De l’enfance au vieil âge, l’apprentissage moteur fait partie intégrale de notre vie de tous les jours. Suite à l’acquisition d’une nouvelle habileté motrice, notre cerveau continue d’en renforcer sa trace mnésique. Ce processus est mieux connu sous le nom de « consolidation de la mémoire », dans lequel le sommeil jouerait un rôle clé. Bien qu’il n’existe pas encore de consensus quant à savoir durant quel stade de sommeil ce processus à lieu, de plus en plus d’indices tendent à démontrer que les fuseaux de sommeil (FS) du stade 2 du sommeil non-paradoxal (SNP2) sont impliqués dans la consolidation. Néanmoins, ces résultats sont tous de nature corrélationnelle, seulement. Ainsi, le but de cette thèse est d’identifier le stade de sommeil durant lequel la consolidation d’une nouvelle mémoire motrice séquentielle à lieu et de définir le rôle des FS dans ce processus. Afin d’aborder ces objectifs, nous avons pairé une tâche d’apprentissage moteur séquentiel (AMS) à un paradigme olfactif de réactivation ciblée de la mémoire (RCM). Les participants ont été entrainés à la tâche d’AMS tout en étant exposé à une odeur. Cette même odeur leur a été présenté durant le sommeil afin de servir d’indice contextuel et ainsi réactiver la trace mnésique de la tâche nouvellement apprise. Enfin, au matin, leur niveau de consolidation a été mesuré à l’aide d’une session de retest à la même tâche. La première étude s’est intéressée au rôle des stades de sommeil principalement par la comparaison entre les gains en performance motrice entre les groupes indicés durant le stade de SNP2 ou de sommeil paradoxal (SP), ainsi que sur l’effet de l’indiçage sur les FS. Les résultats ont démontré que les participants conditionnés et indicés en stade de SNP2 avaient des gains en performance significativement plus élevés au retest que ceux indicés en SP ou ceux qui n’avaient pas été conditionnés à l’odeur. De plus, nous avons observé que l’indiçage entrainait des augmentations plus importantes en fréquence et amplitude des FS pariétaux chez le groupe indicé durant le SNP2. Finalement, nos résultats ont démontré que ces changements en fréquence prédisaient le degré des gains en performance des sujets. Au cours de la seconde étude nous avons exploré comment les FS pariétaux du SNP2 interagissaient avec différentes bandes de fréquence voisines localement et entre diverses régions corticales (connectivité). Les résultats ont démontré que la stimulation RCM avait instigué des augmentations d’activité concomitante dans des bandes de basse fréquence (delta [1-4 Hz], theta [4-8 Hz]) précédant et suivant les FS, et des augmentations dans la bande haut-bêta (25-30 Hz) pendant les FS. Ces changements ont été identifiés particulièrement au-dessus de régions corticales motrices et associatives. Nous avons aussi rapporté des hausses de la connectivité entre régions associées à l’apprentissage d’une tâche d’AMS, ainsi que des augmentations globales dans les bandes delta et thêta. Ensemble, ces deux études ont souligné l’importance du sommeil et de certains de ces constituants, c’est-à-dire le stade de SNP2 et les FS, dans la consolidation de mémoires motrices séquentielles. En effet, elles ont fait la démonstration qu’une nouvelle trace mnésique pouvait être réactivée et consolidée durant le SNP2 à l’aide d’un stimulus olfactif conditionné, menant ultimement à une performance motrice améliorée au-delà de ce qui est normalement observé, alors que le même effet est absent en SP. Cette thèse a établi que les FS sont instrumentaux au processus de consolidation bien que leur effet soit dépendant d’interrelations complexes locales et interrégionales avec d’autres bandes de fréquence, incluant le delta, thêta et haut-bêta. Ainsi, elle met les fondations pour une étude efficace du rôle des FS dans la consolidation de la mémoire au sein de leurs contextes temporal, topographique et fréquentiel.

Mots-clés : Sommeil , Fuseaux de sommeil , Consolidation , Mémoire motrice séquentielle , Mémoire