La Lettre de l IFR. Avril 2010 n 9

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1 Avril 2010 n 9 La Lettre de l IFR E D I T O Le bon fonctionnement de notre cerveau contribue à notre liberté ; ce même cerveau peut aussi être à l'origine de servitudes parfois dramatiques, comme dans le cas des dépendances aux drogues ou à d'autres activités, ou à des stéréotypes. Comprendre - et possiblement résoudre - ce type de pathologie est un enjeu majeur dans la compréhension du fonctionnement cérébral. Dans ce contexte, les recherches sur l'addiction se développent au sein de notre IFR. En page 5, Christelle Baunez présente un panorama des activités réalisées autour de cette thématique. Les collaborations entre expérimentalistes et cliniciens portent des fruits à la fois en établissant de nouvelles connaissances, et en contribuant à améliorer ou innover dans les pratiques cliniques. Peut-être qu'un jour ces découvertes pourraient aider à soigner une addiction tenace dont souffrent les organisations: l'addiction aux hommes. Catherine Thinus-Blanc, qui a participé à la Mission pour la Place des Femme au CNRS, dresse en pages 3 & 4 un bilan des répartitions entre hommes et femmes *au sein de notre IFR*, à travers les différentes étapes de nos carrières. Les données sont claires: nous manquons d'addiction aux femmes, et les évolutions sont lentes à venir La lettre de l IFR «Sciences du Cerveau et de la Cognition» 31, chemin Joseph Aiguier Marseille cedex 20 Tél : Fax : Mél : colette.pourpe@incm.cnrs-mrs.fr Directeur de la publication : Bruno Poucet Rédactrice en chef : Hélène Bras Comité de rédaction : Xavier Alario Christine Assaiante Thomas Brochier Boris Burle Monique Esclapez Secrétaire de rédaction : Colette Pourpe Sommaire Editorial Hommage à Pierre Bovet p. 2 La place des Femmes dans l IFR p. 3, 4 La thématique addiction dans l IFR p. 5 Les collaborations entre laboratoires p. 6, 7 Un article à l honneur p. 8 Un ouvrage à l honneur p. 9 Les thèses p. 10,11 Le Neurodon p. 12 Les annonces de l IFR p. 13, 14 p 4 p 5&6 Les thèses de l IFR p 7&8 La lettre de l IFR avril p 92010

2 Hommage à Pierre Bovet Pierre Bovet nous a quittés. Il aura passé près d une quinzaine d années à Marseille, en tant que chercheur CNRS à l INP/ LNF, dans les années 80 et 90, après Paris et Aix, et avant d émigrer à Genève comme professeur de Psychologie cognitive. Pierre aimait le hasard, celui des heureuses rencontres, celui qui fait bien les choses. C était surtout pour lui un formidable moyen de formaliser le manque d information l ignorance du prédateur quant à la localisation de sa proie ou la nôtre quant aux décisions prises par l un et par l autre. Pierre a été mon directeur de thèse, et il était mon ami. Je lui dois beaucoup, et la rédaction de ces quelques lignes me rappelle le bon vieux temps, comme nous avions pris l habitude, ces dernières années, de désigner la période heureuse pendant laquelle nous travaillions ensemble à Marseille sur le rôle du hasard dans les déplacements animaux. Il avait des idées formidables, souvent d avant-garde. Il a ainsi été l un des premiers comportementalistes français à comprendre l intérêt d analyser les prises de décisions dans le cadre de la biologie évolutive. Il a également développé une approche réellement novatrice dans la quantification de la sinuosité des trajets des animaux, qui a laissé dubitatifs les spécialistes de l époque Pierre n était pas encore membre de ce sérail mais qui maintenant, 20 ans plus tard, est reconnue comme une avancée majeure du domaine. Sa manière d envisager la mémoire spatiale du point de vue du sujet plutôt que de celle d un observateur extérieur aura également été très fructueuse. Depuis plus d un an, il se savait condamné : il avait trop de respect pour les statistiques pour ignorer que ses chances contre le crabe, comme il disait, étaient proches de zéro. Pas vraiment de place au hasard ici, hélas. Et trop de respect pour ses proches sa famille comme ses amis pour les soumettre à une inquiétude continuelle. Alors quand le traitement lui a apporté quelques mois de répit sur un chemin, sûrement trop rectiligne à son goût, menant à une fin qu il savait proche et inéluctable, il a repris une vie normale, simple et paisible, comme si de rien n était, dignement, jusqu au bout. Les gorges de l Areuse en Suisse où il aimait se promener. C était un grand monsieur. A celles et ceux qui ont eu la chance de le côtoyer à un moment ou un autre, puisse le souvenir de la joie de l avoir connu alléger la tristesse de son départ. Simon Benhamou CEFE - Montpellier 2

3 La place des femmes dans l IFR 131 «Sciences du Cerveau & de la Cognition» Le centenaire de la Journée Internationale des Femmes a été célébré le 8 mars 2010 par de nombreuses manifestations amplement relayées par les médias. Les problèmes liés au genre, à la parité, à l égalité des chances ne représentent plus seulement une question éthique, comme toute forme de discrimination, mais renvoient aussi à des enjeux économiques et politiques. Pourquoi la moitié de la population n exprimerait-elle pas pleinement ses potentialités? Ce mouvement en faveur de la place des femmes dans le monde du travail est en plein essor. Dans le Traité établissant une constitution pour l Europe, la charte des droits fondamentaux de l Union Européenne (UE) définit des recommandations concernant la prise en compte du genre et de la parité en matière d emploi, de travail et de rémunération. L article 2 du Traité UE stipule qu'une des tâches de la Communauté européenne est de promouvoir l'égalité des chances entre les femmes et les hommes. Il est loin, j ose l espérer, le temps où ces questions faisaient sourire et évoquaient pour certains une bande de harpies frappant d anathème d horribles machos, ou, peut-être pire encore, laissaient indifférents. Le CNRS, grâce à la Mission pour la Place des Femmes, a participé à la journée du 8 mars en organisant un colloque («En quête des recherches sur le genre») sur le Campus Michel-Ange. Quelques jours avant cette manifestation, une conférence de presse réunissait quelques spécialistes abordant la question du genre sous des angles très différents. Ainsi, parmi cellesci, Evelyne Peyre 1, paleoanthropologue évoquait comment la société, les conventions, avaient modelé, ou plutôt mutilé, le corps des femmes par le port du corset entre le XVème siècle et le début du XXème 2 (figure ci-dessous). Cette image qui paraît presque insolite dans ce contexte est frappante. Aujourd hui, c est vrai, notre corps est libre de bouger, de respirer, bref libre de vivre, tout simplement. Mais ne reste-t-il pas dans les esprits d invisibles mais non moins contraignants vestiges de ce carcan? On remarquera, en bas à droite, la déformation du squelette induite par le port quotidien du corset Examinons quelques chiffres, non pas ceux issus de l étude portant sur la totalité des personnels du CNRS (plusieurs milliers d individus) mais ceux représentant la répartition des effectifs de notre IFR (N=321). On retrouve (cf. page suivantes) le phénomène observé au CNRS et dans d autres grands organismes publics (et privés) français et étrangers : «le plafond de verre». Le nombre de femmes dans les grades les plus élevés est inférieur à celui des hommes, cet effet étant le plus flagrant chez les chercheurs, enseignants-chercheurs et hospitalo-universitaires. Ce type de répartition n a pas changé depuis des années et il est peu probable qu il se modifie drastiquement dans les années qui viennent. S il est possible (bien que difficile) de suivre l évolution des carrières des personnels de rang et catégorie B, recensés par les organismes auxquels ils appartiennent, il est quasiment impossible à l heure actuelle de savoir ce que sont devenues ces jeunes femmes qui ne poursuivent pas une carrière scientifique après avoir obtenu leur Thèse. Quelles raisons les ont poussées à abandonner cette filière? Et pour celles qui ont obtenu un poste, pourquoi sont-elles si peu nombreuses à accéder au rang et catégorie A et, en conséquence, à des postes de responsabilité? 1 Unité «Eco-anthropologie et ethnobiologie» (CNRS/MNHN) peyre@mnhm.fr 2 cf. aussi le supplément de mars du Journal du CNRS, «Le long chemin vers l égalité», 3

4 REPARTITION DES HOMMES ET DES FEMMES AU SEIN DE L IFR L indice de parité (IP) est calculé en divisant le nombre de femmes par le nombre d hommes. Un chiffre > à 1 signifie qu il y a davantage de femmes que d hommes dans un sous-groupe donné. Les post-doctorants, peu nombreux, n'ont pas été comptabilisés. L explication de ce phénomène n est pas simple car multifactorielle. Agnès Netter, directrice de la Mission pour la Place des Femmes au CNRS souligne que l histoire du CNRS (et des autres organismes publics comme les Universités) et les décisions prises il y a des dizaines d années ne suffisent pas à rendre compte des disparités observées : «Une partie des différences relève de règles, procédures, critères d évaluation, pratiques quotidiennes qui, étant appliqués de manière identique à des situations inégalitaires, défavorisent les femmes..» 3. Mais cela n explique pas l origine de ces micromécanismes encore méconnus, non quantifiés, et souvent mis en jeu en toute bonne foi. L un des éléments déterminants est le poids de la culture et de l histoire du statut des femmes. Au fil du temps, des conceptions stéréotypées et caricaturales se sont installées dans nos mentalités, parfois à notre insu, et influencent nos comportements, toujours à notre insu. Des «automatismes cognitifs» ancrés dans des stéréotypes sociaux sont susceptibles de contribuer aux disparités H/F au niveau de la candidature à un poste et à celui des recrutements et promotions. Ces automatismes sont de mieux en mieux connus. Jusqu à présent, les études sur ce thème utilisaient des questionnaires explicites. Plus récemment, la mesure des «associations implicites» développée par Greenwald et collaborateurs aux USA permet de sonder certains automatismes culturels (de l ordre des stéréotypes sociaux) tout en éliminant le biais de désirabilité sociale 4. Et donc, pour répondre à la question du début, oui, nous les femmes, portons toujours un carcan, d autant plus insidieux et dangereux qu il est souvent dissimulé. Il a des formes multiples : dilemme entre vie privée et vie professionnelle, existence d un modèle unique («le jeune chercheur dynamique»), culpabilité, stress, autocensure, etc. Mais cela va changer. A tous les niveaux, politique, économique, académique, et dans les mentalités en général, s opèrent des prises de conscience, des constats et des mesures commencent à être prises. Le mouvement est en marche et s amplifie. Bien sûr, la route sera longue car, comme tous les autres stéréotypes, ceux défavorables aux femmes ont la peau dure! Catherine Thinus-Blanc 5 Directrice de Recherche au CNRS Attachée scientifique auprès de la Mission pour la Place des Femmes au CNRS 6 UMR 6146, Equipe Comportement & Contexte 3 La Lettre de L INSHS ; 4 Nosek et al., PNAS, 2009, 106, no. 26, Etude conduit sur participants dans 34 pays. Voir aussi tester votre degré de stéréotypie dans différents domaines! 5 catherine.thinus-blanc@univ-provence.fr 6 4

5 La thématique addiction se développe au sein de l'ifr La question de la dépendance aux drogues ou à d'autres activités (jeux, sexe, nourriture, etc ) est une question de santé publique. Un des enjeux majeurs dans le cadre des recherches portant sur l'addiction est de comprendre pourquoi des individus passent d'un usage récréatif à un usage compulsif (15% environ). Le second enjeu est de trouver un traitement pour diminuer la motivation à prendre la drogue sans altérer la motivation, voire même restaurer la motivation pour des activités plus naturellement renforçantes. C'est sur ce dernier point que certaines recherches menées par Christelle Baunez au sein de l'ifr ont apporté des résultats intéressants. En 1997 cette équipe avait observé que des rats porteurs d'une lésion du noyau subthalamique (NST) visitaient de manière répétitive la mangeoire dans laquelle ils récupéraient leur récompense lors de la réalisation d'une tâche attentionnelle. Les recherches ultérieures sur les implications du NST dans les processus motivationnels montraient que la lésion du NST n'augmente pas la consommation de nourriture, mais augmente la réactivité à des stimuli associés à la nourriture et augmente la motivation des animaux à fournir un effort pour obtenir une récompense alimentaire. Or le NST est la cible des stimulations à haute fréquence appliquées chez le patient parkinsonien qui prend des agonistes dopaminergiques à potentiel addictif. Une question importante concernait donc les effets de la lésion du NST sur la motivation pour la cocaïne, une drogue que le rat s'auto-administre très facilement et qui agit directement sur le transporteur de DA. De façon remarquable, les résultats montrent que la lésion du NST induit un effet opposé pour la cocaïne par rapport à la nourriture puisqu'elle diminue la motivation à fournir un effort pour s'auto-administrer la cocaïne. Cette dissociation positionne donc le NST comme une cible potentielle intéressante pour le traitement de la dépendance à la cocaïne. La lésion étant toutefois difficile à promouvoir pour le traitement d'une telle pathologie, il était important de tester les effets de la stimulation à haute fréquence du NST sur la motivation pour la nourriture et pour la cocaïne. C'est ce qui a été réalisé récemment et les résultats montrent que la Stimulation à Haute Fréquence (SHF) du NST reproduit les effets de la lésion en diminuant la motivation pour la cocaïne tout en augmentant la motivation pour la nourriture. Cette dernière étude confirme le NST comme cible intéressante et valide la SHF comme un outil chirurgical intéressant pour un traitement potentiel de la dépendance à la cocaïne. Audelà de cette application possible, ces observations sont également intéressantes dans le contexte de la thérapie parkinsonienne puisqu'une meilleure compréhension des conséquences de la manipulation du NST est déterminante pour mieux appréhender les effets secondaires possibles chez les patients. C'est ce que s'efforce de faire, au sein de l'ifr, le groupe des neurologues de la Timone (Jean-Philippe Azulay, Alexandre Eusebio et Tatiana Witjas), qui étudient les conséquences de la SHF du NST chez les patients parkinsoniens souffrant de dépendance à leurs traitements dopaminergiques et montrent un effet bénéfique de la SHF du NST. Nul doute que ces collaborations entre expérimentalistes et cliniciens ont un bel avenir. Pour en savoir plus -Rouaud T*, Lardeux S*, Panayotis N, Paleressompoulle D, Cador M, Baunez C (2010) Reducing the desire for cocaine with subthalamic nucleus deep brain stimulation. P. Natl. Acad. Sci. USA 107: , published online 28 dec. 2009, doi: /pnas

6 LES COLLABORATIONS ENTRE LABORATOIRES DE L IFR Roger, C. 1, Bénar, C. 2, Vidal, F. 1, Hasbroucq, T. 1 & Burle, B. 1 Rostral Cingulate Zone and correct response monitoring: ICA and source localization evidences for the unicity of correct- and error-negativities. NeuroImage (in press) 1 LNC, Aix-Marseille Université, CNRS 2 Epilepsie & Cognition, Aix-Marseille Université, INSERM ABSTRACT Falkenstein et al. (1991) first described a negative wave occurring just after an erroneous response in choice Reaction time tasks ( Error Negativity Ne or Error Related Negativity ERN). Thanks to Laplacian transform of the data, Vidal et al. (2000, 2003a) described a wave on correct trials with similar topography and latency, although of smaller amplitude compared to the errors. A critical question is whether the Ne observed on errors and the negativity reported on correct trials reflect the same (modulated) activity, or whether they reflect completely different mechanisms. These two alternative possibilities were tested thanks to Independent Component Analysis (ICA) and source localization. ICA results showed that the waves recorded on errors and correct trials can be accounted for by the same independent component, corresponding to a dipolar source located within the Rostral Cingulate Zone. Source localization on the raw data also confirmed a common generator for correct and error trials. These data suggest that the waves on errors and correct trials reflect the same brain activity, whose amplitude varies as a function of the correctness of the response. The implications of this result for cognitive control are discussed. Riés, S. 1,2, Janssen, N. 1, Dufau, S. 1, Alario F.-X. 1 & Burle, B. 2 General purpose monitoring during speech production. Journal of Cognitive Neuroscience (in press). 1 LPC, Aix-Marseille Université, CNRS 2 LNC, Aix-Marseille Université, CNRS ABSTRACT The concept of monitoring refers to our ability to control our actions on-line. Monitoring involved in speech production is often described in psycholinguistic models as an inherent part of the language system. We probed the specificity of speech monitoring in two psycholinguistic experiments where electroencephalographic activities were recorded. Our focus was on a component previously reported innon-linguistic manual tasks, and interpreted as a marker of monitoring processes. The error negativity (Ne, or Error Related Negativity - ERN), thought to originate in medial frontal areas, peaks shortly after erroneous responses. A component of seemingly comparable properties has been reported, following errors, in tasks requiring access to linguistic knowledge (e.g. speech production), compatible with a generic error detection process.however, in contrast to its original name, advanced processing methods later revealed that this component is also present after correct responses in visuo-motor tasks. Here, we report the observation of the same negativity following correct responses across output modalities (manual and vocal responses). This indicates that, in language production too, the Ne reflects on-line response monitoring rather than error detection specifically. Furthermore, the temporal properties of the Ne suggest this monitoring mechanism is engaged before any auditory feedback. The convergence of our findings with those obtained with non-linguistic tasks suggests that at least part of the monitoring involved in speech production is subtended by a general-purpose mechanism. " 6

7 H. Glotin, P. Warnier, F. Dandurand 1, S. Dufau 1, B. Lete, C. Touzet 2, J.C. Ziegler 1, J. Grainger 1 An Adaptive Resonance Theory Account of the Implicit Learning of Orthographic Word Forms. Journal of Physiology (Paris). 2010,104 : LPC, Aix-Marseille Université, CNRS 2 LNIA, Aix-Marseille Université, CNRS ABSTRACT An ART (Adaptive Resonance Theory) network was trained to identify unique orthographic word forms. Each word input to the model was represented as an unordered set of ordered letter pairs (open-bigrams) that implement a flexible prelexical orthographic code. The network learned to map this prelexical orthographic code onto unique word representations (orthographic word forms). The network was trained on a realistic corpus of reading textbooks used in French primary schools. The amount of training was strictly identical to childrens exposure to reading material from grade 1 to grade 5. Network performance was examined at each grade level. Adjustment of the learning and vigilance parameters of the network allowed us to reproduce the developmental growth of word identification performance seen in children. The network exhibited a word frequency effect and was found to be sensitive to the order of presentation of word inputs, particularly with low frequency words. These words were better learned with arandomized presentation order compared with the order of presentation in the school books. These results open up interesting perspectives for the application of ART networks in the study of the dynamics of learning to read. S. Dufau 1, B. Lete, C. Touzet 2, H. Glotin, J.C. Ziegler 1 & J. Grainger 1 Developmental Perspective on Visual Word Recognition: New Evidence and a Self-Organizing Model. European Journal of Cognitive Psychology. (in press) 1 LPC, Aix-Marseille Université, CNRS 2 LNIA, Aix-Marseille Université, CNRS ABSTRACT This study investigated the developmental trajectory of two marker effects of visual word recognition, word frequency, and orthographic neighbourhood effects, in French primary school children from Grades 1 to 5. Frequency and neighbourhood size were estimated using a realistic developmental database, which also allowed us to control for the effects of age-ofacquisition. A lexical decision task was used because the focus of this study was orthographic development. The results showed that frequency had clear effects that diminished with development, whereas orthographic neighbourhood had no significant influence at either grade. A selforganising neural network was trained on the realistic developmental corpus. The model successfully simulated the overall pattern found with children, including the absence of neighbourhood size effects. The selforganising neural network outperformed the classic interactive activation model in which frequency effects are simulated in a static way. These results highlight the potentially important role of unsupervised learning for the development of orthographic word forms. 7

8 UN ARTICLE A L HONNEUR Pascale Boulenguez 1, Sylvie Liabeuf 1, Rémi Bos 1, Hélène Bras 1, Céline Jean-Xavier 1, Cécile Brocard 1, Aurélie Stil 1, Pascal Darbon 1, Daniel Cattaert 2, Eric Delpire 3, Martin Marsala 4, 5 & Laurent Vinay 1 Down-regulation of the cation-chloride cotransporter KCC2 and its contribution to the hyperexcitability of reflexes underlying spasticity after spina cord injury. (2010) Nature Medicine. 16, p P3M, CNRS & Aix-Marseille Université, 2 Centre de Neurosciences Intégratives et Cognitives, CNRS & Université de Bordeaux, 3 Department of Anesthesiology, Vanderbilt University Medical Center, Nashville, Tennessee, USA. 4 Anesthesiology Research Laboratory, Department of Anesthesiology, University of California San Diego, La Jolla, California, USA. 5 Institute of Neurobiology, Slovak Academy of Sciences, Kosice, Slovakia. Abstract: Hyperexcitability of spinal reflexes and reduced inhibition are commonly associated with spasticity after spinal cord injuries (SCI). In adults, the activation of GABA_ A and glycine receptors inhibits neurons as a result of low intracellular Cl^ concentration, which is maintained by the potassium-chloride co-transporter KCC2. We show that KCC2 is down-regulated following SCI in rats, particularly in motoneurons membranes, causing a depolarization of the Cl^ equilibrium potential and a reduction of the strength of postsynaptic inhibitions. Blocking KCC2 in intact animals increased the excitability of spinal networks and reduced the rate-dependent depression (RDD) of the Hoffmann reflex as observed in spasticity. The RDD was also decreased in KCC2-deficient mice and in intact rats after BDNF injection which downregulates KCC2. The early decrease in KCC2 after SCI was prevented by intrathecal pre-treatment with the BDNFsequestering TrkB/Fc chimera protein. Our results open new perspectives for the development of therapeutic strategies to alleviate spasticity. Inhibition neuronale après traumatisme de la moelle épinière : Dr Jekyll et Mr Hyde Le bon fonctionnement des réflexes repose sur un équilibre entre l activité des neurones excitateurs et celle des neurones inhibiteurs. Après un traumatisme de la moelle épinière, les processus inhibiteurs sont altérés, conduisant à l hyperactivité de certains réflexes et à une raideur musculaire, qui caractérisent la spasticité. L équipe de Laurent Vinay, directeur de l'unité "Plasticité et Physio- Pathologie de la motricité" (P 3 M, CNRS / Université de la Méditerranée) vient de révéler le mécanisme à l origine de ces dysfonctionnements. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour le traitement de la spasticité qui affecte 75 % des patients hémiplégiques et paraplégiques. Menés en collaboration avec un laboratoire bordelais et deux laboratoires américains, ces travaux font l'objet d'une publication le 28 février 2010 dans la revue Nature Medicine. 8

9 UN OUVRAGE A L HONNEUR Anna C. Nobre 1, and Jennifer T. Coull 2 "Attention and Time", Oxford University Press 1 Brain & Cognition Laboratory, Department of Experimental Psychology, University of Oxford, UK, 2 Laboratoire de Neurobiologie de la Cognition, Université de Provence and CNRS. France Attention is a core topic within cognitive neuroscience. Whilst countless books exist on attention, this is unique in exploring the relationship between attention and time. Our ability to attend selectively to our surroundings - taking notice of the things that matter, and ignoring those that don't - is crucial if we are to negotiate the world around us in an efficient manner. Several aspects of the temporal dimension turn out to be critical in determining how we can put together and select the events that are important to us as they themselves unfold over time. For example, we often miss events that happen while we are occupied perceiving or responding to another stimulus. On the other hand, temporal regularity between events can also greatly improve our perception. In addition, our perception of the passage of time itself can also be distorted as while we are performing actions or paying attention to different aspects of the environment. Surprisingly, this fascinating and fundamental interplay between ' attention' and 'time' has been relatively neglected in the psychology and neuroscience literatures until very recently. Attention & Time is the first book to address this foundational topic, bringing together several intriguing and hitherto fragmented findings into a compelling and cohesive field of enquiry. The book contains thirty-one critical-review chapters from internationally recognised experts in the field, carefully organised into three stand-alone, yet extensively cross-referenced, themed sections. Each section focuses on distinct ways in which attention and time influence one another. These sections, each encompassing a range of methodologies from classical cognitive psychology to single-cell neurophysiology, provide functionally unifying frameworks to help guide the reader through the many various experimental and theoretical approaches adopted. Bringing conceptually discrete, yet functionally related, fields of temporal attention research together within a single volume, this book provides a comprehensive overview that will be of value to the interested novice in cognitive neuroscience, whilst also inspiring experts in the field to make, perhaps previously overlooked, links with their own field of research. 9

10 T HESES 2010 Gaëlle Bettus Vendredi 22 janvier 2010 Epilepsie et Cognition (UMR 751) Sous la direction de : Jean-Philippe RANJEVA (UMR 6612) & Fabrice BARTOLOMEI «Connectivité Fonctionnelle Interictale dans les Epilepsies du Lobe Temporal : Etude par SEEG et IRMf au repos» RESUME Le but de ce travail de thèse a été de caractériser in vivo chez l Homme, la connectivité cérébrale sur son versant fonctionnel, par le biais de deux techniques: la stéréoélectro-encéphalographie (SEEG) et l IRM fonctionnelle (IRMf) de repos. Ces travaux se sont intégrés dans le cadre du bilan préchirurgical des épilepsies du lobe temporal pharmacorésistantes, dont le but est de déterminer la zone épileptogène à réséquer pour traiter ces patients. Alors que plusieurs études en électrophysiologie ont montré que durant les crises, il existait une synchronisation anormalement élevée entre les structures impliquées dans les processus épileptogènes, aucune donnée de connectivité n était disponible en période intercritique. Pourtant, la période intercritique est le siège d anomalies interictales enregistrées en EEG, de profonds remaniements morphologiques, et est associée à des troubles cognitifs. Nous apportons avec ce travail, grâce au recueil et au traitement de signaux SEEG et IRMf enregistrés durant la période intercritique, de nouvelles connaissances i) sur l organisation de la connectivité fonctionnelle basale (CFB) chez les sujets sains ; ii) sur les altérations de la CFB chez des groupes de patients mais également au niveau individuel ; iii) sur le rapport entre ces anomalies de CFB et les troubles cognitifs observés chez ces patients ; iv) enfin, sur les différences et les similitudes de la CFB évaluée par SEEG et IRMf chez les mêmes sujets, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives dans la compréhension des relations entre le signal BOLD et le signal EEG. RESUME Sandrine Chemla Jeudi 18 février 2010 Institut de Neurosciences Cognitives de la Méditerranée (UMR 6193) Sous la direction de : Frédéric Chavane & Thierry Viéville (INRIA-Sophia Antipolis) " Un modèle biophysique de colonne corticale pour l'analyse du signal d'imagerie optique " L'imagerie optique extrinsèque basée sur l'utilisation de colorants sensibles aux potentiels (VSD) est actuellement la seule technique de neuroimagerie offrant la possibilité d'observer l'activité d'une large population de neurones avec une forte résolution spatiale et temporelle. Dans cette thèse, notre but est d'étudier les origines biologiques du signal d'imagerie optique (signal VSD), étant donné que cette question reste sans réponse claire dans la littérature. Identifier l'origine du signal VSD est difficile au niveau physiologique car les molécules de colorant reflètent la dynamique du potentiel de membrane de toutes les membranes du tissu cortical, incluant toutes les couches corticales, tous les types de cellules (excitatrices, inhibitrices, gliales) et tous les compartiments neuronaux (somas, axons, dendrites). Pour répondre à cette question, nous proposons dans cette thèse d'utiliser un modèle biophysique de colonne corticale, à une échelle mésoscopique, prenant en compte les paramètres neuronaux biologiques connus de la structure corticale. Le modèle est basé sur un microcircuit cortical à six populations de neurones interconnectés: une population excitatrice et une population inhibitrice dans chacune des trois principales couches du cortex. Chaque neurone est représenté par une structure morphologique réduite à compartiments avec une dynamique de type Hodgkin-Huxley. Le modèle est alimenté par une activité spontanée, des connexions latérales et une entrée thalamique d'intensité croissante. Les neurones isolés et le comportement en réseau ont été ajustés pour correspondre à des données publiées dans la littérature. Le modèle ainsi ajusté offre ainsi la possibilité de calculer le signal VSD avec une formule linéaire. Nous avons validé le modèle en comparant le signal VSD simulé et le signal VSD mesuré expérimentalement. Grâce à la construction compartimentale de ce modèle, nous confirmons et quantifions le fait que le signal VSD est le résultat d'une moyenne de plusieurs composantes, avec comme contribution majeure, l'activité dendritique des neurones excitateurs des couches superficielles du cortex. Le modèle 10

11 suggère également que les neurones inhibiteurs, l'activité supraliminaire et les couches profondes participent également au signal, et ce de manière dépendante du temps et de la force de la réponse. Nous arrivons à la conclusion que le signal VSD possède une origine multicomposante dynamique et proposons un nouveau formalisme pour l'interpréter Karima Mâaroufi - Samedi 27 février 2010 Laboratoire de Neurobiologie de la Cognition UMR 6155 Thèse en co-tutelle avec la Faculté des Sciences de Bizerte de l'université de Tunis sous la direction de Bruno Poucet et Etienne Save "Etude des effets de l'exposition aux champs électromagnétiques et de la surcharge en fer sur la mémoire spatiale du rat : Rôle des systèmes monoaminergiques et évaluation du stress oxydant" RESUME Ce travail vise à mieux comprendre les effets de l exposition aux champs électromagnétiques sur les comportements moteurs, cognitifs et émotionnels, ainsi que les mécanismes d action impliqués. Dans ce cadre, nous avons étudié la performance d'animaux exposés à des champs électromagnétiques dans différentes tâches comportementales et la relation entre les altérations comportementales et les modifications affectant différents systèmes de neurotransmission. De plus, les effets de l exposition à différents types de champs électromagnétiques (statique, basses fréquences ou hautes fréquences) ont été analysés chez des animaux ayant reçu ou non une surcharge en fer. Les comportements étudiés concernent la réactivité émotionnelle classique (open field et labyrinthe en croix surélevé), les performances cognitives (tâche de navigation spatiale, performance dans le labyrinthe radial et test de réaction à la nouveauté spatiale et nonspatiale) et les comportements moteurs (équilibre, activité). Nos résultats montrent des effets de la surcharge subaiguë en fer sur les comportements émotionnels (induction d'un phénomène d anxiété) et sur les comportements cognitifs (réduction de l apprentissage dans la piscine de Morris) associés à une augmentation du niveau du fer dans le cortex préfrontal, le striatum et l hippocampe. Les résultats montrent aussi un effet d'une co-exposition sub-chronique à un champ électromagnétique à basses fréquences et d'une surcharge en fer sur la mémoire spatiale (test de réactivité à la nouveauté spatiale). Ces déficits s'accompagnent d'une augmentation du niveau de la sérotonine (5HT) chez les animaux traités au fer seul et d'une augmentation des marqueurs de stress oxydant (TBARS) chez les animaux exposés au champ électromagnétique, qu'ils soient traités ou non au fer. L exposition sub-chronique à des champs électromagnétiques à hautes fréquences (900 MHz) entraîne une diminution de réactivité à la nouveauté spatiale et une augmentation des marqueurs de stress oxydant accompagnée d'une diminution dopaminergique et d'une augmentation de la 5HT. De manière inattendue, ces effets sont diminués chez des animaux co-exposés au fer et à un champ à hautes fréquences. Ces résultats surprenants suggèrent que les deux traitements, qui devraient induire chacun un stress oxydant, sont capables de se bloquer mutuellement ce qui implique l'existence de mécanismes régulateurs provoqués par la surcharge ferrique. Céline Marie Vendredi 22 janvier 2010 Institut de Neurosciences Cognitives de la Méditerranée (UMR 6193) Sous la direction de : Mireille Besson "Influence de l expertise musicale et linguistique sur le traitement des sons linguistiques et non linguistiques" RESUME Le but de ce travail est d étudier l influence de l expertise (musicale ou linguistique) sur le traitement des sons linguistiques et non-linguistiques chez l adulte sain. Plus précisément, il s agit de cerner les effets de transfert d apprentissage d un domaine d'expertise vers un autre domaine afin de tester la spécificité des processus qui sous-tendent le traitement de la musique et du langage et de mieux comprendre les phénomènes de plasticité induits par l expertise. Pour étudier ces questions, j ai conduit plusieurs expériences, basées sur l utilisation conjointe des méthodes issues de la psychologie expérimentale (Temps de Réaction et pourcentage d erreurs) et de l électrophysiologie chez l homme (Potentiels Evoqués). En comparant des musiciens et des non-musiciens, j ai d abord testé les effets de transfert d apprentissage de la musique sur le traitement du mètre et de la sémantique dans le langage (Expérience 1), ainsi que sur la phonologie et les variations de hauteur tonale (Expérience 2). Les résultats montrent que l'expertise musicale améliore la perception des aspects métriques du langage parlé et réduit les interférences liées au traitement sémantique. Ils soulignent également que l'expertise musicale améliore la discrimination de variations tonales et phonologiques dans une langue à tons inconnue des participants: le Mandarin. Dans une troisième étude j ai testé l hypothèse inverse, celle d un transfert d apprentissage du langage vers des sons non-linguistiques. Pour ce faire, j ai comparé le traitement pré-attentif et attentif de variations de durée, de fréquence et d intensité de sons non- 11

12 linguistiques chez des locuteurs d une langue à quantité, le Finnois, et chez des Français. Les résultats montrent que les participants Finlandais sont plus sensibles aux variations de durée de sons non-linguistiques que les participants Français. En incluant un groupe de sujets musiciens Français à cette étude, j ai également pu comparer l influence de l expertise linguistique et de l expertise musicale. Les résultats révèlent une influence similaire de ces deux types d expertise sur le traitement des variations de durée. Enfin, les résultats de deux études visant à comparer les processus conceptuels/sémiotiques impliqués dans l analyse de sons de l environnement et de sons musicaux à ceux impliqués dans l analyse de sons du langage, révèlent des similarités dans les corrélats électrophysiologiques (N400) associés aux différents types de sons. Deux interprétations complémentaires, reposant sur la mise en jeu d effets «bottom-up» et «top-down», sont proposées pour rendre compte des effets de transfert d apprentissage. 12

13 RESERVEZ LA JOURNEE DU 9 SEPTEMBRE 2010 La journée de l IFR aura lieu Le jeudi 9 septembre 2010 à St Charles Sur le thème "Variabilité : bruit ou source d'information" Le programme est en cours de finalisation ********************** 2 ème conférence exceptionnelle 2010 de l IFR Le vendredi 10 décembre 2010 à 10h30 Annette Karmiloff-Smith Evolution, genes, and the human brain : Insights from developmental disorders (Autism, Down syndrome and Williams syndrome) Amphi Charve à St Charles La conférence sera suivie d un apéritif convivial 13

14 APPEL D OFFRES ACTIONS INCITATIVES! Date limite de renvoi des dossiers 30 avril 2010 Les équipes dont les projets ont été financés en 2008, présenteront un poster sur l avancement de leur projet à la journée de l IFR du 9 septembre prochain. 14