Investing space : visual and vestibular stimulations to study the cortical integration of self-motion in human and non-human primates

Ce travail de thèse vise à identifier et caractériser les réseaux corticaux impliqués dans l’intégration visuo-vestibulaire chez les primates humains et non humains, par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), afin de mieux comprendre les mécanismes neuraux du traitement multisensoriel de l’information spatiale. Inscrit dans le champ des neurosciences cognitives et de la neuroimagerie, ce projet adopte une approche comparative pour explorer les processus d’intégration essentiels à l’orientation spatiale, à l’équilibre et à la perception du mouvement de soi. Il cherche également à valider le macaque rhésus comme modèle pertinent dans ce domaine, et à combler les lacunes sur les substrats neuronaux de l’intégration visuo-vestibulaire, en complément des études comportementales, posturales, oculométriques et électrophysiologiques.Nous avons mené trois études. La première, chez l’humain, a exploré les effets de direction et de congruence entre stimulations galvaniques vestibulaires (SGV) et flux optiques avant/arrière, ciblant cinq aires corticales sensibles au mouvement de soi visuel (V6, VIP, MT+, PIC, CSv). La deuxième a comparé, chez le macaque, les activations vestibulaires en réponse à une stimulation en SGV latérale et visuelles (flux optique global), pour identifier des zones de recouvrement entre les deux modalités. La troisième étude a analysé les préférences directionnelles aux flux optiques (avant/arrière/gauche/droite) chez les deux espèces. Malgré plusieurs défis techniques, tels que l’adaptation du matériel SGV à l’IRM et l’entraînement complexe des macaques à la tâche de fixation dans le scanner, les données obtenues ont permis de répondre à nos objectifs. L’aire V6, chez l’humain, s’est distinguée par une double spécialisation : d’une part sa sensibilité à la congruence visuo-vestibulaire et d’autre part, sa préférence pour les mouvements vers l’avant. Chez le macaque, des recouvrements fonctionnels notables ont été observés entre activations vestibulaires et visuelles, avec une organisation similaire à celle de l’humain, bien que certaines régions (e.g. VIP) montrent des différences de spécialisation directionnelle. Le dernier protocole a confirmé, chez le macaque, la préférence directionnelle de V6 pour les flux vers l’avant, même en stimulation purement visuelle.Ce projet démontre la faisabilité d’une approche comparative par IRMf des réseaux visuo-vestibulaires. Il contribue à la caractérisation du réseau cortical d’intégration multisensorielle, à une meilleure compréhension de la spécialisation de certaines régions dans la perception du mouvement de soi, et à la validation du macaque rhésus comme modèle pertinent en raison de l’homologie fonctionnelle avec l’humain. Ce travail ouvre la voie à des études électrophysiologiques chez le primate non humain, afin d’explorer plus finement la dynamique des régions identifiées. Il pose également les bases de nouveaux protocoles expérimentaux intégrant des mesures oculométriques pour aborder la dimension perceptive de l’intégration multisensorielle. Chez l’humain, ces recherches pourraient être étendues à l’étude de l’impact de la gravité ou du vieillissement, ouvrant des perspectives cliniques pour le diagnostic et la rééducation des troubles vestibulaires.