGs que le mode d'activation et les interactions synaptiques contrôlaient la dynamique oscillatoire. Dans le cas d'interactions fortes, l'activité des CMs peut se synchroniser sur chaque cycle d'oscillations qui couvrent plutôt la bande de fréquence β. Enfin, en s'appuyant sur des données expérimentales issues du rat anesthésié, nous avons montré que pendant les oscillations γ du potentiel de champ local, l'activité des CMs pouvaient se phaser par rapport à l'oscillation conduisant à une stabilité des phases et du taux de décharge. Le mécanisme sous-jacent fondé sur des entrées synaptiques faibles oscillantes à la fréquence γ pourrait conduire à un mécanisme d'auto-synchronisation et ainsi expliquer l'émergence de bouffées d'oscillations γ. Les corrélats dynamiques et comportementaux associés aux oscillations γ et β suggèrent que ces activités pourraient être associées à la perception d'ensemble et la segmentation des odeurs, deux des fonctions principales du système olfactif
Mammalian olfactory bulb (OB) activity displays electrophysiological activity in different frequency bands: θ (2-10Hz), β (15-30Hz) and γ (30-90Hz). The resultant stereotypical temporal activities remain to be understood in terms of biophysical dynamics and functionality. We here studied the functional role of dendrodendritic synapses between mitral cells (MC), the output neurons of the OB and granule cells (GC), a type of local interneurons, in these oscillatory regimes. To this end, the computational modeling approaches were employed. We first show that shunting inhibition on the MC lateral dendrite is able to influence the timing of MC discharge. This process could regulate synchrony among MCs, considered an important property of information transmission to OB downstream structures. Second, in a network of MCs and GCs, we showed that synaptic interactions and sensory stimulation can influence oscillatory dynamics. In the case of strong network connectivity, the MCs could robustly synchronize in a β frequency range. Third, using experimental data from anesthetized rat, we showed that during γ local field potential oscillation, the phase of MC spikes could lock with the oscillation leading to some stabilized phases and firing rates. The underlying mechanism, based on weak γ-oscillatory synaptic input and MC intrinsic properties could lead to a self-synchronization process in the bulb and explain the emergence of γ bursts during olfactory stimulation. Dynamical and behavioral correlates of γ and β oscillations suggest they could be associated with perception and segmentation of odors, the two major functions of the olfactory system

L’ingénierie neuromorphique est un nouveau champ disciplinaire en plein essor qui fait appel à des compétences en électronique, mathématiques, informatique et en ingénierie biomorphique dans le but de produire des réseaux de neurones artificiels capables de traiter les informations à la manière du cerveau humain. Ainsi, les systèmes neuromorphiques offrent non seulement des solutions plus performantes et efficientes que les technologies actuelles de traitement de l’information mais permettent également d’envisager le développement de stratégies thérapeutiques inédites dans le cadre de dysfonctionnements cérébraux pathologiques. Le groupe Circuits Systèmes Applications des Micro-ondes (CSAM) de l’Institut d’Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologies (IEMN) dans lequel ces travaux de thèse ont été effectués a contribué à l’émergence de ces systèmes neuromorphiques en développant une boîte à outils complète de neurones et synapses artificiels. Pour intégrer l’ingénierie neuromorphique dans la prise en charge de dysfonctionnements neuronaux pathologiques, il convient d’interfacer les neurones artificiels et les neurones vivants afin d’assurer une communication réelle entre ces différents composants. Dans ce contexte, et en utilisant les outils innovants développés par le groupe CSAM, l’objectif de ce travail de thèse a été de concevoir et réaliser une interface fonctionnelle permettant d’établir une boucle de communication bidirectionnelle entre des neurones artificiels et des neurones vivants. Les neurones artificiels développés par le groupe CSAM sont réalisés en technologie CMOS et capables d’émettre des signaux électriques biomimétiques. Les neurones vivants sont issus de cellules PC12 différenciées. Une première étape de ce travail a consisté à modéliser et à simuler cette interface entre neurones artificiels et vivants ; une deuxième partie de la thèse a été dédiée à la fabrication et à la caractérisation d’interfaces neurobiohybrides, ainsi qu’à la croissance et à la caractérisation de neurones vivants, avant d’étudier leur capacité à communiquer avec des neurones artificiels. Ainsi, un modèle de membrane neuronale représentant un neurone vivant interfacé avec une électrode métallique planaire a été développé. L’exploitation de ce modèle a permis de montrer qu’il est possible de stimuler des neurones vivants en utilisant les signaux biomimétiques issus du modèle de neurones artificiels tout en conservant des tensions d’excitation faibles. L’utilisation de faibles tensions d’excitation permettrait d’améliorer l’efficacité énergétique des systèmes neurobiohybrides intégrant des neurones artificiels et d’amoindrir le risque d’endommager les tissus vivants. Ensuite, le neurobiohybride permettant d’interfacer les neurones vivants et les neurones artificiels a été conçu et réalisé. Une caractérisation expérimentale de cette interface a permis de valider l’approche consistant à exciter un neurone vivant au travers d’une électrode métallique planaire. Enfin, des cellules neuronales vivantes issues de cellules PC-12 ont été cultivées et différenciées dans les neurobiohybrides. Une preuve expérimentale de la capacité des signaux électriques biomimétiques produits par les neurones artificiels a ainsi pu être apportée par la technique d’imagerie calcique. En conclusion, les travaux présentés dans ce manuscrit établissent clairement la preuve de concept de l’excitation de neurones vivants par un signal biomimétique dans nos conditions expérimentales et étayent ainsi la première partie de la boucle de communication bidirectionnelle entre neurones artificiels et neurones vivants
Neuromorphic engineering is an exciting emerging new field, which combines skills in electronics, mathematics, computer sciences and biomorphic engineering with the aim of developing artificial neuronal networks capable of reproducing the brain’s data processing. Thus, neuromorphic systems not only offer more effective and energy efficient solutions than current data processing technologies, but also set the bases for developing novel original therapeutic strategies in the context of pathological brain dysfunctions. The research group Circuits Systèmes Applications des Micro-ondes (CSAM) of the Institute for Electronics, Microelectronics and Nanotechnologies (IEMN) in Lille, in which this thesis work was carried out, has contributed to the generation of such neuromorphic systems by developing a toolbox constituted of artificial neurons and synapses. In order to implement neuromorphic engineering in the therapeutic arsenal for treating neurologic disorders, we need to interface living and artificial neurons to ensure real communication between these different components. In this context and using the original tools developed by the CSAM group, the main goal of this thesis work was to design and produce a functional interface allowing a bidirectional communication loop to be established between living and artificial neurons. These artificial neurons have been developed by the CSAM group using CMOS technology and are able to emit biomimetic electrical signals. Living neurons were obtained from differentiated PC-12 cells. A first step in this work consisted in modeling and simulating this interface between artificial and living neurons; a second part of the thesis was dedicated to the fabrication and characterization of neurobiohybrid interfaces, and to the growth and characterization of living neurons before studying their capacities to communicate with artificial neurons. First, a model of neuronal membrane representing a living neuron interfaced with a metallic planar electrode has been developed. We thus showed that it is possible to excite neurons using biomimetic signals produced by artificial neurons while maintaining a low excitation voltage. Low voltage excitation would improve energy efficiency of neurobiohybrid systems integrating artificial neurons and reduce the impact of harmful electrical signals on living neurons. Then, the neurobiohybrid interfacing living and artificial neurons has been designed and produced. The results obtained by experimental characterization of this interface validate the approach consisting in exciting living neurons through a metallic planar electrode. Finally, living neurons from PC-12 cells were grown and differentiated directly onto neurobiohybrids. Then, an experimental proof of the ability of biomimetic electrical signals to excite living neurons was obtained using calcium imaging. To conclude, the work presented in this manuscript clearly establishes a proof of concept for the excitation of living neurons using a biomimetic signal in our experimental conditions and thus substantiates the first part of the bidirectional communication loop between artificial neurons and living neurons

Les effets, a court et a plus long terme, du cadmium sur les stades juveniles (civelles et anguillettes) de l'anguille europeenne anguilla anguilla ont ete analyses experimentalement du point de vue structural et fonctionnel. Dans un premier temps, l'analyse des phenomenes de bioaccumulation du metal dans les tissus a permis de preciser les mecanismes de penetration et d'accumulation du metal dans l'organisme. Il a ete montre que l'intestin et le tegument, proteges par d'importantes secretions muqueuses, constituent des barrieres difficilement franchies par le metal et ne presentent aucune alteration structurales apres contamination par le cadmium. La branchie, principal site de penetration du cadmium dans l'organisme, montre des perturbations structurales et fonctionnelles (osmoregulation) precoces et graves. Cependant, les lesions observees sont reversibles. En revanche, le foie, du fait de l'accumulation du metal dans les tissus hepatiques, presente des alterations structurales plus tardives mais irreversibles. En outre, l'intoxication par le benzo(a)pyrene d'anguillettes prealablement contaminees par le cadmium a permis la mise en evidence d'une action toxique synergique de ces deux polluants, tant du point de vue des alterations structurales (foie, intestin) que des perturbations metaboliques (induction des activites de biotransformation impliquees dans le metabolisme du benzo(a)pyrene

Nous proposons un protocole expérimental alliant une période d'amorçage avec des stimuli en présentation unique pour étudier l'implication des cortex visuels associatifs dans la perception de stimuli linguistiques élémentaires. Pour cela, 2 sets de stimuli sont utilisés, l'un linguistique (des lettres uniques), l'autre non-linguistique (des figures géométriques simples) et un stimulus ambigu (le " O "), qui, sous les mêmes caractéristiques physiques, peut être interprété soit comme une lettre soit comme une figure géométrique. Une première étude a été menée en IRM fonctionnelle événementielle. Une analyse de groupe puis deux analyses à partir des données individuelles (l'une fondée sur l'étendue des activations, l'autre sur l'intensité du signal) ont montré une spécialisation du cortex occipito-temporal gauche dans le traitement des graphèmes. .
We propose an experimental design based on a priming paradigm with single visual stimuli to study the role of extrastriate cortex in the perceptual processing of simple linguistic stimuli. We used two sets of stimuli, a linguistic one that consisted of single letters, and a non-linguistic one that consisted of familiar geometric figures; in addition, the ambiguous stimulus "O", which could be categorized either as a letter or as a familiar geometric figure, was primed by both categorical sets. A first study was conducted with an event-related fMRI protocol. The group analysis and the individual analysis on both the extend and intensity of activations showed that the left occipito-temporal cortex was specifically involved in grapheme processing. .

Nous avons étudié la spécialisation hémisphérique (SH) de l’attention spatiale et ses facteurs de variabilité à partir d’une tâche de jugement de bissection de ligne. Dans une première partie de ce travail, nous avons calculé des indices de biais attentionnel qui sont des marqueurs pertinents de la SH de l’attention spatiale. En effet, ces derniers étaient en faveur de la pseudonégligence, un phénomène souvent interprété comme la manifestation comportementale de cette SH. Ces indices présentant une grande variabilité, tant dans leur direction que leur magnitude, nous avons cherché à caractériser des facteurs susceptibles d’être associés à cette variabilité. Dans une population de 303 sujets sains (dont 153 gauchers), nous avons montré que la pseudonégligence était associée à la force de la préférence manuelle, au genre, à l’asymétrie de l’habileté manuelle et au volume de la partie postérieure du corps calleux. Dans une seconde partie, nous avons étudié en IRMf les bases neurales de cette SH et avons mis en évidence que le jugement de bissection de ligne s’appuyait sur un réseau attentionnel occipito-pariéto-frontal asymétrique droit. L’utilisation conjointe d’indices de latéralisation hémisphérique fonctionnelle (ILFH) a fourni une mesure globale de la SH de l’attention spatiale. Ainsi, nous avons été en mesure de mettre en évidence que l’augmentation de la pseudonégligence était associée à une plus forte latéralisation fonctionnelle hémisphérique droite de l’attention spatiale. De plus, nos résultats ont montré que l’asymétrie de l’habileté manuelle, en interaction avec la pseudonégligence, constituait aussi un facteur de variabilité de la SH de l’attention spatiale
Using a line bisection judgment task, we studied the hemispheric specialization (HS) for spatial attention and its factors of variability. In first part of this work, we computed indices of attentional bias, which are relevant markers of the HS for spatial attention. These indices revealed the existence of pseudoneglect, a phenomenon considered as the behavioural manifestation of HS. Given that attentional biases exhibited variability in both direction and magnitude, we investigated factors that might be associated to this variability. Based on a population of 303 healthy volunteers (including 153 left-handers), we showed that pseudoneglect was associated with manual preference strength, gender, asymmetry of manual skill and volume of the posterior part of the corpus callosum. In the second part of this work, we studied using fMRI the neural bases of this HS and showed that line bisection judgment involved a rightward asymmetric occipito-parieto-frontal network. By using hemispheric functional lateralization indices (HFLI) that offer a global measure of HS for spatial attention, we showed that an increase of pseudoneglect was associated with a stronger hemispheric rightward functional lateralization for spatial attention. Moreover, we also showed that asymmetry of manual that asymmetry of manual skill that interacted with pseudoneglect was also associated with HS for spatial attention

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au traitement des contours illusoires au sein du système visuel. Nous avons, en particulier, cherché à vérifier si les aires visuelles de bas niveau sont impliquées lors de la perception de contours illusoires. A cet effet, nous avons développé des paradigmes irmf originaux utilisant des contours illusoires de type kanizsa. Dans un premier paradigme, de type bloc, nous avons exploité le mouvement de contours illusoires. Des premières expériences nous ont montré une implication des aires v1/v2, non-différenciées. Dans une seconde série d'expériences, en utilisant également des techniques irmf de délinéation des aires v1 et v2, nous avons pu clairement identifier une activation significative de l'aire v1. Parallèlement, des activations ont été obtenues dans les aires mt+ et los/ko. Les activations dans l'aire v1 ont été nettement plus significatives en présence qu'en absence de mouvement, suggérant une possible contribution d'effets de contre-réaction (mt+$$v1). Nous avons voulu vérifier, en une seconde étape, si des contours illusoires présentés à excentricité variable induisent des réponses le long de la scissure calcarine selon la représentation retinotopique de v1. A cette fin, nous avons mis au point un second paradigme, de type fourier. Les propriétés de phase des réponses fonctionnelles obtenues le long de la scissure calcarine semblent bien en accord avec les propriétés retinotopiques de v1. Ces expériences nous ont donc fourni des arguments cohérents en faveur de l'implication de v1 dans la perception de contours illusoires.

Ce travail concerne l'etude du tentacule oculaire de l'escargot helix aspersa et des substances immunologiquement apparentees a la met-enkephaline revelees dans ses cellules collaires et dans deux autres organes impliques dans le controle de la reproduction: le collier nerveux et la gonade. Une etude ultrastructurale et immunocytochimique a ete realisee au niveau des cellules collaires qui apparaissent comme des cellules glandulaires dont la fonction se rapporterait aux mouvements tentaculaires. Chez de jeunes escargots, des experiences de tentaculectomie, avec ou sans cerebrotomie unilaterale, montrent que la regeneration tentaculaire peut se faire en l'absence de celle du ganglion correspondant, suggerant la conservation des potentialites embryogeniques de l'epiderme; cependant, l'influence de facteurs neurotrophiques ganglionnaires est indispensable au retablissement des connexions nerveuses. La technique de culture organotypique in vitro utilisee pour comparer l'effet d'extraits tentaculaires et celui de la met-enkephaline de synthese sur des explants gonadiques revele un effet inhibiteur des premiers sur la multiplication spermatogoniale, mais aucun effet significatif de la seconde. Les resultats des dosages radioimmunologiques de met-enkephaline dans des extraits de colliers nerveux, de gonades et de tentacules s'accordent avec ceux obtenus a l'issue de l'hybridation in situ realisee sur ces memes organes avec une sonde d'adn complementaire de l'arnm d'une partie de la proenkephaline: malgre leur immunoreactivite, les cellules collaires ne contiennent pas de substances proches de ce peptide, tandis qu'une (des) substance(s) fortement apparentee(s) semble(nt) etre synthetisee(s) au niveau des deux autres organes. Dans l'espoir de purifier cette substance, deux techniques ont ete utilisees: la biologie moleculaire (clonage) et la biochimie, cette deuxieme voie d'approche s'etant revelee la plus encourageante. Ces experiences ont ouvert la voie pour de futures investigations

Comparaison de la commande centrale de la decharge electrique, de frequence irreguliere, de gnathonemus petersii avec celle de la decharge, de frequence reguliere, d'eigenmannia. Des techniques d'electrophysiologie, de marquage intracellulaire, de microscopie optique et electronique et d'immunohistochimie ont ete associees

Les objectifs de ce programme de recherche étaient, d’une part, d’apporter une compréhension critique des techniques non-invasives utilisées dans la localisation et/ou la latéralisation des aires langagières et mnésiques en tenant compte de leurs avantages, de leurs limites propres ainsi que de leur pertinence dans un contexte clinique. D’autre part, d’approfondir notre compréhension de l’organisation cérébrale langagière auprès d’une population de sujets ayant une agénésie du corps calleux en utilisant un protocole de neuroimagerie. Afin de répondre à notre premier objectif, une revue critique de la littérature des méthodes de neuroimagerie utilisées pour la latéralisation et la localisation des aires cérébrales sous-tendant le traitement langagier et mnésique dans le contexte du bilan préchirurgical des patients épileptiques a été effectuée. Ce travail a permis d’identifier que certaines de ces nouvelles techniques et plus spécialement leur combinaison, montrent un potentiel réel dans ce contexte clinique. Cette recherche a également permis de mettre en lumière que ces méthodes ont encore un grand besoin d’être raffinées et standardisées avant d’être utilisées comme remplacement au test à l’amobarbital intracarotidien dans un contexte clinique sécuritaire. Afin de répondre à notre deuxième objectif, nous avons exploré les patrons de latéralisation du langage auprès de six sujets acalleux en utilisant un protocle d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Les résultats indiquent que les individus ayant une agénésie du corps calleux montrent un patron d’activation cérébrale tout aussi latéralisé que nos deux groupes contrôles (QI apparié et QI élevé) lors du traitement du langage réceptif. Les sujets ayant une agénésie du corps calleux montrent également un patron de latéralisation comparable à leur groupe contrôle apparié pour le QI pour la tâche de langage expressif. Lorsque l’on compare les sujets ayant une agénésie du corps calleux au groupe contrôle de QI élevé, ces derniers montrent une latéralisation moins marquée uniquement pour la région frontale lors de la tâche de langage expressif. En conclusion, les résultats de cette étude ne supportent pas l’affirmation que le corps calleux jouerait un rôle inhibiteur essentiel afin de permettre un développement normal de la latéralisation hémisphérique pour le langage.
The goals of this research program were, on the one end, to bring a critical understanding of the non invasive techniques used for the localisation and lateralisation of language and memory functions taking into account their respective advantages, limits and relevance in a patient care context. On the other end, we wanted to deepen our understanding of cerebral language organization in the context of the study of acallosal subjects. To meet our first objective, we performed a comprehensive review of the litterature of neuroimaging methods used in language and memory lateralisation and localisation in the context of presurgical assessment of epileptic patients. In this work, we pointed out that some of these new methodologies and moreover their combinations show an interesting potential for the use in a clinical context. We also pointed out that these methods still need to be refined and standardised before replacing the intracarotid amobarbital test in a safe clinical setting. To meet our second objective, we explored patterns of language lateralization in six individuals with callosal agenesis using a functional magnetic resonance imaging (fMRI) protocol. No differences were found between language lateralization of subjects with agenesis of the corpus callosum and the control groups (High-IQ and IQ-matched) in the receptive speech task. However, for expressive speech, the groups differed with respect to frontal activations, with the acallosal participants showing a more bilateral pattern of activation than the high-IQ participants only. No differences were found in themporal regions. Overall, these results indicate that the corpus callosum is not essential for the establishment of lateralized language functions.