Analysis, modelling and visualisation of spatiotemporal data for urban studies

The proportion of population living in or around cites is more important than ever. Urban sprawl and car dependence have taken over the pedestrian-friendly compact city. Environmental problems like air pollution, land waste or noise, and health problems are the result of this still continuing process. The urban planners have to find solutions to these complex problems, and at the same time insure the economic performance of the city and its surroundings. At the same time, an increasing quantity of socio-economic and environmental data is acquired. In order to get a better understanding of the processes and phenomena taking place in the complex urban environment, these data should be analysed. Numerous methods for modelling and simulating such a system exist and are still under development and can be exploited by the urban geographers for improving our understanding of the urban metabolism. Modern and innovative visualisation techniques help in communicating the results of such models and simulations. This thesis covers several methods for analysis, modelling, simulation and visualisation of problems related to urban geography. The analysis of high dimensional socio-economic data using artificial neural network techniques, especially self-organising maps, is showed using two examples at different scales. The problem of spatiotemporal modelling and data representation is treated and some possible solutions are shown. The simulation of urban dynamics and more specifically the traffic due to commuting to work is illustrated using multi-agent micro-simulation techniques. A section on visualisation methods presents cartograms for transforming the geographic space into a feature space, and the distance circle map, a centre-based map representation particularly useful for urban agglomerations. Some issues on the importance of scale in urban analysis and clustering of urban phenomena are exposed. A new approach on how to define urban areas at different scales is developed, and the link with percolation theory established. Fractal statistics, especially the lacunarity measure, and scale laws are used for characterising urban clusters. In a last section, the population evolution is modelled using a model close to the well-established gravity model. The work covers quite a wide range of methods useful in urban geography. Methods should still be developed further and at the same time find their way into the daily work and decision process of urban planners. La part de personnes vivant dans une région urbaine est plus élevé que jamais et continue à croître. L'étalement urbain et la dépendance automobile ont supplanté la ville compacte adaptée aux piétons. La pollution de l'air, le gaspillage du sol, le bruit, et des problèmes de santé pour les habitants en sont la conséquence. Les urbanistes doivent trouver, ensemble avec toute la société, des solutions à ces problèmes complexes. En même temps, il faut assurer la performance économique de la ville et de sa région. Actuellement, une quantité grandissante de données socio-économiques et environnementales est récoltée. Pour mieux comprendre les processus et phénomènes du système complexe "ville", ces données doivent être traitées et analysées. Des nombreuses méthodes pour modéliser et simuler un tel système existent et sont continuellement en développement. Elles peuvent être exploitées par le géographe urbain pour améliorer sa connaissance du métabolisme urbain. Des techniques modernes et innovatrices de visualisation aident dans la communication des résultats de tels modèles et simulations. Cette thèse décrit plusieurs méthodes permettant d'analyser, de modéliser, de simuler et de visualiser des phénomènes urbains. L'analyse de données socio-économiques à très haute dimension à l'aide de réseaux de neurones artificiels, notamment des cartes auto-organisatrices, est montré à travers deux exemples aux échelles différentes. Le problème de modélisation spatio-temporelle et de représentation des données est discuté et quelques ébauches de solutions esquissées. La simulation de la dynamique urbaine, et plus spécifiquement du trafic automobile engendré par les pendulaires est illustrée à l'aide d'une simulation multi-agents. Une section sur les méthodes de visualisation montre des cartes en anamorphoses permettant de transformer l'espace géographique en espace fonctionnel. Un autre type de carte, les cartes circulaires, est présenté. Ce type de carte est particulièrement utile pour les agglomérations urbaines. Quelques questions liées à l'importance de l'échelle dans l'analyse urbaine sont également discutées. Une nouvelle approche pour définir des clusters urbains à des échelles différentes est développée, et le lien avec la théorie de la percolation est établi. Des statistiques fractales, notamment la lacunarité, sont utilisées pour caractériser ces clusters urbains. L'évolution de la population est modélisée à l'aide d'un modèle proche du modèle gravitaire bien connu. Le travail couvre une large panoplie de méthodes utiles en géographie urbaine. Toutefois, il est toujours nécessaire de développer plus loin ces méthodes et en même temps, elles doivent trouver leur chemin dans la vie quotidienne des urbanistes et planificateurs.

PROBLEMATIQUE DE LA CULTURE EN MEDECINE DE FAMILLE, UNE APPROCHE CENTREE SUR LE PATIENT

Problématique : En réaction à l'émergence de société plurielle, la communauté médicale a mis en place des outils de prise en charge de l'altérité. Cependant, la culture, issue notamment des origines, des croyances et des expériences est unique à chaque patient et lui sert à appréhender la maladie. Ce pourquoi, les outils de prise en compte de la culture, et de valorisation du patient, peuvent être potentiellement étendus à tous. Objectifs : Déterminer la place de la culture en médecine de famille, les enjeux qui en dépendent et la pertinence de l'utilisation des compétences transculturelles avec tous les patients. Perfectionner ces compétences dans le but de créer un modèle bio-psycho-socio-culturel améliorant la communication et la compréhension entre patients et thérapeutes. Méthodologie : Réalisation d'une revue de la littérature en déterminant comment la culture est intégrée à la médecine sous forme de savoir théorique. Réalisation d'une recherche qualitative de type exploratoire sur la base d'entretiens enregistrés auprès de 7 médecins de famille romands, pour montrer comment la notion de culture est intégrée en pratique. Comparaison entre médecine transculturelle et approche pratique de terrain. Résultats : La culture influe sur toutes les étapes de la consultation. La pratique des médecins est influencée par leur conception de la culture. La construction commune d'une représentation de la maladie, basée sur les conceptions du patient, améliore la collaboration thérapeutique. Les compétences cliniques transculturelles actuelles semblent être applicables à tous, mais nécessitent un léger développement en intégrant l'expérience pratique quotidienne de la médecine de famille. Conclusion : L'utilisation des compétences cliniques transculturelles (savoir, savoir-faire, savoir-être) avec tous les patients est réalisable et peut être affinée d'une quatrième compétence le savoir- percevoir : capacité d'être alerte et réceptif à toute subtilité culturelle qui ressurgit de l'interaction.

Du sens du jeu à la raison d'agir : comment est-ce qu'un enfant apprend le sens des mots à partir de mots dont il ne comprend pas le sens ?

Du sens du jeu à la raison d'agirComment est-ce qu'un enfant apprend le sens des mots à partir de mots dont il ne comprend pas le sens ?La thèse « Du sens du jeu à la raison» défend une conception de l'acquisition du langage chez l'enfant. Inspirée de la philosophie de Wittgenstein, elle conteste une représentation empiriste qui voudrait que l'enfant apprenne d'abord la signification des mots dans son expérience prélinguistique du monde pour ensuite associer des noms à des objets - qu'ils soient internes ou qu'ils soient externes - pour revendiquer une représentation profondément anthropologique : celle-ci veut que l'enfant apprenne à parler dans des jeux verbaux dans lesquels il fait usage des mots qu'il hérite d'un mode de vie particulier.«Il ne s'agit pas d'expliquer un jeu de langage par nos expériences vécues, mais de constater un jeu de langage» (Wittgenstein, Recherches philosophiques, Gallimard, Paris, §655).La méthode de recherche est aussi originale. Elle ne se veut pas empirique, mais grammaticale. Il s'agit au moyen d'une série d'exemples - des vidéos d'enfants qui apprennent à parler - de proposer une représentation synoptique de nos usages ordinaires du langage comme «dire maman ou papa», «reconnaître une couleur», «dire aïe!»,. La description de ces jeux de langage n'a pas pour but de nous faire découvrir quelque chose de nouveau, mais de nous faire voir ce que nous avons constamment sous les yeux et qui reste inaperçu. La méthode vise donc une certaine éducation du regard.Ce retour aux jeux de langage de ceux qui apprennent à parler permet de mieux comprendre les possibilités de notre langage et contribue à nous en faire voir les impossibilités. C'est un combat contre les fausses images que nous nous faisons de notre langage, qui nous empêchent de voir le réel usage que nous faisons de nos propres mots.Pour peu que l'on s'accorde avec Wittgenstein pour considérer comme purement mythique la conception de la signification comme quelque chose qui serait associé au mot, on est alors amené à voir autrement - dans l'ordre - nos concepts d'apprentissage, de compréhension et de sujet parlant. En suivant ces étapes, différents types de descriptions (sous forme de texte, de transcription d'interactions, d'images au format de bande dessinée, de vidéos sur DVD en annexe de la thèse) se chevauchent vous invitant à voir autrement comment un enfant apprend le sens des mots à partir de mots dont il ne comprend pas le sens en évoluant progressivement du «sens du jeu à la raison d'agir».

Le diable et l'artiste : la littérature et la peinture symbolistes en Russie

Le diable et l'artiste est une plongée dans l'atmosphère «démoniaque » qui régnait en Russie au passage du dix-neuvième au vingtième siècle. Au moment où la Russie, tout comme l'Europe, connaît un vif engouement pour l'ésotérisme, l'occultisme et la théosophie, les écrivains et les artistes s'emparent de la figure diabolique et l'adaptent à leur époque. Après le diable grandiose et solitaire de la période romantique, les symbolistes transforment et stylisent ce personnage, l'incarnant en de, multiples avatars, tantôt majestueux, tantôt petits et mesquins. Le sentiment apocalyptique qui imprègne le tournant du siècle, bientôt confirmé par les bouleversements socio-historiques, renforce encore le mysticisme des artistes et des écrivains, qui invoquent la présence du démon pour mieux comprendre le monde. Dans cet ouvrage, Fanny Mossière montre que la représentation symboliste du diable se caractérise par un «brouillage », un flou, une indétermination : toujours ambigu, insaisissable, «autre », le démon est difficile à percevoir. C'est le cas dans deux romans essentiels pour la période symboliste, L'ange de feu de Valerij Brjusov et Un démon de petite envergure de Fedor Sologub, qui mettent respectivement en scène le personnage mi-angélique mi-démoniaque de Madiel', et nedotykomka, démon informe et inquiétant. Le Maître et Marguerite de Mihail Bulgakov, plus tardif, s'inscrit dans la lignée du mouvement artistique et esthétique symboliste, tant au niveau stylistique que pour sa démonologie débridée. Enfin, une étude de l'oeuvre picturale de Mihail Vrubel', et plus particulièrement de son Démon, complète ce «portrait du diable » à l'orée du vingtième siècle.

Peuples et préjugés chez Dion de Pruse et Lucien de Samosate

À l'époque classique, la notion d'identité grecque s'est constituée par rapport à celle de « barbare ». Qu'en est-il dans les deux premiers siècles de l'Empire, où la diffusion de l'hellénisme est notamment le fait de sophistes grecs d'Asie Mineure, au sein d'un Empire caractérisé par la diversité ethnique, culturelle, religieuse et linguistique, et qui prône une politique d'intégration ? Le sophiste Dion de Pruse et l'écrivain Lucien de Samosate sont deux représentants de cet hellénisme impérial qui n'étaient pas des Grecs de Grèce propre, avaient beaucoup voyagé et éprouvé des déceptions dans leurs rapports avec le pouvoir romain. Cette étude compare leur réception et leurs usages des préjugés et des modèles grecs traditionnels, ainsi que leur représentation des notions d'altérité et de barbarie. Dion et Lucien diffusent, sous des aspects différents, un hellénisme qui est construit par rapport à la grécité classique et aux préjugés archétypaux que celle-ci transmettait.

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En Suisse, un peu moins de 5 % de la population se déclarent musulmans. Originaires pour la majeure partie des grandes vagues migratoires de la fin du XXe siècle, les musulmans helvétiques sont le plus souvent identifiés individuellement. Ce livre présente la réalité institutionnelle et peu connue de l'islam en Suisse à partir de plusieurs enquêtes menées sur la manière dont il s'organise. Sa présence est très diversifiée selon les contextes cantonaux différents et les origines culturelles bien contrastées d'un musulman des Balkans, du Maghreb ou de la Turquie. Ces recherches menées par des sociologues et des politologues dessinent une mosaïque qui montre à partir de l'islam pratiquant et confessant qu'il ne peut être réduit aux formes conservatrices et violentes que certains considèrent comme la traduction obligée de toute posture musulmane. Cet ouvrage propose un portrait contrasté de l'islam en Suisse avec, d'une part, des ensembles qui tentent d'organiser légitimement leur culte et de maintenir leur héritage religieux et, d'autre part, des défis déterminants à relever pour l'intégration des fidèles, comme les liens avec le pays d'origine, l'indépendance financière des mosquées ou les questions relatives aux revendications religieuses ou culturelles de l'identité musulmane. A partir de la réalité musulmane, ce livre expose toute l'ambiguïté de nos sociétés « tolérantes » et « ouvertes », mais démunies et contradictoires face à l'émergence récente de la pluralité religieuse.

Jouer au théâtre. Le rythme de l'expression

Qu'est-ce qui se joue entre des personnes qui écrivent un même livre, entre un maître et des élèves, entre un élève et ses maîtres, entre un dispositif et une performance, entre les joueurs d'une pièce de théâtre, entre les acteurs d'une photographie ? En explorant chacune de ces questions, ce livre est tout à la fois une manière de jouer et de répondre collectivement à la question : comment s'accorde-t-on quand on joue ? Lorsque des acteurs singuliers font quelque chose ensemble, ils ne font pas tous exactement la même chose. On cherche un accord pratique : on se donne la réplique.

Sleeping Beauty in Chelmno: Jane Yolen's Briar Rose or Breaking the Spell of Silence

AbstractThis article analyses Jane Yolen's Briar Rose (1992) from the perspective of trauma studies as a novelistic transposition of "Sleeping Beauty" in the context of the Holocaust. It argues that the fairy tale fulfils a psychological and even existential role for the fictional survivor of the extermination camp, but also a pedagogical, moral and political one through the figure of the cowitness central to the economy of the novel. Through Becca's recovery of the biographical elements underlying her grandmother's retelling of the story, Yolen shows how the fairy tale can serve to communicate traumatic personal memories and transmit collective cultural knowledge to counter the disappearance of first-hand witnesses.RésuméCet article analyse le recours au conte de fées dans un roman récent de Jane Yolen, Briar Rose, qui transpose le conte de La Belle au bois dormant dans le contexte de l'Holocauste. A partir des études sur le traumatisme (trauma studies), il montre comment le conte de fées remplit plusieurs rôles: psychologique voire existentiel pour la survivante du camp, mais aussi didactique, politique et moral à travers la figure du co-témoin placée au coeur du dispositif narratif. Yolen fait ainsi appel à deux genres pédagogiques, le conte et la literature de jeunesse sur l'Holocauste comme outils pédagogiques permettant la transmission d'une mémoire individuelle et collective qui problématise la question épineuse de la représentation de l'Holocauste et de la fictionnalisation de l'histoire qui accompagne la disparition des témoins directs.

Processus de reconnaissance et d'identification de personnes décédées

Recognition and identification processes for deceased persons. Determining the identity of deceased persons is a routine task performed essentially by police departments and forensic experts. This thesis highlights the processes necessary for the proper and transparent determination of the civil identities of deceased persons. The identity of a person is defined as the establishment of a link between that person ("the source") and information pertaining to the same individual ("identifiers"). Various identity forms could emerge, depending on the nature of the identifiers. There are two distinct types of identity, namely civil identity and biological identity. The paper examines four processes: identification by witnesses (the recognition process) and comparisons of fingerprints, dental data and DNA profiles (the identification processes). During the recognition process, the memory function is examined and helps to clarify circumstances that may give rise to errors. To make the process more rigorous, a body presentation procedure is proposed to investigators. Before examining the other processes, three general concepts specific to forensic science are considered with regard to the identification of a deceased person, namely, matter divisibility (Inman and Rudin), transfer (Locard) and uniqueness (Kirk). These concepts can be applied to the task at hand, although some require a slightly broader scope of application. A cross comparison of common forensic fields and the identification of deceased persons reveals certain differences, including 1 - reverse positioning of the source (i.e. the source is not sought from traces, but rather the identifiers are obtained from the source); 2 - the need for civil identity determination in addition to the individualisation stage; and 3 - a more restricted population (closed set), rather than an open one. For fingerprints, dental and DNA data, intravariability and intervariability are examined, as well as changes in these post mortem (PM) identifiers. Ante-mortem identifiers (AM) are located and AM-PM comparisons made. For DNA, it has been shown that direct identifiers (taken from a person whose civil identity has been alleged) tend to lead to determining civil identity whereas indirect identifiers (obtained from a close relative) direct towards a determination of biological identity. For each process, a Bayesian model is presented which includes sources of uncertainty deemed to be relevant. The results of the different processes combine to structure and summarise an overall outcome and a methodology. The modelling of dental data presents a specific difficulty with respect to intravariability, which in itself is not quantifiable. The concept of "validity" is, therefore, suggested as a possible solution to the problem. Validity uses various parameters that have an acknowledged impact on teeth intravariability. In cases where identifying deceased persons proves to be extremely difficult due to the limited discrimination of certain procedures, the use of a Bayesian approach is of great value in bringing a transparent and synthetic value. RESUME : Titre: Processus de reconnaissance et d'identification de personnes décédées. L'individualisation de personnes décédées est une tâche courante partagée principalement par des services de police, des odontologues et des laboratoires de génétique. L'objectif de cette recherche est de présenter des processus pour déterminer valablement, avec une incertitude maîtrisée, les identités civiles de personnes décédées. La notion d'identité est examinée en premier lieu. L'identité d'une personne est définie comme l'établissement d'un lien entre cette personne et des informations la concernant. Les informations en question sont désignées par le terme d'identifiants. Deux formes distinctes d'identité sont retenues: l'identité civile et l'identité biologique. Quatre processus principaux sont examinés: celui du témoignage et ceux impliquant les comparaisons d'empreintes digitales, de données dentaires et de profils d'ADN. Concernant le processus de reconnaissance, le mode de fonctionnement de la mémoire est examiné, démarche qui permet de désigner les paramètres pouvant conduire à des erreurs. Dans le but d'apporter un cadre rigoureux à ce processus, une procédure de présentation d'un corps est proposée à l'intention des enquêteurs. Avant d'entreprendre l'examen des autres processus, les concepts généraux propres aux domaines forensiques sont examinés sous l'angle particulier de l'identification de personnes décédées: la divisibilité de la matière (Inman et Rudin), le transfert (Locard) et l'unicité (Kirk). Il est constaté que ces concepts peuvent être appliqués, certains nécessitant toutefois un léger élargissement de leurs principes. Une comparaison croisée entre les domaines forensiques habituels et l'identification de personnes décédées montre des différences telles qu'un positionnement inversé de la source (la source n'est plus à rechercher en partant de traces, mais ce sont des identifiants qui sont recherchés en partant de la source), la nécessité de devoir déterminer une identité civile en plus de procéder à une individualisation ou encore une population d'intérêt limitée plutôt qu'ouverte. Pour les empreintes digitales, les dents et l'ADN, l'intra puis l'inter-variabilité sont examinées, de même que leurs modifications post-mortem (PM), la localisation des identifiants ante-mortem (AM) et les comparaisons AM-PM. Pour l'ADN, il est démontré que les identifiants directs (provenant de la personne dont l'identité civile est supposée) tendent à déterminer une identité civile alors que les identifiants indirects (provenant d'un proche parent) tendent à déterminer une identité biologique. Puis une synthèse des résultats provenant des différents processus est réalisée grâce à des modélisations bayesiennes. Pour chaque processus, une modélisation est présentée, modélisation intégrant les paramètres reconnus comme pertinents. À ce stade, une difficulté apparaît: celle de quantifier l'intra-variabilité dentaire pour laquelle il n'existe pas de règle précise. La solution préconisée est celle d'intégrer un concept de validité qui intègre divers paramètres ayant un impact connu sur l'intra-variabilité. La possibilité de formuler une valeur de synthèse par l'approche bayesienne s'avère d'une aide précieuse dans des cas très difficiles pour lesquels chacun des processus est limité en termes de potentiel discriminant.

Le couple peint et son spectateur : esthétique de la réception et peinture figurative

Cette thèse s'intéresse à la manière dont la peinture représente le couple, et à la manière dont le spectateur reçoit et interprète cette représentation, les deux aspects du processus étant admis étroitement solidaires l'un de l'autre. Le corpus obéit au principe d'une traversée thématique sélective sur une période qui va de 1880 à la fin du 20e siècle ; il rassemble des oeuvres de peintres de nationalités diverses (Manet, Vuillard, Bonnard, Vallotton, Munch, Schiele, Kirchner, Beckmann, Hopper et Freud, pour citer les principaux). La perspective méthodologique, définie dans l'introduction du travail, est centrée sur la réception des oeuvres, sous l'angle phénoménologique et herméneutique prioritairement. La première partie développe une approche en lien avec la littérature, où le motif du couple est omniprésent, à partir de l'hypothèse selon laquelle cette parenté intervient dans la réception du thème en peinture ; ce dont résulte fréquemment un déploiement du potentiel narratif de l'image, dont la notion de scénario permet de rendre compte. La deuxième partie se concentre sur le discours pictural en tant que tel, sur les moyens dont la peinture dispose pour faire sens en préparant la lecture à venir, et donc corollairement sur les spécificités de la réception picturale pour la catégorie considérée, soit la peinture de genre. L'attention est portée sur la réception en tant que processus, perceptif et réflexif à la fois, par lequel le spectateur trouve accès à l'oeuvre et développe avec elle une forme de dialogue. La troisième partie explore l'idée élémentaire suivante : représenter un couple, c'est toujours exposer une certaine conception de la relation entre l'homme et la femme. A travers les images du couple créées par quelques peintres majeurs de la première moitié du 20e siècle, on peut suivre l'émergence comme telle de la question du rapport entre les sexes, dont les gender studies ont fait leur objet central. Enfin, une quatrième partie a pour but d'approfondir la question du rapport que nous entretenons avec les représentations figuratives et les modalités de l'implication du spectateur. Y sont envisagés le pouvoir et le fonctionnement référentiels des oeuvres picturales, pour tenter de clarifier le statut des différents modes de compréhension et d'analyse dont nous disposons à leur égard.

Nietzsche et Dionysos essai généalogique de la pensée philosophico-esthétique de Nietzsche

Résumé Avant même son premier écrit, le philologue Nietzsche parle de sa philosophie en termes de « platonisme inversé ». Il se présente par là aux antipodes de Platon et de la pensée initiée par ce dernier. Platon lui-même, Nietzsche le lit comme accomplissement d'une longue tradition inspirée par les Muses - en ce sens "musicale", artistique - à dire la phetsis ou vie tragique (qui sont chez lui le même). Selon elle, la vie réside dans le double mouvement d'éclosion productrice à partir des profondeurs cachées et de retour destructeur dans les ressources de celles-ci. Nietzsche y voit l'oeuvre de Dionysos : l'abyssal et surabondant dieu artiste du jeu de la vie et de la mort. Or ne pouvant souffrir cette vie dionysiaque, Platon en serait venu à en imaginer une autre, dénuée d'ombre et de destruction, où tout apparaît en son éclosion suprême : le monde métaphysique, intelligible, des idées morales qui, depuis, guide tout homme occidental qui se respecte. Dionysos est banni de la pensée, contraint de se réfugier dans les profondeurs de la mer. Quelques deux millénaires plus tard, la figure divine ré-émerge chez certains prédécesseurs de Nietzsche, puis se montre au grand jour dans La naissance de la tragédie (1871), le premier livre du philologue-philosophe. Dionysos y apparaît dans une double opposition : ambiguë face à Apollon, le représentant de la belle apparence venant voiler le sombre fond dionysiaque ; et radicale face à Socrate (le maître de Platon) qui, en Apollon outré, initie le tournant philosophico-scientifique et moral hostile à la vie tragique. Puis Dionysos redisparaît durant plus de douze ans de la surface de l'oeuvre de Nietzsche. Or s'il se retire, c'est pour se nettoyer de ses ambiguïtés initiales (liées au dualisme métaphysique) et poursuivre sa lutte contre Socrate à partir des profondeurs, le visage masqué. Lorsque, dès 1883, il fait retour pour devenir la figure centrale des derniers écrits, il se trouve alors confronté à un nouvel adversaire, plus coriace et plus dangereux encore que Socrate : le Crucifié, représentation populaire et absolutisée des idées socratiques. Inspiré, poussé, porté et tourmenté par son dieu, Nietzsche fait dès lors littéralement équipe avec Dionysos pour promouvoir la libération de la vie phusico-tragique en train d'étouffer dans les filets socratico-chrétiens. Cette libération se joue notamment dans la figure d'Ariane : dans les Dithyrambes de Dionysos (1890) - le dernier texte (poétique) de Nietzsche -, elle incarne si bien la phetsis dionysiaque qu'elle provoque in fine l'épiphanie du dieu tragique, amoureux et jubilant de s'y reconnaître comme dans un miroir.

Qualitative and quantitative analysis of thalamo-cortical axons in the somatosensory cortex of normal and barrelless mice

Résumé Les rongeurs utilisent leurs moustaches (vibrisses) pour explorer le milieu environnant. Chaque moustache est mue par un système des muscles. Les récepteurs situés à sa base transmettent les informations au système nerveux central. La transmission vers l'écorce se fait via trois neurones de relais qui se trouvent au niveau du ganglion trigéminé, du tronc cérébral et du thalamus. La représentation corticale d'une vibrisse est une concentration des axones thalamo-corticaux (ATC) autour desquelles s'organisent leurs cibles, les cellules de la couche IV. La structure peut être identifiée histologiquement en coupes tangentielles et porte le nom de « barrel » (« tonneau »). Cette correspondance vibrisse - barrel fait de ce système un model idéal pour étudier l'influence de l'activité périphérique sur l'établissement et le maintien des cartes somatotopiques. Notre laboratoire dispose d'une souche de souris qui a subi une mutation spontanée pour le gène codant l'adenylyl cyclase I (ACI). Cette enzyme membranaire catalyse la formation de l'AMPc et joue un rôle important dans le guidage axonal, la libération des neurotransmetteurs et l'intégration des signaux postsynaptiques. Nous avons démontré dans un premier temps que cette souris adulte ne développe pas de barrels. Cela est dû à un manque d'organisation des ATC et aussi des cellules de la couche IV. De plus, les résultats électrophysiologiques montrent que les informations venant des vibrisses adjacentes ne sont pas intégrées d'une manière normale. Dans ce travail de thèse, j'ai analysé la morphologie des ATC révélés individuellement avec de la biocytine. L'analyse quantitative des ATC a mis en évidence les points suivants: 1. Les axones de la souris normale (NOR) quittent le thalamus, traversent la capsule interne et la substance blanche sous-corticale et pénètrent dans le cortex somato-sensoriel primaire. A l'intérieur de l'écorce ils traversent au maximum 3 colonnes corticales adjacentes dont une contient le barrel cible. En passant à travers les couches VI et V, ces axones arborisent et convergent progressivement vers le barrel dans lequel ils forment une riche arborisation. Un petit nombre des branches « errantes », pleines de boutons synaptiques, pénètrent dans les barrels voisins. Deux axones NOR provenant de corps cellulaires très proches dans le thalamus peuvent avoir un cheminement très divergent lors de la traversée de la capsule interne et de la substance blanche sous-corticale mais, à leur entrée dans le cortex, ils sont distants d'au maximum 2 colonnes corticales de la colonne qui contient le barrel cible et ils convergent progressivement vers ce barrel. 2. Les axones de la souris mutante (BRL) ont le même trajet sous-cortical que les axones NOR, mais leur entrée dans le cortex somato-sensoriel primaire est aléatoire. A l'interface entre la substance blanche sous-corticale et le cortex, l'axone principal se divise rapidement en troncs axonaux qui traversent les couches VI et V d'une manière divergente pour arriver dans la couche IV. Cela contraste beaucoup avec la trajectoire des NOR qui convergent graduellement vers leur barrel cible. Le nombre de branches radiales que les axones BRL utilisent pour entrer dans le cortex et dans la couche IV est double par rapport aux axones NOR. Parmi ces branches, seules quelques-unes donnent des arborisations, les autres ne sont pas développées et leur morphologie est semblable à celle des branches formées par les axones de la souris normale lors du développement. Deux axones BRL issus de corps cellulaires proches dans le thalamus peuvent avoir une trajectoire très divergente jusqu'à leur entrée dans la couche IV, mais à ce niveau ils sont réorientés pour se retrouver et faire un nombre maximal de branches et boutons synaptiques dans la même région corticale. Dans un cas extrême, un des axones observés est entré dans le cortex à la limite entre l'aire somatosensorielle primaire et secondaire et a parcouru une distance de 2 mm pour retrouver son partenaire thalamique et donner avec celui-ci un nombre maximal de branches dans la même région de la couche IV. 3. Les mesures quantitatives ont montré que les arborisations corticales des axones NOR ont une longueur moyenne de 18mm et sont formées par 200 segments qui portent 1200 boutons synaptiques. Par rapport à la souris NOR, les axones BRL ont en moyenne la même longueur, le même nombre de segments et boutons synaptiques, mais donnent deux fois plus de branches radiales. La surface tangentielle occupée par les arborisations BRL dans la couche IV est 2 fois plus grande que celle des NOR. Cela signifie que les 1000 boutons synaptiques qui caractérisent les arborisations NOR et BRL dans la couche IV sont disséminés sur une surface tangentielle double chez les derniers, et donc que la densité des boutons par unité de surface corticale est en moyenne plus faible. En effet, l'augmentation de la surface corticale tangentielle des BRL est due aux surfaces de faible et moyenne densité synaptique (0 - 8 boutons / 400pn2) qui augmentent 2 fois tandis que les surfaces de haute densité synaptiques (8 - 64 boutons / 4001.tm2) sont les mêmes. Nous émettons l'hypothèse selon laquelle, durant le développement, les ATC de la souris BRL divergent et forment un nombre exubérant de branches. Grâce à cette divergence et aux branches supranuméraires, ils trouvent l'endroit de l'écorce où se trouvent leurs voisins thalamiques et arborisent abondamment dans cette région. Cependant, le déficit en AGI ne leurs permet pas par la suite, sous influence de l'activité périphérique, de retirer les branches qui se trouvent dans les endroits inappropriés de l'écorce, avec de possibles conséquences sur la discrimination tactile.