Hebbian and Homeostatic plasticity in the adult visual cortex

Plasticité Hebbienne et Homeostatique dans le cortex visuel de l’adulte Cette thèse explore comment la plasticité hebbienne et homéostatique coexistent dans le système visuel adulte. Bien que ces deux mécanismes aient été étudiés dans des modèles animaux et durant le développement, leur interaction chez l’adulte humain n’a, à notre connaissance, pas été examinée systématiquement. Nous testons ici directement, pour la première fois, l’interaction de ces deux formes de plasticité chez l’adulte. À cette fin, nous présentons trois expériences combinant diverses techniques expérimentales : psychophysique, électroencéphalographie (EEG) chez l’humain et imagerie fonctionnelle par ultrasons (fUS) chez le furet. Dans une première étude, nous avons testé l’interaction entre plasticité hebbienne et homéostatique en combinant deux paradigmes connus pour chacune : la modulation de l’amplitude du potentiel évoqué visuel (VEP) par une stimulation visuelle haute fréquence (HFS) afin d’induire une plasticité de type hebbien, et la privation monoculaire de courte durée (MD) afin d’induire une plasticité homéostatique. Ces deux techniques induisaient de manière fiable leurs effets. Bien qu’elles n’interagissent apparemment pas directement, elles sont étroitement liées : leurs potentiels respectifs corrèlent négativement entre participants, révélant ainsi un mécanisme neural commun. Dans une deuxième étude, nous avons validé la technique expérimentale utilisée pour induire la plasticité visuelle homéostatique chez l’humain adulte, en comparant la sensibilité de deux techniques psychophysiques différentes (rivalité binoculaire et combinaison binoculaire) pour évaluer l’effet de la MD de courte durée et sa dépendance vis-à-vis de la durée de privation. Nous rapportons que ces deux techniques quantifient de manière fiable l’effet d’une privation monoculaire de courte durée et son accroissement avec l’allongement de cette privation (15 vs 120 min), et que la combinaison binoculaire est plus sensible que la rivalité binoculaire pour quantifier l’effet d’une MD très courte (15 min). Cela indique que les circuits excitateurs impliqués dans la combinaison binoculaire pourraient être plus sensibles à la privation aux stades initiaux de l’effet, montrant une dynamique plus rapide comparée aux circuits inhibiteurs impliqués dans la rivalité binoculaire. Dans une troisième expérience pilote, nous avons étendu l’investigation de la plasticité visuelle homéostatique induite par une privation monoculaire de courte durée à un modèle animal (le furet), choisi pour la similarité de son système visuel avec celui des mammifères supérieurs. En suivant la dominance oculaire avant et après une privation monoculaire grâce à l’imagerie fonctionnelle par ultrasons (fUS), nous visions à relier les résultats comportementaux et neuroimagerie humains aux mesures physiologiques chez l’animal. Bien que préliminaire, cette approche établi les bases de futures études comparatives susceptibles de révéler des mécanismes plus profonds des changements de dominance oculaire chez l’adulte. En conclusion, cette thèse démontre que le cortex visuel adulte conserve à la fois une plasticité hebbienne et homéostatique, et que ces processus peuvent être modulés de manière indépendante. La durée de la privation sensorielle affecte les ajustements homéostatiques, affinant notre compréhension des effets du facteur temps sur la plasticité adulte. L’absence d’une interaction directe entre les mécanismes hebbiens et homéostatiques suggère que la plasticité corticale adulte pourrait être régie par des processus parallèles plutôt que par un cadre unifié unique, mais leur corrélation indique que ces processus doivent être liés d’une manière complexe. Ces résultats font progresser notre connaissance de la manière dont l’expérience sensorielle affecte la fonction cérébrale à l’âge adulte et offrent un tremplin pour de futures recherches reliant les modèles humains et animaux de plasticité corticale.