Stabilité fonctionnelle des réseaux de neurones : étude expérimentale et théorique dans le cas d'un réseau simple

Functionnal stability of simple neural networks : an experimental and theoretical study

• Auteur / Autrice : Gwendal Le Masson
• Direction : Jean-Paul Truchot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences et pharmacologie
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Résumé

Un des reseaux qui compose systeme nerveux stomatogastrique des crustaces, (le reseau pylorique) reste l'un des mieux connu en termes de proprietes cellulaires et de connexions synaptiques. Un des problemes auxquels ce reseau doit faire face est qu'il est constamment sujet a des influences modulatrices susceptibles d'en adapter l'activite (plasticite), mais il peut egalement etre soumis a des modifications externes. Malgre ces perturbations, ce reseau reste d'une remarquable stabilite dans son activite. Cette stabilite permet d'assurer en permanence une fonction pylorique liee au peristaltisme et au filtrage des aliments. Le but du present travail est de comprendre comment ces deux contraintes apparemment contradictoires (plasticite et stabilite) peuvent etre reunis au sein d'un meme reseau. Au chapitre i nous decrivons les outils mathematiques et informatiques que nous avons developpes. Ce chapitre decrira egalement les modeles de neurones que nous avons construits sur la base des donnees experimentales disponibles. Au cours du chapitre ii, nous decrivons en detail deux techniques originales. L'une, est appelee la methodes des reseaux hybrides, va nous permettre au cours du chapitre iii, de manipuler la structure synaptique du reseau pour en analyser plus finement ses proprietes. L'autre, plus theorique, est une methode d'optimisation utilisee pour estimer et mieux cerner certains parametres de nos modeles. Le chapitre iii est devolu a l'analyse de la stabilite structurelle du reseau pylorique. Les resultats majeurs obtenus sont les suivants : (1) la stabilite du rythme pylorique est assuree par au moins deux mecanismes synergiques. L'un est cellulaire et fait appel a une population de cellules auto-rythmiques dite pacemaker. L'autre est synaptique et fait intervenir une boucle d'inhibition recurrente cyclique. (2) la stabilite de l'organisation interne de la sequence motrice pylorique est assuree par une redondance de mecanismes. Enfin, le chapitre iv s'interesse au maintien a long terme des proprietes endogenes cellulaires face a divers types de perturbations. Nous soutenons l'hypothese qu'il existe des boucles de retrocontroles liant l'activite electrique moyenne des cellules a l'expression des canaux ioniques. Certains aspects de cette hypothese ont ete demontres experimentalement.