L’adaptation des fonctions motrices permet l’optimisation des interactions avec l’environnement et ses modifications. Une des grandes questions posées à ce sujet concerne la spécificité des modifications implémentées. Dans la littérature traditionnelle sur l’adaptation visuo-manuelle au port de prismes, on retrouve une généralisation de l’adaptation à des positions spatiales non-apprises, mais un très faible transfert de l’adaptation aux autres effecteurs moteurs. Par contraste, les résultats thérapeutiques acquis chez le patient négligent depuis 12 ans suggèrent que l’adaptation visuo-manuelle peut produire des effets à tous les niveaux affectés par cette pathologie. Cette opposition apparente pose la question de la validité du modèle pathologique pour explorer l’adaptation sensori-motrice, et une façon d’y répondre est d’explorer les effets de l’adaptation sur les fonctions perturbées par la négligence chez le sujet normal. Ces trois volets de la littérature apportent des éclairages complémentaires sur la question de la généralisation des adaptations. Par la mise en évidence d’une généralisation des effets consécutifs de l’adaptation prismatique, notamment à un niveau transmodal, non impliqué dans la procédure d’adaptation per se, ce travail de thèse apporte des éléments pertinents en terme de niveau d’action et d’organisation des réseaux impliqués, laissant suggérer un effet de restructuration sur des représentations spatiales de haut niveau, permettant d’élargir l’orientation des stratégies de réhabilitation, par la mise en évidence d’une activation dynamique de fonctions et de réseaux liés à l’intégration multi-sensorielle, nécessaire aux représentations spatiales / Adaptation of motor functions allows optimization of interactions with environment and its alterations. One major question concerns specificity of implemented modifications. Classical data about visuo-manual adaptation to prisms reveal generalization of adaptation to non learned spatial locations, but a very poor transfer to others motor effectors. By contrast, therapeutic results obtained in neglect patients since 12 years suggest that visuo-manual adaptation could produce effects at various levels affected by neglect. This apparent opposition raises the question of validity of pathologic model to explore sensori-motor adaptation, and one way to answer is to explore effects of prism adaptation on disturbed functions by neglect in normal subject. These three sections of review bring out complementary lightings about question of adaptations generalization. By underlying generalization of after-effects of prism adaptation, in particular at a transmodal level, non implicated in adaptative procedure per se, these results bring some relevant arguments in terms of level of action and implicated networks organization, suggesting a restructuring effect on high level spatial representations, allowing to enlarge orientation of rehabilitative strategies. These results bring out a dynamic activation of functions and networks linked to multisensory integration, appropriate to spatial representations

Nous sommes fonctionnellement et structurellement asymétriques. La symétrie parfaite que nous expérimentons subjectivement en observant l'espace qui nous entoure est, dans une certaine mesure, une illusion. La cognition visuospatiale, comme indiqué par les tâches de bissection de lignes, est généralement biaisée à gauche chez les sujets sains et à droite suite à des lésions de l'hémisphère droit causant la Négligence Spatiale Unilatérale (NSU). Ces biais peuvent être modulés et l'adaptation prismatique (AP) a démontré sa capacité à réduire les symptômes de la NSU et à induire des comportements similaires à la NSU chez les individus sains. La question de savoir comment ce type d'adaptation sensorimotrice module la cognition spatiale est encore débattue. L'objectif de cette thèse était d'utiliser des approches comportementales et physiologiques, pour examiner les mécanismes sous-jacents des effets de l'AP sur la cognition visuospatiale d'individus sains. Dans une 1ère étude comportementale, nous avons observé la présence d'une dynamique temporelle des effets survenant après l'AP. Suite à ce premier résultat, nous avons testé sur une période de temps plus longue les effets faisant suite à l'AP déviant la vision vers la droite ou la gauche, et nous avons dévoilé, dans une 2ème étude, des dynamiques temporelles différentes en fonction de la direction de l'AP. Dans une 3ème étude, nous avons utilisé la stimulation magnétique transcrânienne pour étudier la physiologie sous-tendant la modulation visuospatiale efficacement induite par l'AP. Les résultats de cette thèse appellent à un raffinement des modèles actuels de l'action de l'AP sur la cognition visuospatiale / We are functionally and structurally asymmetric. The perfect symmetry we subjectively experience through vision of the space around us is, to some extent, an illusion. Visuospatial cognition, as indexed by performance on line bisection tasks, is generally biased leftward in healthy individuals and pathologically rightward after right brain damage causing unilateral spatial neglect (USN). These biases can be modulated and prism adaptation (PA) is capable of both alleviating USN symptoms and inducing a rightward shift (the so-called “neglect-like behavior”) in healthy individuals. How this type of sensorimotor adaptation modulates spatial cognition is still debated. The goal of this thesis was to use both behavioral and physiological approaches to investigate the underlying mechanisms of PA’s effects on visuospatial cognition in healthy individuals. In a first behavioral study we found the presence of a temporal dynamic in PA after-effects. Based on this first finding we tested, over a longer period of time the PA after-effects following both right and leftward PA and unveiled, with the second study, different temporal dynamics depending on PA direction. In a third study we used transcranial magnetic stimulation to investigate the physiology underlying the effective visuospatial modulation induced by PA. The results of this thesis call for a refinement of the current models of PA action on visuospatial cognition

La négligence spatiale unilatérale (NSU) est une affection neurologique fréquemment observée après une lésion de l'hémisphère cérébral droit. Les patients ne vont plus être en mesure de prendre en compte les stimuli présentés dans l'hémi-espace gauche. La NSU participe à l'aggravation du handicap des patients, par la réduction des possibilités en rééducation motrice et cognitive à la phase aigue d'un accident vasculaire comme sur le long terme. L'identification des facteurs prédictifs de sa chronicité pourrait permettre une meilleure prise en charge clinique de ces patients. Nous avons étudié les altérations des connexions anatomiques observées en IRM de diffusion sous-tendant la persistance de la NSU. Nos résultats démontrent qu'en plus d'un dysfonctionnement fronto-pariétal hémisphérique droit, la persistance de ce syndrome serait associée à une déconnexion interhémisphérique. L'hémisphère gauche isolé ne serait pas en mesure de compenser les déficits des patients. La récupération devrait s'effectuer par une amélioration dans les capacités d'échange des informations entre les deux hémisphères, notamment dans les régions postérieures pariétales et occipitales. Nous nous sommes intéressés à tester cette hypothèse par le biais d'une méthode de rééducation, l'adaptation prismatique (AP). Il s'agit d'une thérapie dont les effets sur la sémiologie des patients sont remarquables. Nos résultats suggèrent que l'amélioration de la NSU pourrait s'observer par le recrutement du réseau fronto-ponto-cérébelleux. Les régions frontales gauches seraient un relais anatomique entre le cervelet droit et le réseau fronto-pariétal gauche / Unilateral spatial neglect is a frequent neurological condition after right hemisphere damage. Patients behave as if objects on their left did not exist anymore. The presence of neglect has negative prognostic value for functional recovery in the acute and chronic phases after a stroke. Finding predictors of persistent neglect would permit to adapt rehabilitation procedures. We used diffusion MRI to define the state of anatomical connections in neglect and their predictor value for neglect persistence. Our results revealed that, together with right intra-hemispheric fronto-parietal disconnections, persistence of neglect is associated with inter-hemispheric disconnection. We concluded that an isolated left hemisphere may fail to compensate neglect because it cannot take into account left-sided objects. Recovery of neglect would instead occur thanks to the sharing of visual information between the two hemispheres, notably in posterior parietal and occipital cortices. We tested this hypothesis by using prism adaptation (PA) therapy. PA is a non-invasive and convenient technique to rehabilitate neglect. We showed that patients with damaged fronto-ponto-cerebellar pathways did not benefit from PA. This finding strongly suggests that PA can ameliorate signs of neglect by improving inter-hemispheric communication through enhanced activity of these connections. Left frontal areas may constitute the anatomical link between the right cerebellum and the left fronto-parietal network. Thus, connectional anatomy can help predict both neglect recovery and the quality of its response to rehabilitation therapies