Re-conceptualiser notre expérience de l’environnement audio-visuel qui nous entoure : l’individuation, entre attention et mémoire

Notre mémoire prend en charge de re-conceptualiser notre nouvel environnement audio-visuel et l’expérience que nous en faisons. À l’ère du numérique et de la dissémination généralisée des images animées, nous circonscrivons une catégorie d’images que nous concevons comme la plus à même d’avoir un impact sur le développement humain. Nous les appelons des images-sons synchrono-photo-temporalisées. Plus spécifiquement, nous cherchons à mettre en lumière leur puissance d’affection et de contrôle en démontrant qu’elles ont une influence certaine sur le processus d’individuation, influence qui est grandement facilitée par l’isotopie structurelle qui existe entre le flux de conscience et leur flux d’écoulement. Par le biais des recherches de Bernard Stiegler, nous remarquons également l’important rôle que jouent l’attention et la mémoire dans le processus d’individuation. L’ensemble de notre réflexion nous fait réaliser à quel point le système d’éducation actuel québécois manque à sa tâche de formation citoyenne en ne dispensant pas un enseignement adéquat des images animées.

Efficacité de deux méthodes d’enseignement d’hygiène orale chez les enfants atteints de cardiopathies

Le brossage des dents, la mastication des aliments et toutes autres activités orales quotidiennes peuvent provoquer une bactériémie transitoire. Cette bactériémie transitoire a le potentiel de causer une endocardite infectieuse en présence de certains facteurs de risque. Les cardiopathies congénitales chez les enfants font partie de ces facteurs de risque. Le contrôle de la plaque dentaire et une bonne santé buccodentaire permettent de réduire le risque d’endocardite infectieuse. Les objectifs du présent projet de recherche visent à évaluer les connaissances des parents d’enfants atteints de cardiopathies congénitales sur l’endocardite infectieuse et son lien avec la santé buccodentaire et de connaître les habitudes d’hygiène orale personnelles et professionnelles adoptées par les enfants atteints de cardiopathies congénitales. Le projet de recherche vise également à évaluer l’efficacité de deux méthodes d’enseignement d’hygiène orale chez les enfants atteints de cardiopathies congénitales. La procédure expérimentale implique que tous les parents ou gardiens légaux d’enfants atteints de cardiopathies congénitales, âgés entre 6 et 12 ans qui visitent le service de cardiologie du CHU Sainte-Justine sont sollicités à participer au projet de recherche. Un formulaire d’information et de consentement ainsi qu’un questionnaire sont remis aux parents. Le questionnaire vise à évaluer la connaissance des parents d’enfants atteints de cardiopathies congénitales sur ce qu’est l’endocardite infectieuse et son lien avec la santé buccodentaire ainsi que de connaître les habitudes d’hygiène orale personnelles et professionnelles des enfants atteints de cardiopathies congénitales. L’examen clinique nécessaire au projet de recherche implique le prélèvement d’un indice de plaque Quigley & Hein, Turesky modifié avant et après que l’enfant participant au projet de recherche ait appliqué les instructions d’hygiène orale reçues. L’enfant est assigné à l’une des deux méthodes d’instructions d’hygiène orale avec l’aide d’une table de randomisation. La méthode d’instructions d’hygiène orale du groupe 1 correspond à des instructions transmises par le cardiologue tandis que la méthode d’instructions d’hygiène orale du groupe 2 correspond aux instructions transmises par l’intermédiaire d’un document audio visuel. Des analyses chi-carré et des tests de T pairé ainsi que des analyses de variance univariée (one-way ANOVA) et des analyses de corrélation de Pearson entre le questionnaire et les données cliniques ont été effectuées pour analyser les données recueillies. Les résultats démontrent que les parents d’enfants « à risque élevé » d’effet adverse d’une endocardite infectieuse ne connaissent pas davantage le risque d’endocardite infectieuse d’origine buccodentaire que les parents d’enfants « de moindre risque » (p=0,104). Les résultats démontrent toutefois que les parents d’enfants atteints de cardiopathies congénitales qui connaissent le risque d’endocardite infectieuse et son lien avec la santé buccodentaire adhèrent à des comportements dans le but de maintenir une bonne santé buccodentaire chez leur enfant. Les résultats qui proviennent de l’examen clinique démontrent que l’application des instructions d’hygiène orale faites par le cardiologue et par l’intermédiaire d’un document audio visuel permettent d’observer une différence statistiquement significative (p=0,000) au niveau du contrôle de la plaque dans chacun de ces groupes. Toutefois, aucune différence statistiquement significative (p=0,668) n’a pu être démontrée entre les deux méthodes d’instructions d’hygiène orale. Les parents qui connaissent le lien entre la santé buccodentaire et le risque d’endocardite infectieuse pour leur enfant atteint de cardiopathie congénitale adoptent un comportement pour optimiser la santé buccodentaire de leur enfant. Les instructions d’hygiène orale par l’intermédiaire d’un document audio visuel sont équivalentes aux instructions d’hygiène orale prodiguées par le cardiologue.

Dylan Walsh - dance : art, mourning, archive.

Cet essai envisage le deuil du point de vue d’un homme endeuillé. Sur la base de ma propre expérience de deuil, j’ai questionné les théories freudiennes sur le sujet. Face aux théories derridiennes sur l’archive, je me positionne non pas comme un archiviste professionnel mais comme une personne endeuillée trouvée engagée dans un processus d’archivage. Au regard de la psychanalyse et de l’archive, ce texte n’entend ni ne prétend avancer de nouvelles théories sans prendre en compte leurs histoires respectives. Ce texte propose une étude comparée pour une tentative de définitions à la lumière d’une expérience personnelle. Ces questions seront finalement mises à l’épreuve dans le monument performatif audio-visuel Dylan Walsh – dance.

Une méthode dangereuse : comprendre le processus créateur en musique de film, le cas de Norman McLaren et Maurice Blackburn, David Cronenberg et Howard Shore

Cette version de la thèse a été tronquée des certains éléments protégés par le droit d’auteur. Une version plus complète est disponible en ligne pour les membres de la communauté de l’Université de Montréal et peut aussi être consultée dans une des bibliothèques UdeM.

Poïétique de la création sonore au cinéma : la figure de l’artiste-poïéticien

Nous proposons, dans ce mémoire, d’explorer les possibilités pratiques et pédagogiques d’une approche autopoïétique de la création sonore au cinéma. Notre principal souci sera de saisir les modalités de l’ascèse propre aux artistes qui se livrent à une telle activité, comprise comme un « apprentissage de soi par soi » (Foucault), afin de faire celui qui peut faire l’œuvre (processus de subjectivation), et le rôle descriptif et opératoire de cet exercice - en tant qu’effort pour penser de façon critique son propre savoir-faire -, dans le faire-œuvre et l’invention de possibles dans l’écriture audio-visuelle cinématographique. Pour ce faire, d’une part, nous étudierons, à partir de témoignages autopoïétiques, le rapport réflexif de trois créateurs sonores à leur pratique et leur effort pour penser (et mettre en place) les conditions d’une pratique et d’une esthétique du son filmique comme forme d’art sonore dans un contexte audio-visuel, alors qu’ils travaillent dans un cadre normalisant : Randy Thom, Walter Murch et Franck Warner. D’autre part, nous recourrons à différentes considérations théoriques (la théorie de l’art chez Deleuze et Guattari, la « surécoute » chez Szendy, l’histoire de la poïétique à partir de Valéry, etc.) et pratiques (la recherche musicale chez Schaeffer, la relation maître-apprenti, les rapports entre automatisme et pensée dans le cinéma moderne chez Artaud et Godard, etc.), afin de contextualiser et d’analyser ces expériences de création, avec l’objectif de problématiser la figure de l’artiste-poïéticien sur un plan éthique dans le sillage de la théorie des techniques de soi chez Foucault.

Plasticité intermodale chez le hamster énucléé à la naissance : Études de la distribution des interneurones CaBPir dans les cortex visuel et auditif primaires.

La période postnatale et l’expérience sensorielle sont critiques pour le développement du système visuel. Les interneurones inhibiteurs exprimant l’acide γ-aminobutyrique (GABA) jouent un rôle important dans le contrôle de l’activité neuronale, le raffinement et le traitement de l’information sensorielle qui parvient au cortex cérébral. Durant le développement, lorsque le cortex cérébral est très susceptible aux influences extrinsèques, le GABA agit dans la formation des périodes critiques de sensibilité ainsi que dans la plasticité dépendante de l’expérience. Ainsi, ce système inhibiteur servirait à ajuster le fonctionnement des aires sensorielles primaires selon les conditions spécifiques d’activité en provenance du milieu, des afférences corticales (thalamiques et autres) et de l’expérience sensorielle. Certaines études montrent que des différences dans la densité et la distribution de ces neurones inhibiteurs corticaux reflètent les caractéristiques fonctionnelles distinctes entre les différentes aires corticales. La Parvalbumine (PV), la Calretinine (CR) et la Calbindine (CB) sont des protéines chélatrices du calcium (calcium binding proteins ou CaBPs) localisées dans différentes sous-populations d’interneurones GABAergiques corticaux. Ces protéines tamponnent le calcium intracellulaire de sorte qu’elles peuvent moduler différemment plusieurs fonctions neuronales, notamment l’aspect temporel des potentiels d’action, la transmission synaptique et la potentialisation à long terme. Plusieurs études récentes montrent que les interneurones immunoréactifs (ir) aux CaBPs sont également très sensibles à l’expérience et à l’activité sensorielle durant le développement et chez l’adulte. Ainsi, ces neurones pourraient avoir un rôle crucial à jouer dans le phénomène de compensation ou de plasticité intermodale entre les cortex sensoriels primaires. Chez le hamster (Mesocricetus auratus), l’énucléation à la naissance fait en sorte que le cortex visuel primaire peut être recruté par les autres modalités sensorielles, telles que le toucher et l’audition. Suite à cette privation oculaire, il y a établissement de projections ectopiques permanentes entre les collicules inférieurs (CI) et le corps genouillé latéral (CGL). Ceci a pour effet d’acheminer l’information auditive vers le cortex visuel primaire (V1) durant le développement postnatal. À l’aide de ce modèle, l’objectif général de ce projet de thèse est d’étudier l’influence et le rôle de l’activité sensorielle sur la distribution et l’organisation des interneurones corticaux immunoréactifs aux CaBPs dans les aires sensorielles visuelle et auditive primaires du hamster adulte. Les changements dans l’expression des CaBPs ont été déterminés d’une manière quantitative en évaluant les profils de distribution laminaire de ces neurones révélés par immunohistochimie. Dans une première expérience, nous avons étudié la distribution laminaire des CaBPs dans les aires visuelle (V1) et auditive (A1) primaires chez le hamster normal adulte. Les neurones immunoréactifs à la PV et la CB, mais non à la CR, sont distribués différemment dans ces deux cortex primaires dédiés à une modalité sensorielle différente. Dans une deuxième étude, une comparaison a été effectuée entre des animaux contrôles et des hamsters énucléés à la naissance. Cette étude montre que le cortex visuel primaire de ces animaux adopte une chimioarchitecture en PV similaire à celle du cortex auditif. Nos recherches montrent donc qu’une suppression de l’activité visuelle à la naissance peut influencer l’expression des CaBPs dans l’aire V1 du hamster adulte. Ceci suggère également que le type d’activité des afférences en provenance d’autres modalités sensorielles peut moduler, en partie, une circuiterie corticale en CaBPs qui lui est propre dans le cortex hôte ou recruté. Ainsi, nos travaux appuient l’hypothèse selon laquelle il serait possible que certaines de ces sous-populations d’interneurones GABAergiques jouent un rôle crucial dans le phénomène de la plasticité intermodale.

La représentation de la masculinité dans les vidéoclips de musique populaire : le code visuel et l’expression de la vulnérabilité masculine

Ce mémoire propose d’étudier les représentations de la masculinité dans les vidéoclips de musique populaire. Il consiste plus précisément en une analyse textuelle de vidéoclips suivant l’approche sémiologique. La représentation y est entendue comme un processus d’attribution de sens, agissant dans la construction sociale de la masculinité. Selon une méthode qualitative, il est premièrement question de cerner et, ultérieurement, explorer les principaux schémas de la masculinité dans un corpus de 29 vidéoclips sélectionné auprès de la chaîne québécoise Musique Plus. L’observation des codes visuels est centrale à cette entreprise, l’articulation de ces derniers permettant la prolifération d’expressions du genre masculin. Partant du point de vue que des attributs, notamment la force et l’invulnérabilité, apparaissent comme typiquement masculins au sein de certaines représentations, il sera question de confronter cette idée aux trois scénarios majeurs ayant émané du corpus ; l’homme-enfant, l’introspectif et le meneur, indiquant tous trois la récente montée des représentations d’une masculinité vulnérable en musique populaire. Les constats qui résulteront de cette exploration seront finalement recadrés dans l’actuel cadre social, où le masculin et le féminin sont de moins en moins enclos dans les moules traditionnels et tendent à se redéfinir sur une nouvelle matrice.

Une esthétique hyperréaliste en littérature? : narrativité picturale et langage visuel dans l'œuvre romanesque de Suzanne Jacob (1991-2005)

Ce mémoire s'attarde à la notion d'hyperréalisme en littérature contemporaine et à son incarnation spécifique dans trois romans de Suzanne Jacob : L'Obéissance (1991), Rouge mère et fils (2001) et Fugueuses (2005). Le recours à la théorie et à l'histoire de la peinture est essentiel puisque l'hyperréalisme est d'abord endossé par l'art pictural. De plus, la peinture, la photographie, le cinéma, la musique, la télévision, la sculpture, l'architecture et la littérature sont autant de médiations fortement présentes dans le roman hyperréaliste. Cette présence multiple des médias est essentielle au caractère hyperréaliste d'une œuvre ; la tentative d'intégrer le réel passe par un détour représentationnel. Les manifestations stylistiques et narratives de l'hyperréalisme sont associées à l'intégration de formes empruntées à d'autres arts ou médias comme la fugue et le fait divers. Les effets de l'hyperréalisme sur la narration se manifestent également par un éclatement des focalisations, en témoignent la fragmentation narrative ainsi que l'importance accordée au détail. Enfin, l'hyperréalisme joue sur une tension constante entre continuité et rupture. Les conséquences sont à envisager dans une sorte d'appréhension du réel, tant par le personnage que par le roman, qui doivent composer avec une multiplicité de représentations.

Non-negative matrix decomposition approaches to frequency domain analysis of music audio signals

On étudie l’application des algorithmes de décomposition matricielles tel que la Factorisation Matricielle Non-négative (FMN), aux représentations fréquentielles de signaux audio musicaux. Ces algorithmes, dirigés par une fonction d’erreur de reconstruction, apprennent un ensemble de fonctions de base et un ensemble de coef- ficients correspondants qui approximent le signal d’entrée. On compare l’utilisation de trois fonctions d’erreur de reconstruction quand la FMN est appliquée à des gammes monophoniques et harmonisées: moindre carré, divergence Kullback-Leibler, et une mesure de divergence dépendente de la phase, introduite récemment. Des nouvelles méthodes pour interpréter les décompositions résultantes sont présentées et sont comparées aux méthodes utilisées précédemment qui nécessitent des connaissances du domaine acoustique. Finalement, on analyse la capacité de généralisation des fonctions de bases apprises par rapport à trois paramètres musicaux: l’amplitude, la durée et le type d’instrument. Pour ce faire, on introduit deux algorithmes d’étiquetage des fonctions de bases qui performent mieux que l’approche précédente dans la majorité de nos tests, la tâche d’instrument avec audio monophonique étant la seule exception importante.

Apprentissage de représentations sur-complètes par entraînement d’auto-encodeurs

Les avancés dans le domaine de l’intelligence artificielle, permettent à des systèmes informatiques de résoudre des tâches de plus en plus complexes liées par exemple à la vision, à la compréhension de signaux sonores ou au traitement de la langue. Parmi les modèles existants, on retrouve les Réseaux de Neurones Artificiels (RNA), dont la popularité a fait un grand bond en avant avec la découverte de Hinton et al. [22], soit l’utilisation de Machines de Boltzmann Restreintes (RBM) pour un pré-entraînement non-supervisé couche après couche, facilitant grandement l’entraînement supervisé du réseau à plusieurs couches cachées (DBN), entraînement qui s’avérait jusqu’alors très difficile à réussir. Depuis cette découverte, des chercheurs ont étudié l’efficacité de nouvelles stratégies de pré-entraînement, telles que l’empilement d’auto-encodeurs traditionnels(SAE) [5, 38], et l’empilement d’auto-encodeur débruiteur (SDAE) [44]. C’est dans ce contexte qu’a débuté la présente étude. Après un bref passage en revue des notions de base du domaine de l’apprentissage machine et des méthodes de pré-entraînement employées jusqu’à présent avec les modules RBM, AE et DAE, nous avons approfondi notre compréhension du pré-entraînement de type SDAE, exploré ses différentes propriétés et étudié des variantes de SDAE comme stratégie d’initialisation d’architecture profonde. Nous avons ainsi pu, entre autres choses, mettre en lumière l’influence du niveau de bruit, du nombre de couches et du nombre d’unités cachées sur l’erreur de généralisation du SDAE. Nous avons constaté une amélioration de la performance sur la tâche supervisée avec l’utilisation des bruits poivre et sel (PS) et gaussien (GS), bruits s’avérant mieux justifiés que celui utilisé jusqu’à présent, soit le masque à zéro (MN). De plus, nous avons démontré que la performance profitait d’une emphase imposée sur la reconstruction des données corrompues durant l’entraînement des différents DAE. Nos travaux ont aussi permis de révéler que le DAE était en mesure d’apprendre, sur des images naturelles, des filtres semblables à ceux retrouvés dans les cellules V1 du cortex visuel, soit des filtres détecteurs de bordures. Nous aurons par ailleurs pu montrer que les représentations apprises du SDAE, composées des caractéristiques ainsi extraites, s’avéraient fort utiles à l’apprentissage d’une machine à vecteurs de support (SVM) linéaire ou à noyau gaussien, améliorant grandement sa performance de généralisation. Aussi, nous aurons observé que similairement au DBN, et contrairement au SAE, le SDAE possédait une bonne capacité en tant que modèle générateur. Nous avons également ouvert la porte à de nouvelles stratégies de pré-entraînement et découvert le potentiel de l’une d’entre elles, soit l’empilement d’auto-encodeurs rebruiteurs (SRAE).

Contribution du cortex pariétal postérieur au contrôle de la locomotion sous guidage visuel chez le chat

La vision fournit des informations essentielles sur la surface de marche, ainsi que sur la taille, la forme et la position d’obstacles potentiels dans notre environnement. Dans le cas d’un prédateur, la vision fournit également des informations sur la vitesse d’une proie potentielle. Les mécanismes neuronaux impliqués dans l’exécution des modifications de la marche sous guidage visuel sont relativement bien connus, mais ceux impliqués dans la planification de ces modifications de la marche sont peu étudiés. Le cortex pariétal postérieur (CPP) semble être un candidat approprié si l’on considère les propriétés du CPP lors des mouvements d’atteinte vers une cible. Le but des présents travaux est de déterminer la contribution du CPP au contrôle de la locomotion sous guidage visuel. La première étude présentée dans cette thèse a pour hypothèse que le CPP du chat est impliqué dans la planification du placement précis du pied lors des modifications volontaires de la marche. Nous avons entraîné les animaux à enjamber des obstacles en mouvement attachés à la ceinture d’un tapis roulant. Afin d’augmenter la nécessité d’intégrer les informations visuelles et proprioceptives, nous avons dissocié la vitesse des obstacles de celle du tapis roulant. Nous avons observé que plus la vision devient critique pour la tâche, plus les déficits sont importants. Notre analyse démontre que ceux-ci résultent d’un placement inapproprié du pied dans le cycle de marche précédant l’enjambement de l’obstacle. Ceci suggère que le CPP est impliqué dans la planification du placement précis du pied pendant la locomotion sous guidage visuel. La vision directe est disponible lors de la modification de l’activité des membres antérieurs, mais n’est plus disponible lorsque l’obstacle passe sous le corps. Par conséquent, la modification de l’activité des membres postérieurs doit être basée sur l’information gardée en mémoire et coordonnée avec celle des membres antérieurs. Notre deuxième étude a pour but de caractériser les mécanismes neuronaux responsables de cette coordination. Nous avons proposé que le CPP soit impliqué dans la coordination des membres antérieurs et postérieurs lors de l’enjambement d’obstacles. Pour tester cette hypothèse, nous avons enregistré l’activité de neurones de l’aire 5 pendant la même tâche. Nous avons découvert deux populations: une qui décharge lors du passage de l’obstacle entre les membres antérieurs et postérieurs et une autre qui décharge lors du passage de l’obstacle par les membres postérieurs. Dans la tâche de dissociation visuelle, la décharge est modifiée en fonction du temps de passage de l’obstacle sous le corps et reflète la modification du couplage entre les membres lors du changement dans la stratégie d’enjambement. De plus, ces mêmes neurones maintiennent une décharge soutenue lorsqu’un obstacle fixe se trouve entre les membres antérieurs et postérieurs ou les deux membres postérieurs (limite testée : 1-2min). Ces neurones pourraient être responsables de l’emmagasinage à plus long terme des caractéristiques d’un obstacle pour le guidage des mouvements des membres postérieurs. Nos résultats suggèrent que le CPP est impliqué dans l’intégration des informations visuelles et proprioceptives pour la planification du placement précis du pied devant un obstacle. Le patron de décharge de nos populations neuronales suggère qu’il encode également l’information temporelle et spatiale concernant la vitesse et la position de l’obstacle afin de coordonner l’activité des quatre membres pendant la tâche. Finalement, nous proposons qu’une des fonctions du CPP soit d’estimer la position des membres par rapport à l’obstacle en mouvement.

Les cartes fonctionnelles dans le cortex visuel du chat : nouvelles stratégies d’évaluation en imagerie optique et mise en évidence de l’organisation anatomo-fonctionnelle

Le regroupement des neurones de propriétés similaires est à l’origine de modules permettant d’optimiser l’analyse de l’information. La conséquence est la présence de cartes fonctionnelles dans le cortex visuel primaire de certains mammifères pour de nombreux paramètres tels que l’orientation, la direction du mouvement ou la position des stimuli (visuotopie). Le premier volet de cette thèse est consacré à caractériser l’organisation modulaire dans le cortex visuel primaire pour un paramètre fondamental, la suppression centre / pourtour et au delà du cortex visuel primaire (dans l’aire 21a), pour l’orientation et la direction. Toutes les études ont été effectuées à l’aide de l’imagerie optique des signaux intrinsèques sur le cortex visuel du chat anesthésié. La quantification de la modulation par la taille des stimuli à permis de révéler la présence de modules de forte et de faible suppression par le pourtour dans le cortex visuel primaire (aires 17 et 18). Ce type d’organisation n’avait été observé jusqu’ici que dans une aire de plus haut niveau hiérarchique chez le primate. Une organisation modulaire pour l’orientation, similaire à celle observée dans le cortex visuel primaire a été révélée dans l’aire 21a. Par contre, contrairement à l’aire 18, l’aire 21a ne semblait pas être organisée en domaine de direction. L’ensemble de ces résultats pourront permettre d’alimenter les connaissances sur l’organisation anatomo-fonctionnelle du cortex visuel du chat mais également de mieux comprendre les facteurs qui déterminent la présence d’une organisation modulaire. Le deuxième volet abordé dans cette thèse s’est intéressé à l’amélioration de l’aspect quantitatif apporté par l’analyse temporelle en imagerie optique des signaux intrinsèques. Cette nouvelle approche, basée sur l’analyse de Fourier a permis d’augmenter considérablement le rapport signal / bruit des enregistrements. Toutefois, cette analyse ne s’est basée jusqu’ici que sur la quantification d’une seule harmonique ce qui a limité son emploi à la cartographie de l’orientation et de rétinotopie uniquement. En exploitant les plus hautes harmoniques, un modèle a été proposé afin d’estimer la taille des champs récepteurs et la sélectivité à la direction. Ce modèle a par la suite été validé par des approches conventionnelles dans le cortex visuel primaire.

Mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de l’acide polysialique (PSA) dans le néocortex visuel des souris durant la maturation des synapses GABAergiques

Le fonctionnement du cortex cérébral nécessite l’action coordonnée de deux des sous-types majeurs de neurones, soient les neurones à projections glutamatergiques et les interneurones GABAergiques. Les interneurones GABAergiques ne constituent que 20 à 30% des cellules corticales par rapport au grand nombre de neurones glutamatergiques. Leur rôle est toutefois prépondérant puisqu’ils modulent fortement la dynamique et la plasticité des réseaux néocorticaux. Il n’est donc pas surprenant que les altérations de développement des circuits GABAergiques soient associées à plusieurs maladies du cerveau, incluant l’épilepsie, le syndrome de Rett et la schizophrénie. La compréhension des mécanismes moléculaires régissant le développement des circuits GABAergiques est une étape essentielle menant vers une meilleure compréhension de la façon dont les anormalités se produisent. Conséquemment, nous nous intéressons au rôle de l’acide polysialique (PSA) dans le développement des synapses GABAergiques. PSA est un homopolymère de chaînons polysialylés en α-2,8, et est exclusivement lié à la molécule d’adhésion aux cellules neuronales (NCAM) dans les cerveaux de mammifères. PSA est impliqué dans plusieurs processus développementaux, y compris la formation et la plasticité des synapses glutamatergiques, mais son rôle dans les réseaux GABAergiques reste à préciser. Les données générées dans le laboratoire du Dr. Di Cristo démontrent que PSA est fortement exprimé post- natalement dans le néocortex des rongeurs, que son abondance diminue au cours du développement, et, faits importants, que son expression dépend de l’activité visuelle i et est inversement corrélée à la maturation des synapses GABAergiques. La présente propose de caractériser les mécanismes moléculaires régulant l’expression de PSA dans le néocortex visuel de la souris. Les enzymes polysialyltransférases ST8SiaII (STX) et ST8SiaIV (PST) sont responsables de la formation de la chaîne de PSA sur NCAM. En contrôlant ainsi la quantité de PSA sur NCAM, ils influenceraient le développement des synapses GABAergiques. Mon projet consiste à déterminer comment l’expression des polysialyltransférases est régulée dans le néocortex visuel des souris durant la période post-natale; ces données sont à la fois inconnues, et cruciales. Nous utilisons un système de cultures organotypiques dont la maturation des synapses GABAergiques est comparable au modèle in vivo. L’analyse de l’expression génique par qPCR a démontré que l’expression des polysialyltransférases diminue au cours du développement; une baisse majeure corrélant avec l’ouverture des yeux chez la souris. Nous avons de plus illustré pour la première fois que l’expression de STX, et non celle de PST, est activité-dépendante, et que ce processus requiert l’activation du récepteur NMDA, une augmentation du niveau de calcium intracellulaire et la protéine kinase C (PKC). Ces données démontrent que STX est l’enzyme régulant préférentiellement le niveau de PSA sur NCAM au cours de la période post-natale dans le cortex visuel des souris. Des données préliminaires d’un second volet de notre investigation suggèrent que l’acétylation des histones et la méthylation de l’ADN pourraient également contribuer à la régulation de la transcription de cette enzyme durant le développement. Plus d’investigations seront toutefois nécessaires afin de confirmer cette hypothèse. En somme, la connaissance des mécanismes par lesquels l’expression des ii polysialyltransférases est modulée est essentielle à la compréhension du processus de maturation des synapses GABAergiques. Ceci permettrait de moduler pharmacologiquement l’expression de ces enzymes; la sur-expression de STX et/ou PST pourrait produire une plus grande quantité de PSA, déstabiliser les synapses GABAergiques, et conséquemment, ré-induire la plasticité cérébrale.

Codage de l’information visuelle par la plasticité et la synchronisation des réponses neuronales dans le cortex visuel primaire du chat

Les systèmes sensoriels encodent l’information sur notre environnement sous la forme d’impulsions électriques qui se propagent dans des réseaux de neurones. Élucider le code neuronal – les principes par lesquels l’information est représentée dans l’activité des neurones – est une question fondamentale des neurosciences. Cette thèse constituée de 3 études (E) s’intéresse à deux types de codes, la synchronisation et l’adaptation, dans les neurones du cortex visuel primaire (V1) du chat. Au niveau de V1, les neurones sont sélectifs pour des propriétés comme l’orientation des contours, la direction et la vitesse du mouvement. Chaque neurone ayant une combinaison de propriétés pour laquelle sa réponse est maximale, l’information se retrouve distribuée dans différents neurones situés dans diverses colonnes et aires corticales. Un mécanisme potentiel pour relier l’activité de neurones répondant à des items eux-mêmes reliés (e.g. deux contours appartenant au même objet) est la synchronisation de leur activité. Cependant, le type de relations potentiellement encodées par la synchronisation n’est pas entièrement clair (E1). Une autre stratégie de codage consiste en des changements transitoires des propriétés de réponse des neurones en fonction de l’environnement (adaptation). Cette plasticité est présente chez le chat adulte, les neurones de V1 changeant d’orientation préférée après exposition à une orientation non préférée. Cependant, on ignore si des neurones spatialement proches exhibent une plasticité comparable (E2). Finalement, nous avons étudié la dynamique de la relation entre synchronisation et plasticité des propriétés de réponse (E3). Résultats principaux — (E1) Nous avons montré que deux stimuli en mouvement soit convergent soit divergent élicitent plus de synchronisation entre les neurones de V1 que deux stimuli avec la même direction. La fréquence de décharge n’était en revanche pas différente en fonction du type de stimulus. Dans ce cas, la synchronisation semble coder pour la relation de cocircularité dont le mouvement convergent (centripète) et divergent (centrifuge) sont deux cas particuliers, et ainsi pourrait jouer un rôle dans l’intégration des contours. Cela indique que la synchronisation code pour une information qui n’est pas présente dans la fréquence de décharge des neurones. (E2) Après exposition à une orientation non préférée, les neurones changent d’orientation préférée dans la même direction que leurs voisins dans 75% des cas. Plusieurs propriétés de réponse des neurones de V1 dépendent de leur localisation dans la carte fonctionnelle corticale pour l’orientation. Les comportements plus diversifiés des 25% de neurones restants sont le fait de différences fonctionnelles que nous avons observé et qui suggèrent une localisation corticale particulière, les singularités, tandis que la majorité des neurones semblent situés dans les domaines d’iso-orientation. (E3) Après adaptation, les paires de neurones dont les propriétés de réponse deviennent plus similaires montrent une synchronisation accrue. Après récupération, la synchronisation retourne à son niveau initial. Par conséquent, la synchronisation semble refléter de façon dynamique la similarité des propriétés de réponse des neurones. Conclusions — Cette thèse contribue à notre connaissance des capacités d’adaptation de notre système visuel à un environnement changeant. Nous proposons également des données originales liées au rôle potentiel de la synchronisation. En particulier, la synchronisation semble capable de coder des relations entre objets similaires ou dissimilaires, suggérant l’existence d’assemblées neuronales superposées.

Analyse des réponses neuronales du cortex visuel primaire du chat à la fréquence spatiale suite à des adaptations répétées

Les neurones du cortex visuel primaire (aire 17) du chat adulte répondent de manière sélective à différentes propriétés d’une image comme l’orientation, le contraste ou la fréquence spatiale. Cette sélectivité se manifeste par une réponse sous forme de potentiels d’action dans les neurones visuels lors de la présentation d’une barre lumineuse de forme allongée dans les champs récepteurs de ces neurones. La fréquence spatiale (FS) se mesure en cycles par degré (cyc./deg.) et se définit par la quantité de barres lumineuses claires et sombres présentées à une distance précise des yeux. Par ailleurs, jusqu’à récemment, l’organisation corticale chez l’adulte était considérée immuable suite à la période critique post-natale. Or, lors de l'imposition d'un stimulus non préféré, nous avons observé un phénomène d'entrainement sous forme d'un déplacement de la courbe de sélectivité à la suite de l'imposition d'une FS non-préférée différente de la fréquence spatiale optimale du neurone. Une deuxième adaptation à la même FS non-préférée induit une réponse neuronale différente par rapport à la première imposition. Ce phénomène de "gain cortical" avait déjà été observé dans le cortex visuel primaire pour ce qui est de la sélectivité à l'orientation des barres lumineuses, mais non pour la fréquence spatiale. Une telle plasticité à court terme pourrait être le corrélat neuronal d'une modulation de la pondération relative du poids des afférences synaptiques.