Les dégénérescences lobaires fronto-temporale (DLFT) sont des démences neurodégénératives rares. 30-50% des DLFT a une cause génétique, la plupart sont des mutations des gènes C9orf72 et progranuline (GRN). L'objectif de la thèse a été d'élargir le spectre mutationnel et phénotypique des mutations GRN. Nous avons identifié les premières délétions partielles du gène GRN chez des patients avec progranulinémie baisse (la progranulinémie est abaissée en cas de mutation), mais sans mutation détectée par séquençage. Nous avons contribué à élargir le spectre clinique de la maladie en décrivant un phénotype d'atrophie corticale postérieure et des lésions de la substance blanche cérébrale chez des patients GRN, caractéristique évocatrice de cette forme génétique. Enfin, nous avons étudié la phase présymptomatique de la maladie, alors que se développent les premiers essais thérapeutiques, par une approche longitudinale avec IRM et TEP-FDG. Le métabolisme cérébral est réduit dans le lobe temporal latéral gauche 20 ans avant l'apparition des symptômes et, après 20 mois, dans les régions frontales et l'épaisseur corticale dans les régions temporales gauche. Le lobe temporal latéral pourrait être donc l'"épicentre " de la maladie, et le processus lésionnel pourrait, secondairement, progresser vers les régions frontales. J'ai également contribué à définir les phénotypes associés aux mutations de gènes plus rares de DLFT/DLFT-SLA. TARDBP est associé à un large spectre phénotypique; TBK1 est caractérisé par une démence sémantique ou aphasie non fluent associés à l'atteinte de la corne antérieure. Cette étude importante souligne le rôle de ces mutations dans le spectre clinique des DLFT. / Frontotemporal lobar degeneration (FTLD) are rare neurodegenerative dementias. 30-50% of FTLD has a genetic cause, most are mutations in C9orf72 and in progranulin gene (GRN). The aim of the thesis was to expand the mutational and phenotypic spectrum of GRN mutations. We identified the first partial deletions of GRN gene in patients with low plasmatic progranulin (the plasmatic progranulin is low in case of mutation), but without mutation detected by sequencing. We contributed to expand the clinical spectrum of the disease by describing a posterior cortical atrophy phenotype and lesions of the cerebral white matter in GRN patients, evocative feature of this genetic form. Finally, we studied the presymptomatic stage of the disease, while the first clinical trials develop, for a longitudinal approach with MRI and FDG-PET. The cerebral metabolism is reduced in the left temporal lobe 20 years before clinical onset and, after 20 months, the metabolism is reduced in the frontal regions and the cortical thickness in the left temporal regions. The lateral temporal lobe could thus be the "epicenter" of the disease, and the lesional process could secondarily progress towards the frontal regions. I also contributed to define the phenotypes associated with rare gene mutations in FTLD/FTLD-ALS. TARDBP is associated with a wide phenotypic spectrum; TBK1 is characterized by semantic dementia or not fluent aphasia associated with involvement of the anterior horn. This important study highlights the role of these mutations in the clinical spectrum of FTLD.

Les microglies sont des cellules hématogène mais prennent place dans le système nerveux central (SNC) au cours du développement embryonnaire pour constituer la population résidente des cellules immunitaires. Elles sont les médiateurs crucials du bon développement et de l'entretien des réseaux de neurones dans le SNC. De nombreux aspects de la physiologie microgliale et les mécanismes qui sous-tendent leurs fonctions au cours du développement embryonnaire du cerveau sont encore largement méconnues. Cette thèse de doctorat porte sur la migration des cellules microgliales au cours du développement embryonnaire du cortex et elle débouche sur trois grandes conclusions. (1) Les cellules microgliales embryonnaires in situ sont très dynamiques et adaptent leur phénotype à leur environnement local. (2) La vitesse de migration des microglies ex vivo dépend des intégrines beta1 qui exercent des fonctions à la fois inhibitrices et promotrices sur la migration selon l'âge embryonnaire. (3) Les microglies jouent probablement un rôle dans l'étiologie des troubles du développement neurologique, mais il faudrait que les futures recherches se concentrent sur le dysfonctionnement des microglies plutôt que sur leur activation immunitaire classique. / Microglia are blood-borne cells but take up residence in the central nervous system (CNS) during embryonic development to constitute the resident pool of immune cells. They are crucial mediators of the healthy development and maintenance of neural networks in the CNS. Many aspects of the physiology of microglia and the mechanisms underpinning their tasks during embryonic brain development are still unresolved. This doctoral dissertation focuses on migration of microglial cells during embryonic cortical development. All together, this dissertation brings forwards three major conclusions. (1) In situ embryonic microglia are highly dynamic cells that adapt their phenotype to their local environment. (2) Microglial migration speed ex vivo is dependent on β1 integrins that exert both migration promoting and inhibiting functions which are age-specifically regulated. (3) Microglia likely play a role in the etiology of neurodevelopmental disorders, but further research should focus on microglia dysfunction rather than classical microglial immune activation.

L'arithmétique est une des inventions majeures de l'humanité, mais il nous manque encore une compréhension globale de la façon dont le cerveau calcule les additions et soustractions. J'ai utilisé une nouvelle méthode comportementale basée sur un suivi de trajectoire capable de disséquer la succession des étapes de traitement impliquées dans les calculs arithmétiques. Les résultats sont compatibles avec un modèle de déplacement pas à pas sur une ligne numérique mentale, en commençant par l'opérande le plus grand et en ajoutant ou soustrayant de manière incrémentielle l'opérande le plus petit. Ensuite, j'ai analysé les signaux électrophysiologiques enregistrés à partir du cortex humain pendant que les sujets résolvaient des additions. L'activité globale dans le sillon intrapariétal augmentait au fur et à mesure que les opérandes grossissaient, prouvant son implication dans le calcul et la prise de décision. Étonnamment, les sites dans le gyrus temporal inférieur postérieur ont montré que l’activation initiale diminuait en fonction de la taille du problème, suggérant un engagement dans l'identification précoce de la difficulté de calcul. Enfin, j'ai enregistré des signaux de magnétoencéphalographie pendant que les sujets vérifiaient les additions et soustractions. En appliquant des techniques d'apprentissage automatique, j'ai étudié l'évolution temporelle des codes de représentation des opérandes et fourni une première image complète d'une cascade d'étapes de traitement en cours sous-jacentes au calcul arithmétique. Ainsi, cette dissertation fournit-elle plusieurs contributions sur la façon dont les concepts mathématiques élémentaires sont mis en œuvre dans le cerveau. / Arithmetic is one of the most important cultural inventions of humanity, however we still lack a comprehensive understanding of how the brain computes additions and subtractions. In the first study, I used a novel behavioral method based on trajectory tracking capable of dissecting the succession of processing stages involved in arithmetic computations. Results supported a model whereby single-digit arithmetic is computed by a stepwise displacement on a spatially organized mental number line, starting with the larger operand and incrementally adding or subtracting the smaller operand. In a second study, I analyzed electrophysiological signals recorded from the human cortex while subjects solved addition problems. I found that the overall activity in the intraparietal sulcus increased as the operands got larger, providing evidence for its involvement in arithmetic computation and decision-making. Surprisingly, sites within the posterior inferior temporal gyrus showed an initial burst of activity that decreased as a function of problem-size, suggesting an engagement in the early identification of the calculation difficulty. Lastly, I recorded magnetoencephalography signals while subjects verified additions and subtractions. By applying machine learning techniques, I investigated the temporal evolution of the representational codes of the operands and provided a first comprehensive picture of a cascade of unfolding processing stages underlying arithmetic calculation. Overall, this dissertation provides several contributions to our knowledge about how elementary mathematical concepts are implemented in the brain.

L’étude des réseaux cérébraux en IRM fonctionnelle au repos est de plus en plus utilisée chez les patients victimes d’accidents vasculaires cérébraux. La majorité des études se sont focalisés sur les déficits moteurs, attentionnels ou phasiques. Dans ce travail, nous avons étudié l’impact du handicap global sur la connectivité fonctionnelle de grands réseaux corticaux à la phase subaiguë d’infarctus cérébraux. Ce travail a porté sur 50 patients ayant subi un premier infarctus sus-tentoriel (29 hommes, 22 AIC gauche, 57 ± 14 ans, délai médian après l’AIC = 4.5 semaines) et 75 témoins (27 hommes, 55 ± 15 ans). Sept réseaux de repos ont été étudiés à partir d’une analyse en graine et nous avons distingué pour chacun les connectivités fonctionnelles interhémisphérique, ipsi et contralésionnelle. Les 22 patients sans handicap (mRS = 0/1) avaient une connectivité normale alors qu’une diminution diffuse et bilatérale était observée chez les 28 patients avec handicap, expliquant 22% de la variance. Les analyses post-hoc ont montré que ces différences s’observaient essentiellement entre les patients sans handicap et ceux avec handicap léger et portaient surtout sur le mode par défaut et un réseau exécutif. Nous avons calculé pour chacun un score d’intégrité de la connectivité fonctionnelle permettant de résumer l’ensemble de ces altérations. Cet outil simple permettait de prédire le handicap résiduel avec une spécificité de 91% et une sensibilité de 86%. Nous avons donc observé une diminution diffuse de la connectivité fonctionnelle des réseaux de repos chez les patients ayant un handicap résiduel, alors qu’une connectivité normale marquait un excellent pronostic fonctionnel. / Resting-state functional MRI is increasingly used to investigate brain networks in stroke patients. Most studies focused specifically on motor, attentional and language deficits. Here we have investigated the relationships between global post-stroke disability and functional connectivity of seven major cortical networks in subacute ischemic stroke patients. We have studied 50 patients with first-ever unilateral hemispheric stroke (29 men, 22 left strokes, 57 ± 14 years) with a median post-stroke delay of 4.5 weeks and 75 healthy volunteers (27 men, 55 ± 15 years). Seven cortical networks were characterized with a seed-based approach and for each network we distinguished inter-hemispheric, ipsi- and contra-lesional functional connectivity. The 22 patients without disability (modified Rankin’s scale 0-1) had normal functional connectivity in all networks whereas the 28 disabled patients had widespread and bilateral decreases in functional connectivity explaining 22 % of the variance. Secondary analyses showed that abnormalities mainly differentiate no disability from mild disability and may predominate in default-mode and top-down control networks. We have computed for each subject a functional connectivity index that summarizes all these abnormalities. This simple tool was strongly predictive of residual disability with a specificity of 91% and a sensitivity of 86%. In conclusion, widespread and bilateral alterations in cortical connectivity occur in disabled subacute stroke patients, whereas normal indicate excellent global outcome.

La navigation spatiale désigne la capacité de s'orienter et se repérer dans un environnement, et est particulièrement altérée chez les personnes âgées. Dans ce travail de thèse, nous proposons d'identifier les mécanismes sous-tendant le déclin de cette fonction chez les seniors. Nous avons comparé les performances de participants âgés à celles de sujets jeunes lors de tâches spatiales, et employé la technique des potentiels évoqués (PE) afin d’analyser les mécanismes neuronaux sous-jacents. Nous avons montré une atteinte de la localisation allocentrique chez les seniors, tandis que la localisation égocentrique semble préservée. Nous avons étudié l'efficience de processus visuo-perceptifs et attentionnels chez les sujets âgés. L'analyse des PE montre une préservation des processus perceptifs avec l'âge, tandis que les processus d'attention spatiale semblent particulièrement décliner. Enfin, les processus d'encodage spatial semblent également affectés chez les sujets âgés. / Spatial navigation refers to the ability to find one's way in complex environments, and is particularly affected in elderly individuals. We aimed to better understand the mechanisms underlying age-related deficits in spatial navigation, focusing on early cognitive processes. For this purpose, we compared performances obtained by elderly individuals above 60 years and by younger adults during spatial tasks, and used the event-related potentials (ERP) technique to investigate underlying neural processes. First, we found that allocentric localization is impaired in aging, whereas egocentric localization seems to be preserved. Then, we investigated the role of visuo-perceptive or attentional processes in spatial cognition, and their preservation in aging. ERP showed that perceptive processes seem to be preserved in elderly individuals, whereas spatial attention processes were impaired in these subjects. Finally, we showed that encoding processes are also particularly affected by aging.

L’imagerie en tenseur de diffusion, ou DTI, est une application de l’imagerie de diffusion qui permet de quantifier en chaque direction de l’espace la diffusion des molécules d’eau. Cette technique permet d’obtenir la direction de fibres cérébrales en chaque voxel, et de reconstruire indirectement les faisceaux de substance blanche du cerveau en 3D par tractographie. Les paramètres scalaires du tenseur, la FA ou fraction d’anisotropie, et l’ADC ou coefficient apparent de diffusion, permettent d’analyser la microstructure cérébrale de manière quantifiée. Les applications du DTI sont nombreuses, comme l’étude du développement cérébral normal et des pathologies de la substance blanche.Nous avons tout d’abord étudié le DTI chez le fœtus. Pour ce faire, une chaîne de traitement d’images DTI fœtales, compilée dans un logiciel, Baby Brain Toolkit (BTK) (https://github.com/rousseau/fbrain), a été implémentée. Ce logiciel permet notamment de corriger les artéfacts de mouvements qui dégradent la qualité du DTI fœtal. BTK a été validé sur des cas normaux, puis a été appliqué à un modèle de malformation cérébrale. Nous avons aussi étudié un cas d’infection à cytomégalovirus en DTI.Nous avons ensuite analysé l’intérêt des paramètres scalaires DTI dans l’étude d’une leucodystrophie rare, le syndrome de Cockayne. Le DTI permet de diagnostiquer le syndrome de Cockayne, de distinguer ses sous-types cliniques, et d’approcher sa physiopathologie. Nous avons ainsi montré qu’il s’agit d’une pathologie hypomyélinisante primitive, suivie d’une démyélinisation secondaire de bas grade. / Diffusion tensor imaging (DTI) is a diffusion-weighted imaging application that allows water motion quantification in any direction. This technique determines brain fiber direction in each voxel, and reconstructs indirectly white matter fibers tracts in 3D with tractography. Scalar DTI parameters, such as fractional anisotropy (FA) and apparent diffusion coefficient (ADC), provide a quantitative analysis of brain microstructure. DTI applications are numerous, especially in the study of brain development and white matter pathologies.First, we studied DTI in the fetus. For this, we implemented a processing method for fetal DTI images, and compiled it in a software, Baby brain Toolkit (BTK) (https://github.com/rousseau/fbrain). BTK was validated on normal cases, and then applied to a brain malformation model. We also studied a case of cytomegalovirus infection with DTI.We then investigated the utility of scalar DTI parameters in a rare leukodystrophy, Cockayne syndrome. DTI allows to diagnose Cockayne syndrome, to distinguish between clinical subtypes, and to understand its pathophysiology. We showed that Cockayne syndrome was a primitive hypomyelinating disorder, followed by a low grade secondary demyelination.

La reconstruction des sources de l'activité cérébrale à partir des mesures de potentiel fournies par un électroencéphalographie (EEG) nécessite de résoudre le problème connu sous le nom de « problème inverse de l'EEG ». La solution de ce problème dépend de la solution du « problème direct de l'EEG », qui fournit à partir de sources de courant connues, le potentiel mesuré au niveau des électrodes. Pour des modèles de tête réels, ce problème ne peut être résolut que de manière numérique. En particulier, les équations intégrales de surfaces requièrent uniquement la discrétisation des interfaces entre les différents compartiments constituant le milieu cérébral. Cependant, les formulations intégrales existant actuellement ne prennent pas en comptent l'anisotropie du milieu. Le travail présenté dans cette thèse introduit deux nouvelles formulations intégrales permettant de palier à cette faiblesse. Une formulation indirecte capable de prendre en compte l'anisotropie du cerveau est proposée. Elle est discrétisée à l'aide de fonctions conformes aux propriétés spectrales des opérateurs impliqués. L'effet de cette discrétisation de type mixe lors de la reconstruction des sources cérébrales est aussi étudié. La seconde formulation se concentre sur l'anisotropie due à la matière blanche. Calculer rapidement la solution du système numérique obtenu est aussi très désirable. Le travail est ainsi complémenté d'une preuve de l'applicabilité des stratégies de préconditionnement de type Calderon pour les milieux multicouches. Le théorème proposé est appliqué dans le contexte de la résolution du problème direct de l'EEG. Un préconditionneur de type Calderon est aussi introduit pour l'équation intégrale du champ électrique (EFIE) dans le cas de structures unidimensionnelles. Finalement, des résultats préliminaires sur l'impact d'un solveur rapide direct lors de la résolution rapide du problème direct de l'EEG sont présentés. / Electroencephalography (EEG) is a very useful tool for characterizing epileptic sources. Brain source imaging with EEG necessitates to solve the so-called EEG inverse problem. Its solution depends on the solution of the EEG forward problem that provides from known current sources the potential measured at the electrodes positions. For realistic head shapes, this problem can be solved with different numerical techniques. In particular surface integral equations necessitates to discretize only the interfaces between the brain compartments. However, the existing formulations do not take into account the anisotropy of the media. The work presented in this thesis introduces two new integral formulations to tackle this weakness. An indirect formulation that can handle brain anisotropies is proposed. It is discretized with basis functions conform to the mapping properties of the involved operators. The effect of this mixed discretization on brain source reconstruction is also studied. The second formulation focuses on the white matter fiber anisotropy. Obtaining the solution to the obtained numerical system rapidly is also highly desirable. The work is hence complemented with a proof of the preconditioning effect of Calderon strategies for multilayered media. The proposed theorem is applied in the context of solving the EEG forward problem. A Calderon preconditioner is also introduced for the wire electric field integral equation. Finally, preliminary results on the impact of a fast direct solver in solving the EEG forward problem are presented.

L'étude de fonctions cognitives telles que le langage, la conscience et a fortiori leurs relations, constitue un défi aux confins de la médecine et des neurosciences cognitives. Le traitement sémantique procure à nos expériences perceptuelles un niveau de représentation abstrait, permettant une variété de fonctions conceptuelles. Dans ce travail, nous avons voulu explorer les relations entre le traitement sémantique verbal et la conscience en adoptant une double approche : d'une part en étudiant des sujets sains en condition de perception consciente et inconsciente (en utilisant une technique de masquage visuel), et d'autre part en étudiant des patients présentant un trouble de la conscience. Au travers de ce travail, nous apportons des arguments en faveur de l'existence de représentations sémantiques verbales inconscientes. Nous proposons également que les deux signatures cérébrales observées en potentiels évoqués (N400 puis LPC/P600) puissent s'intégrer dans un modèle à deux temps : premier temps inconscient (correspondant à la N400), puis second temps conscient (correspondant à la LPC/P600). En explorant les différences entre traitement conscient et non conscient, nous montrons que le traitement sémantique non conscient est sensible aux influences descendantes conscientes, ce qui réfute une conception strictement automatique de la cognition inconsciente. Nos résultats apportent également un nouveau regard sur les mécanismes de résolution d'ambiguïté sémantique. L'exploration des capacités cognitives telles que le traitement sémantique verbal, chez des patients présentant un trouble de la conscience, devrait permettre des avancées notables dans leur prise en charge. / The study of cognitive functions so complex such as language and consciousness, and of their interactions, is a challenge at the boundaries between medicine (intensive care, anesthesia, neurology) and cognitive neuroscience. Semantic processing provides our perceptual experiences with a level of abstraction allowing a variety of conceptual functions such as object recognition, social cognition, or language. In this thesis, we explored the relationships between verbal semantic processing and consciousness using a double approach: first, by studying healthy subjects in conscious and unconscious condition (using visual masking), and secondly by studying patients with disorders of consciousness. Through this work we provided empirical evidence of unconscious semantic representations. We then proposed that the two main brain signatures of semantic processing observed in ERPs (N400 and LPC / P600) could be integrated in a two stages model: a first unconscious stage (corresponding to the N400), followed or not by a second stage of processing corresponding to conscious semantics (LPC / P600). Exploring the differences between conscious and nonconscious processing, we showed that nonconscious semantic processing is sensitive to conscious top-down influences. These results refute a strictly automatic conception of unconscious cognition. Our results also shed new light on the respective roles of the two hemispheres in the resolution of semantic ambiguity. The exploration of high-level cognitive abilities, - such a verbal semantic processing - in patients affected with disorder of consciousness should enable significant advancements in their medical management.

L’activité psychologique spontanée contribue de façons importantes à notre expérience du monde qui nous entoure. Cette thèse s’intéresse à l’atténuation spontanée des mécanismes sensoriels cérébraux, qui constitue un important déterminant du découplage attentionnel, menant à une expérience de « mind-wandering » (vagabondage/errance de la pensée). Cet état de mind-wandering se caractérise par une augmentation spontanée de pensées sans lien avec la tâche en cours de réalisation, qui vont varier au cours du temps et interférer avec les processus cognitives. Certain processus de découplage sensoriel apparaissent très précocement après une stimulation, alors que d’autres, comme l’attention sélective, apparaissent plus tardivement. La recherche s’est principalement intéressée aux effets du mind-wandering sur les processus cognitifs, mais nous ne savons que peu de chose sur les processus sensoriels précoces au cours du mind-wandering et sur leur dynamique temporelle. Dans cette thèse, nous nous intéresserons principalement au développement temporel précoce de l’atténuation sensorielle qui précède un état de mind-wandering. Nous chercherons, plus particulièrement, à déterminer si cette atténuation sensorielle est un processus qui se développe progressivement ou s’il s’agit d’un évènement de découplage soudain, qui déclenche alors à un changement cognitif global amenant à un état de mind-wandering. Nous avons développé une nouvelle approche expérimentale, inspiré de la tâche classique de SART (Sustained Attention to Response Task), et basée sur la mesure de l’évaluation en continue de performance psychophysique individuelle. Ceci était réalisé en sondant les participants par une question, lorsque leurs temps de réponse (RT) dépassaient de plus ou moins deux fois la déviation standard (SD) de leur temps de réponse moyen. Les résultats montrent que l’état de mind-wandering est généralement précédé par des temps de réponses plus court, en comparaison aux essais dans lesquels le sujet est focalisé sur la tâche. Plus particulièrement, il est possible de prédire de façons fiables les épisodes de mind-wandering à partir de la différence de temps de réponse entre les deux derniers essaies précédent la question. Ainsi, l’état de mind-wandering suit une augmentation de courte durée de la variabilité comportementale avec une durée comprise entre 2,5 et 10 secondes. Dans une seconde étude, nous avons exploré les corrélats electrophysiologiques de la dynamique de l’atténuation sensorielle précédent les phases de mind-wandering au cours d’une version modifiée de la tâche de SART. Nous avons décrit les modulations de l’activité cérébrale dans plusieurs régions du cortex visuel pendant les épisodes de mind-wandering. Les résultats montrent une modulation de composantes associées au traitement sensoriel précoce (augmentation de P1 et diminution de N1) juste avant le report par les participants d’épisodes de mind-wandering. Ce résultat suggère une diminution des ressources neuronales associées aux traitements visuels précoces du stimulus visuel. Le mind-wandering augmente également l’amplitude d’une composante plus tardive, entre 300 et 500ms, suggérant une augmentation de la préparation à la réponse. Cette thèse apporte ainsi, pour la première fois, une description de l’organisation temporelle précoce du découplage sensoriel précédent l’experience de mind-wandering. En effet, le mind-wandering apparait comme étant fortement associé à une atténuation précoce et abrupte des processus sensoriels. Ainsi, le cours découplage sensoriel (quelques centaines de ms) peut alors entrainer un long et dramatique état de conscience tel que le mind-wandering. / Spontaneous psychological activity substantially contributes to our everyday experience of the external world. This thesis focuses on spontaneous attenuation of sensory processing in the human brain, an important determinant of attentional decoupling, which results in mind-wandering experience. Mind wandering is characterized by the spontaneous rise of thoughts unrelated with the ongoing task, which varies over time and interferes with the current cognitive processes. Some sensory decoupling processes arise very early after an event, whereas others, such as selective attention processes, take place later on. Previous research mainly focused on the general effects of mind-wandering on cognitive processing, but little is known about the early sensory processes during mind wandering and about their temporal dynamics. This thesis focuses on the study of the temporal development of early sensory attenuation previous to mind-wandering experiences. Specifically, we addressed whether this sensory attenuation is a process that develops gradually or whether it is an abrupt decoupling event that consequently triggers a global cognitive change towards a mind-wandering experience. We developed a new experimental approach, inspired by the classic sustained attention to response task (SART), based on the continuous, online assessment of individual psychophysical performance. Probe questions were asked whenever response times (RTs) exceeded 2 SD from the participant’s average RT. Results showed that mind-wandering reports were generally preceded by slower RTs, as compared to trials preceding on-task reports. Specifically, we could reliably predict mind-wandering episodes based on the response time difference between the last and the second-to-last trials. Thus, mind-wandering follow an abrupt increase in behavioral variability, lasting between 2.5 and 10 seconds. In a second study, we addressed the electrophysiological correlates of the dynamics of the sensory attenuation prior to mind-wandering experiences during the performance of a modified version of the RT task. We described the modulation of the brain activity in different regions of the visual cortex during mind-wandering episodes. We found modulations of components related to early sensory processing (increase of P1 and decrease of N1), shortly before participants reported mind-wandering episodes. This suggests a decrease of neural resources related with the early visual processing of the sensory input. Mind wandering also increased the amplitude of a late component peaking around 300-500 ms, perhaps because of increased preparation of response. Overall, this thesis provides for the first time a clear description of the early temporal organization of the sensory decoupling prior to mind-wandering experiences. In particular, mind wandering appears to be strongly linked to early, abrupt sensory attenuation. Thus, short-lasting sensory decoupling (a few hundreds ms) can thus determine a prolonged and dramatic consciousness state such as mind wandering.

Comprendre les mécanismes neurophysiologiques et les bases neurales de la conscience est un défi médico-scientifique majeur. A cette fin, il faut opérer une distinction entre les mécanismes neuraux des états de conscience, et ceux qui sous-tendent l'accès conscient à un contenu mental particulier (ou la prise de conscience). Les données expérimentales ayant contrasté état conscient/ état non conscient (coma, sommeil, sédation) d'une part, et perception consciente/inconsciente d'un même stimulus d'autre part, sont en faveur de l'implication d'un réseau d'aires cérébrales fronto-pariétales à la fois dans l'état et dans l'accès conscient à une information donnée. La comparaison état conscient/ état non conscient est malheureusement limitée par les différences de vigilance existant entre ces états. Nous avons cherché à contourner ce problème en nous focalisant sur deux populations de malades présentant un niveau de vigilance proche mais différant sous l'angle de l'état de conscience : patients éveillés, non conscients (état végétatif) versus patients éveillés et minimalement conscients (état de conscience minimale). Nos résultats, obtenus en utilisant les potentiels évoqués auditifs cognitifs à haute densité spatiale, sont en faveur de l'implication du même réseau d'aires cérébrales fronto-pariétales que celui mentionné ci-dessus, à la fois dans l'état et l'accès conscient. L'activation de ce réseau est contemporaine de l'apparition d'une P300b en potentiels évoqués qui semble constituer un marqueur très spécifique de conscience. Notre travail nous a permis également d'identifier un possible nouveau marqueur de la conscience qu'est la variation contingente négative (CNV). / Understanding the neurophysiological mechanisms and neural bases of consciousness is a major scientific and medical challenge. To do this, one has to distinguish neural mechanisms of conscious state from those subserving conscious access to a given mental state (that is awareness). Experimental data having contrasted conscious / non conscious state (coma, sleep, sedation) on the one hand, and conscious/ unconscious processing of a very same stimulus on the other hand are in favour of the implication of a network of lateral and medial frontal and parietal areas in both conscious state and conscious access. The comparison of conscious/ non conscious state is unfortunately limited by arousal difference between these two states. So, we endeavoured to overcome this problem by exploring two categories of patients with a same level of arousal but a different state of awareness: unaware awaked patients (vegetative state) versus awaked and minimally conscious patients (minimally conscious state). Our results obtained by using high-density auditory event related potentials argue in favour of the implication of the very same network of frontal and parietal areas than the one described above in both conscious state and conscious access to a given information. This network activation is associated with the emergence of a P300b wave, on event related potentials, which seems to be a very specific marker of consciousness. Our work also give us the opportunity to discover a potential new marker of consciousness, namely the contingent negative variation (CNV).