Différents déficits langagiers sont souvent observés dans la maladie de Parkinson (MP), incluant des difficultés à comprendre les métaphores. Ces difficultés seraient associées à une hypo-activation du cortex préfrontal dorsolatéral (CPFDL), possiblement causée par le dysfonctionnement des boucles fronto-striatales. La polysémie (plusieurs sens associés à un mot) est un facteur linguistique intrinsèque à la composition d’une métaphore et pourrait avoir un impact sur ces déficits, mais son influence est méconnue. La compréhension des métaphores pourrait également être influencée par différentes techniques de stimulation cérébrale pouvant avoir un impact sur le fonctionnement des circuits fronto-striataux, notamment la Stimulation Cérébrale Profonde (SCP) (un traitement chirurgical produisant une stimulation électrique continue) et la Stimulation Magnétique Transcrânienne (TMS) (une approche expérimentale non invasive en mesure d’influencer l’activité cérébrale par influx magnétique transitoire). Selon plusieurs études évaluant à la fois les effets de la chirurgie et des stimulations électriques, la SCP entraînerait une altération du langage. Cependant, les effets dissociés des stimulations électriques sur le langage, incluant la compréhension des métaphores, sont encore à éclaircir. En outre, les effets de la TMS, qui pourrait potentiellement améliorer le dysfonctionnement du CPFDL, n’ont jamais été évalués sur les difficultés à comprendre les métaphores dans la MP. La visée de cette thèse était donc d’évaluer les effets de la SCP et la TMS sur la compréhension des métaphores dans la MP. Les résultats de la première étude, évaluant l’influence de la polysémie, ont d’abord permis de contrôler adéquatemment l’impact de ce facteur lors de l’évaluation de la compréhension des métaphores. Dans la deuxième étude, portant sur les effets de la SCP, aucun impact des stimulations électriques n’a été observé sur la compréhension des métaphores. Enfin, dans la troisième étude, l'application d’un protocole particulier en TMS sur le CPFDL a entraîné une amélioration de la compréhension des métaphores chez un participant atteint de la MP. Ainsi, cette thèse a contribué à l’avancement des connaissances sur la compréhension des métaphores dans la MP et sur l’influence de différentes techniques de stimulation cérébrale sur cette habileté. Elle a également apporté de nouvelles hypothèses neuroanatomiques qui pourront servir dans de futures études. / Different language deficits are often observed in Parkinson's disease (PD), including difficulties to understand metaphors. These difficulties seem to be associated with a decreased activation of the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), possibly caused by fronto-striatal network dysfunctions. Polysemy (the property of a word to have multiple related meanings) is a linguistic factor intrinsic to the composition of a metaphor and could have an impact on this deficit, but its influence is unknown. Metaphor comprehension is also likely to be influenced by different brain stimulation technics that may have an impact on the fronto-striatal loops and the DLPFC, including Deep Brain Stimulation (DBS) (a surgical treatment producing subcortical continuous electrical stimulation) and Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) (a noninvasive experimental approach that can influence brain activity by transient magnetic pulses). According to several studies evaluating both the effects of electrical stimulation and surgery, DBS generally impairs language abilities. However, differentiated effects of electrical stimulation on language, including metaphor comprehension, are still unclear. Additionally, TMS could potentially improve the DLPFC dysfunction, but its effects on metaphor comprehension deficits in PD have never been evaluated. Thus, the aim of this thesis is to evaluate the effects of DBS and TMS on metaphor comprehension in PD. The results of the first study, evaluating the influence of polysemy, showed how to properly control the impact of this factor when evaluating metaphor comprehension in this disease. In the second study, which focused on DBS effects, we observed no impact of electrical stimulation on metaphor comprehension. Finally, in the third study, the application of a particular TMS protocol on the DLPFC improved metaphor comprehension in a participant with PD. Overall, this thesis has contributed to advance knowledge on metaphor comprehension in PD and on the influence of different brain stimulation technics on this ability. It also provided new neuroanatomical hypotheses that could be used in future studies.

La présente thèse vise à améliorer la compréhension du rôle du stress et de l’hyperactivation dans le trouble d’insomnie. Dans un premier temps, 22 individus souffrant d’insomnie, 23 bons dormeurs ayant une vulnérabilité élevée à l’insomnie et 24 bons dormeurs ayant une faible vulnérabilité à l’insomnie, appariés selon l’âge et le sexe, ont été comparés dans le cadre d’une étude observationnelle. Ces participants ont porté un actigraphe enregistrant le sommeil, pris des prélèvements de salive pour l’analyse du cortisol, et complété des questionnaires évaluant le stress, l’activation et le sommeil à chaque jour pendant une semaine. Les résultats suggèrent que les individus souffrant d’insomnie perçoivent les événements quotidiens comme plus stressants, rapportent une activation cognitive et somatique plus élevée à l’heure du coucher et ont un taux de cortisol plus élevé à l’heure du coucher que les bons dormeurs ayant une faible vulnérabilité à l’insomnie. Des analyses suggèrent par ailleurs que l’activation cognitive à l’heure du coucher joue un rôle de médiateur important dans la relation entre le stress et le sommeil, particulièrement chez les bons dormeurs ayant une vulnérabilité élevée à l’insomnie et ceux souffrant déjà d’insomnie. Dans un deuxième temps, un sous-échantillon de la première étude, incluant 10 individus souffrant d’insomnie, 10 bons dormeurs ayant une vulnérabilité élevée à l’insomnie et 10 bons dormeurs ayant une faible vulnérabilité à l’insomnie, ont dormi deux nuits consécutives en laboratoire. Ces participants ont été soumis à un stresseur expérimental standardisé, durant lequel des mesures évaluant l’activation psychologique et physiologique ont été recueillies. Les résultats suggèrent que les individus souffrant d’insomnie ont une réponse et une sécrétion du cortisol à l’heure du coucher plus élevées, ainsi qu’une activation cognitive plus élevée à l’heure du coucher, comparativement aux bons dormeurs ayant une faible vulnérabilité à l’insomnie. Les bons dormeurs ayant une vulnérabilité élevée à l’insomnie ne diffèrent pas de ceux ayant une faible vulnérabilité à l’insomnie ou de ceux souffrant déjà d’insomnie sur toutes les variables mesurant l’activation. Enfin, une activation élevée induite par le stresseur expérimental est associée à un sommeil plus perturbé. L’ensemble des résultats de la thèse soutient la conceptualisation d’hyperactivation dans l’insomnie et souligne l’existence probable d’un continuum du trouble d’insomnie. Une réactivité élevée du sommeil au stress et une hyperactivation à l’heure du coucher représenteraient un trait de vulnérabilité chez certains bons dormeurs. L’adoption des interventions préventives portant sur la gestion du stress et des stratégies visant à réduire l’activation aurait le potentiel à prévenir les individus à haut risque de développer du trouble d’insomnie. Des études supplémentaires sont requises afin de confirmer et prolonger les résultats de la thèse. / This thesis aimed to improve the understanding of the role of stress and hyperarousal in insomnia. First, an observational study was conducted. Participants included 22 individuals with insomnia, 23 good sleepers with high vulnerability to insomnia, and 24 good sleepers with low vulnerability to insomnia, who were matched for age and sex. Over one week, they wore wrist actigraph, collected saliva samples for cortisol, and completed daily self-monitoring questionnaires assessing stress, bedtime arousal, and sleep. Results suggested that individuals with insomnia perceived daily events as more stressful, reported higher pre-sleep cognitive and somatic arousal, and had greater bedtime cortisol secretion than good sleepers with low vulnerability to insomnia. Analyses also revealed that pre-sleep cognitive arousal but not physiological arousal (cortisol) plays an important mediating role in the relation between stress and sleep disturbances, particularly among individuals with heightened sleep reactivity, including good sleepers with high vulnerability to insomnia and those with insomnia disorder. In the second study, a subsample composed of 10 individuals with insomnia, 10 good sleepers with high vulnerability to insomnia, and 10 good sleepers with low vulnerability to insomnia underwent two consecutive nights of polysomnography in the sleep laboratory. A standardized experimental stressor was administered, and various psychological and physiological arousal indices were assessed. Individuals with insomnia showed greater acute cortisol response, higher cortisol secretion at bedtime, as well as higher pre-sleep cognitive arousal than good sleepers with low vulnerability to insomnia. Good sleepers with high vulnerability to insomnia did not differ from those with low vulnerability to insomnia or those who already had insomnia on any arousal variable. Further, stress-induced hyperarousal was associated with more disturbed sleep. Overall results of the thesis support the hyperarousal conceptualization of insomnia and highlight the potential existence of a continuum of insomnia disorder. Heightened stress-related sleep reactivity and bedtime hyperarousal might represent a trait-like vulnerability in certain good sleepers. Adopting preventive interventions targeting stress management and strategies to reduce bedtime hyperarousal might protect at-risk individuals from developing chronic insomnia problems. More research is warranted to validate and expand the findings of the present thesis.

Introduction : La maladie de Parkinson (MP) est généralement considérée comme une maladie dégénérative multisystémique. En parallèle aux symptômes moteurs principaux de la maladie tels que les tremblements, la rigidité et la bradykinésie, plus de 90% des personnes atteintes de la MP développent des troubles de la parole. La phonation, la prosodie et l’articulation sont les trois principales composantes de la parole altérées dans la MP. Ces changements sont regroupés sous le terme « dysarthrie hypokinétique ». La production des voyelles, un élément important pour l’intelligibilité de la parole, est fréquemment atteinte dans la MP. Il existe actuellement plusieurs interventions thérapeutiques visant à réduire les symptômes moteurs de la MP, tels que le traitement pharmacologique et le traitement chirurgical. Des traitements orthophoniques sont également parfois offerts aux patients dans le but de réduire les troubles de la communication secondaires à la dysarthrie. Par contre, l’impact de ces différentes interventions thérapeutiques sur la production des voyelles dans la MP est toujours largement inconnu. Objectifs : Étudier l’impact du traitement pharmacologique (levodopa), chirurgical (stimulation cérébrale profonde du noyau sous-thalamique, SCP-NST) et orthophonique (Lee-Silverman Voice Treatment, LSVT®) sur les propriétés acoustiques des voyelles dans la MP. Résultats : En ce qui concerne l’impact de la levodopa, la prise quotidienne de dose élevée peut mener à une altération de l’articulation des voyelles. À dose réduite, cet effet secondaire de la médication semble disparaitre. En ce qui concerne l’impact de la SCP-NST, l’intervention chirurgicale elle-même peut altérer l’articulation des voyelles, alors que les stimulations électriques peuvent quant à elles l’améliorer. De plus, la SCP-NST peut améliorer indirectement l’articulation des voyelles via réduction de la dose quotidienne de levodopa requise pour adresser les symptômes moteurs de la maladie, réduction secondaire à l’intervention. En ce qui concerne l’impact du LSVT®, ce traitement peut améliorer l’articulation et la coarticulation des voyelles. Conclusions : La production des voyelles est sensible aux différentes interventions thérapeutiques offertes aux personnes atteintes de la MP. La production de la parole et, spécifiquement, l’articulation et la coarticulation des voyelles, devrait faire partie intégrante de l’évaluation des patients lors du choix et de l’optimisation des interventions thérapeutiques qui leur sont offerts. / Background: Parkinson’s disease (PD) is commonly viewed as a multi-systemic degenerative disorder. Alongside motor symptoms such as tremor, muscle rigidity and bradykinesia, up to 90% of people with PD develop speech disorders over the course of the disease. Phonation, prosody and articulation are the three main speech components altered in PD. These changes are grouped under the term “hypokinetic dysarthria”. Vowel production, an important aspect of speech for intelligibility, is commonly altered in PD. Various pharmacological and surgical interventions are now available to help manage the different motor symptoms of patients with PD. Speech therapies are also sometimes offered to patients to help manage communication disorders related to dysarthria. The impact of these therapeutic interventions on vowel production is, however, still largely unknown. Purpose: To investigate the impact of pharmacological (levodopa), chirurgical (deep-brain stimulation of the subthalamic nucleus, STN-DBS) and speech (Lee-Silverman Voice Treatment, LSVT®) interventions on the acoustic proprieties of vowels in PD. Results: Regarding the impact of levodopa, high daily doses may lead to vowel articulation impairment. At reduced doses, this adverse effect seems to disappear. As for the impact of STN-DBS, the surgical intervention itself may lead directly to vowel articulation impairment, while the electrical stimulations themselves may improve it. Also, STN-DBS may indirectly improve vowel articulation via the reduction of the daily levodopa dose required to manage the symptoms of PD following the intervention. Regarding the impact of LSVT®, this treatment may lead to an improvement of vowel articulation and coarticulation. Conclusions: Vowel production is modulated by the different therapeutic interventions offered to people with PD. Speech production and, more specifically, vowel articulation and coarticulation should be an integral part of patient evaluation profiles when choosing and optimizing therapeutic management interventions for these patients.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / INTRODUCTION : Le syndrome d'abutement est une problématique qui touche plus 40% des personnes au courant de la vie. En clinique, les personnes souffrant d'un syndrome d'abutement présentent, entre autres, une altération du contrôle du trapèze supérieur et de la scapula lors de l'élévation de l'épaule. Toutefois, les mécanismes neurologiques qui sous-tendent ces altérations demeurent peu étudiés. MÉTHODOLOGIE : Quinze participants avec syndrome d'abutement et quinze participants contrôles en santé ont été recrutés. L'analyse de l'intégration des informations proprioceptives par la vibration tendineuse qui induit des illusions de mouvements, ainsi que l'excitabilité du cortex moteur primaire par la stimulation magnétique transcrânienne (SMT) ont permis de collecter des données en lien avec le contrôle sensorimoteur de l'épaule. RÉSULTAT : Les résultats ont permis de constater une altération du traitement proprioceptif dans le groupe avec syndrome d'abutement. Les résultats avec la vibration tendineuse ont démontré une perception de la vitesse/amplitude plus lente (p = 0.035) du côté douloureux versus non-douloureux. Les données de la SMT furent limitées par des seuils moteurs au repos trop élevés, en particulier au sein du groupe avec syndrome d'abutement au niveau de l'hémisphère du côté de l'épaule douloureuse. CONCLUSION: Notre étude apporte de nouvelles évidences concernant l'intégrité du traitement des informations proprioceptives chez les personnes souffrant d'un syndrome d'abutement et encourage les prochaines recherches à déterminer de meilleures approches méthodologiques chez ce type de patients dans le but de collecter des données SMT sans en augmenter les symptômes douloureux. / BACKGROUND: The subacromial impingement syndrome (SIS) is among the most prevalent cause of shoulder pain and disability. Lacking sensorimotor control of the shoulder complex is likely contributing to subacromial impingement syndrome. To further understand neural mechanisms involved in these sensorimotor alterations, the present study tested the integrity of movement-processing and motor control networks in persons with subacromial impingement syndrome. METHODS: Fifteen participants with subacromial impingement syndrome and fifteen healthy counterparts were recruited. Proprioceptive processing was tested by tendon vibration (VIB) inducing kinesthetic illusions of shoulder abduction, and transcranial magnetic stimulation (TMS) to test corticospinal excitability for the control of shoulder. RESULTS: Participants in subacromial impingement syndrome and healthy groups had similar baseline characteristics, except for their level of shoulder pain and disability. They reported similar movement illusions in terms of clearness, direction and success rate. However, they were of significantly (p = 0.035) lower speed/amplitude on the painful side of participants with subacromial impingement syndrome versus the non-painful one. Collecting TMS data was challenged by the high motor thresholds, especially for the painful shoulder of SIS patients, that caused discomfort and fear of pain. CONCLUSION: Our study provided novel evidence on the integrity of proprioceptive coding in persons living with SIS and encourages future work to determine the best methodological procedures for increasing the relevance and success-rate of TMS in contexts of musculoskeletal disorders.

La mémoire épisodique permet de se souvenir d’évènements dans leur contexte spatio-temporel. Les données issues de la neuroimagerie fonctionnelle ont mis en évidence que les régions préfrontales gauche et droite sont activées lors de l’encodage et de la récupération en mémoire épisodique, et ceci même lors de tâches mnésiques relativement simples. Sur la base de ces données, il est attendu que des patients présentant une atteinte frontale devraient présenter des déficits mnésiques. Or, de tels patients ont des performances déficitaires spécifiquement lors de tâches mnésiques complexes. Cette divergence quant à l’implication du cortex préfrontal pourrait s’expliquer par le fait que les activations obtenues à partir des techniques de neuroimagerie fonctionnelle sont le reflet de changements hémodynamiques : elles ne signifient pas que les régions activées soient essentielles au fonctionnement mnésique. La technique des Stimulations Magnétiques Transcrâniennes (SMT) permet de contourner certaines de ces limites et permet d’étudier, d’une manière sécuritaire, l’implication d’une région cérébrale donnée dans une fonction cognitive. Selon les paramètres de stimulations appliquées, il est possible d’interférer ou de faciliter les processus neuronaux d’une région donnée. Après une revue de la question et des principaux enjeux théoriques (Chapitre 1), l’objectif principal de la thèse, détaillé au Chapitre 2, était d’étudier le rôle des régions préfrontales dorsolatérales (CPFDL) en encodage et en récupération épisodique selon la nature verbale ou non-verbale du matériel à traiter et ce, à l’aide des effets inhibiteurs et facilitateurs que peuvent induire les SMT. Les bases neuronales de la mémoire épisodique ont donc été étudiées chez de jeunes adultes en santé dans le cadre de deux études originales, présentées aux Chapitres 3 et 4 de la thèse. En induisant des effets d’interférence avec les SMT, la première étude de la thèse a permis de démontrer le rôle essentiel des CPFDL gauche et droit lors de la mise en jeu des processus d’encodage et de récupération de matériel verbal et non-verbal. Les données d’une seconde étude, tablant sur les effets de facilitation des SMT, ont indiqué qu’il est possible d’améliorer le fonctionnement de la mémoire épisodique lorsque des SMT sont appliquées au niveau des CPFDL gauche et droit durant l’encodage ou la récupération. Les résultats des deux études de la thèse sont analysés à la lumière des données issues d’approches complémentaires lors du Chapitre 5. / Data from neuroimaging studies show right and left prefrontal cortex (PFC) activations during episodic encoding and retrieval. However, because functional neuroimaging findings rely on metabolic/hemodynamic indices, even if activations suggest that the activated areas are involved in a cognitive task; this does not necessarily mean that the activated regions are functionally crucial to episodic memory. Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a brain stimulation technique that can transiently and safely interfere with ongoing neuronal activity in a targeted region. Depending on the stimulation parameters, it is possible to interfere with, or facilitate, neuronal activity. The first chapter of this thesis reviews current and past literature about on the prefrontal regions and its relation to episodic memory and different technique. This review lays the ground for the main objective (detailed in Chapter 2): to study the critical role of the dorsolateral PFC (DLPFC) in episodic encoding and retrieval processes, according to the nature of the material (verbal or non-verbal). Two original empirical investigations are included in this thesis. The first article (Chapter 3) highlights how the left and right DLPFC are essential for the encoding and retrieval of verbal and non-verbal information. The second article (Chapter 4) uses the potential facilitation effect of TMS for augmenting memory efficiency in young and healthy adults and actually showed that it is possible to improve the efficiency in episodic memory with TMS. These studies contribute to a better understanding of the role of the DLPFCs in episodic memory and promote TMS as a safe and efficient way to study human memory. Results of both studies are discussed in Chapter 5 in the light of data from other approaches.

L'accident vasculaire cérébral (AVC) est une cause importante d'invalidité dans le monde. Parmi les déficiences sensorimotrices de l'AVC, l'hémiparésie spastique est la plus fréquente au membre supérieur et engendre une perte de force et de dextérité qui limite les activités quotidiennes des personnes atteintes. La stimulation magnétique transcrânienne (TMS) est un outil permettant d'étudier le fonctionnement cérébral après un AVC, plus particulièrement en termes de réorganisation bihémisphérique et la TMS répétée (rTMS) est une approche utilisée pour influencer la plasticité cérébrale. Étant donné l'hétérogénéité des lésions, les récents modèles de récupération post-AVC suggèrent que les interventions de neurostimulation non invasive soient adaptées à la lésion, plus particulièrement à la présence ou l'absence de substrat fonctionnel de l'hémisphère lésé (HL), appelé réserve structurale (RS). Le présent projet visait à déterminer si l'individualisation de l'approche en rTMS permettait d'induire une plasticité préférentielle selon la présence ou l'absence d'une RS. La première étude vérifiait d'abord les différences de fonctionnement neurophysiologiques entre les participants avec RS, sans RS et contrôles. La deuxième étude investiguait la plasticité induite par trois protocoles de rTMS (inhibiteur, excitateur et placebo) appliqués sur le M1 non-lésé et a montré que l'intégrité de l'hémisphère lésé avait un impact sur les effets induits et devrait donc être prise en compte pour le choix d'un protocole appliqué à plus long terme. La troisième étude avait comme objectif d'individualiser une approche en neurostimulation pour l'amélioration de la fonction du membre supérieur chez un participant au stade chronique post-AVC. Cette dernière étude a montré que l'inhibition de l'hémisphère non-lésé par rTMS induisait une plasticité à l'origine d'améliorations motrices dans le cas où il y a suffisamment de tissu fonctionnel du côté lésé. / Stroke is a major cause of disability worldwide. Among the sensorimotor impairments following a stroke, spastic hemiparesis is the most common in the upper limb and results in a loss of strength and dexterity that limits the daily life of those affected. Transcranial magnetic stimulation (TMS) is used to study brain function after a stroke, specifically in terms of bihemispheric reorganization, and repeated TMS (rTMS) is an approach used to influence brain plasticity. Given the heterogeneity of lesions, recent models of post-stroke recovery suggest that noninvasive brain stimulation (NIBS) should be tailored to the lesion, specifically to the functional substrate in the lesioned hemisphere, called structural reserve (SR). The present project aimed to determine whether individualizing rTMS approach would induce preferential plasticity according to the presence or absence of SR in the lesioned hemisphere. The first study tested the neurophysiological differences between participants with and without SR as well as in control subjects. The second study investigated the plasticity induced by three rTMS protocols (inhibitory, excitatory and sham) applied on the unlesioned M1 and showed that the integrity of the injured hemisphere had an impact on the effects induced and should therefore be taken into account for the choice of a long-term intervention. The third study aimed to individualize a rTMS approach for the improvement of upper limb function in a chronic post-stroke participant. This last study showed that inhibition of the unlesioned hemisphere by rTMS induced plasticity leading to motor improvements in presence of functional tissue in the lesioned hemisphere (SR).

Titre de l'écran-titre (visionné le 12 avril 2024) / Cette thèse de doctorat s'intéresse aux effets bénéfiques de la neurostimulation non-invasive du système corticomoteur dans la maladie de Parkinson (MP), chez des patients (études cliniques) et des primates non-humains (études précliniques, modèle de la MP). La MP, caractérisée par la présence de symptômes moteurs et non-moteurs, résulte de la perte des neurones dopaminergiques nigrostriataux, ce qui altère les boucles des ganglions de la base avec le thalamus et le cortex, et entraîne une hypoactivation corticale. Le traitement pharmacologique le plus utilisé est la L-3,4-dihydroxy-phénylalanine (L-Dopa), qui présente des effets secondaires, notamment, le développement de mouvements anormaux involontaires appelés dyskinésies induites par la L-Dopa (LID). Ces LID résulteraient de la combinaison de la dégénérescence des neurones dopaminergiques et de l'absorption chronique de L-Dopa, entrainant une signalisation au sein de la boucle corticale-ganglions de la base-thalamo-corticale inappropriée et une hyperactivation corticale. La pharmacologie visant à réduire les LID est associée à d'autres effets secondaires invalidants. C'est pourquoi des approches non pharmacologiques sont étudiées, telles que la stimulation magnétique répétitive transcrânienne (rTMS) ou périphérique (rPMS des muscles) et la stimulation transcrânienne électrique par courant direct (tDCS). Toutes ces approches influencent la plasticité corticale et le contrôle moteur. Les rTMS et tDCS sont dites *top-down* et la rPMS est dite *bottom-up*, i.e., via les voies sensorielles lemniscales qui incluent les connexions thalamo-corticales. Les protocoles excitateurs tels que la stimulation à la fréquence thêta intermittente (iTBS) pour la rTMS et la tDCS anodique (a-tDCS), induisent une augmentation de l'excitabilité corticale et pourraient être utilisés, en l'absence de LID, pour activer le cortex moteur primaire (M1). Les protocoles inhibiteurs tels que la stimulation à la fréquence thêta continue (cTBS) pour la rTMS et la tDCS cathodique (c-tDCS) induisent une diminution de l'excitabilité corticale et permettraient, en présence de LID, de réduire l'hyperactivation du M1. L'objectif de cette thèse de doctorat était d'étudier l'effet de ces approches pour réduire les symptômes moteurs, non-moteurs et les LID, et explorer l'influence de ces techniques sur la plasticité du M1. Une revue de la littérature a permis de faire le point sur les connaissances concernant l'utilisation de la TBS et de la tDCS dans la MP, dont les résultats ont, entres autres, fait état de l'importance du statut pharmacologique dans les études de neurostimulation. Le premier chapitre de cette thèse porte sur une participante atteinte de la MP depuis dix ans, mais non-médicamentée, et sur les effets de iTBS par rTMS et rPMS sur les symptômes moteurs et la fonction au quotidien, sans l'interférence de la L-Dopa. Le protocole comprenait quatre combinaisons testant l'effet placebo, de rTMS + rPMS, de rTMS seule et rPMS seule. Les symptômes et la fonction motrice se sont améliorés au cours des quatre séances, accompagnés de changements de l'excitabilité de M1. Dans le second chapitre, l'étude d'un groupe de patients avec la MP et sous L-Dopa, évaluait l'effet de a-tDCS avec rPMS sur les symptômes et la fonction motrice. Trois protocoles, chacun administrés pendant cinq jours, testaient l'effet du placebo, de a-tDCS seule et de a-tDCS+rPMS. Les symptômes et la qualité de vie se sont améliorés accompagnés de variations neurophysiologiques de M1. Le troisième chapitre chez un modèle animal de la MP, explorait l'effet de trois protocoles sur les LID et les symptômes moteurs. Les protocoles étaient combinés avec véhicule ou L-Dopa. Le premier incluait deux séances de cTBS, le second, une séance de c-tDCS et le troisième, cinq séances de c-tDCS. Avec le véhicule, la cTBS a diminué les scores parkinsoniens comparativement au placebo ou le véhicule seul. Avec la L-Dopa, deux séances de cTBS ont diminué les LID sans affecter les effets antiparkinsoniens de la L-Dopa, une séance de c-tDCS n'a eu aucun effet et cinq séances de c-tDCS ont réduit brièvement les LID mais aussi la durée des effets de la L-Dopa. L'ensemble de ces résultats justifient d'autres études pour approfondir les connaissances et compléter l'exploration des effets de la neurostimulation non-invasive pour réduire les symptômes moteurs, non-moteurs et les LID, et supportent que les changements de M1 reflètent la plasticité cérébrale à l'origine de l'amélioration clinique même des années après le diagnostic initial. Les bénéfices cliniques rapportés encouragent le développement de traitements non pharmacologiques possibles à associer à la L-Dopa. / This doctoral thesis investigates the beneficial effects of non-invasive neurostimulation of the corticomotor system in Parkinson's disease (PD), in patients (clinical studies) and non-human primates (preclinical studies, PD model). PD, characterized by the presence of motor and non-motor symptoms, results from the loss of nigrostriatal dopaminergic neurons, which alters the loops of the basal ganglia with the thalamus and cortex, leading to cortical hypoactivation. The most widely used pharmacological treatment is L-3,4-dihydroxy-phenylalanine (L-Dopa), which has side effects including the development of involuntary abnormal movements known as L-Dopa-induced dyskinesias (LIDs). These LID are thought to result from a combination of degeneration of dopaminergic neurons and chronic L-Dopa intake, leading to inappropriate signaling within the cortical-basal ganglia -thalamo-cortical-loop and cortical hyperactivation. Pharmacology aimed at reducing LID is associated with other disabling side effects. This is why non-pharmacological approaches are being investigated, such as repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) or peripheral magnetic stimulation (rPMS of muscles) and transcranial direct current stimulation (tDCS). All these approaches influence cortical plasticity and motor control. rTMS and tDCS are said to be top-down, while rPMS is said to be bottom-up, i.e., via lemniscal sensory pathways that include thalamo-cortical connections. Excitatory protocols such as intermittent theta frequency stimulation (iTBS) for rTMS and anodic tDCS (a-tDCS), induce an increase in cortical excitability and could be used, in the absence of LID, to activate primary motor cortex (M1). Inhibitory protocols such as continuous theta frequency stimulation (cTBS) for rTMS and cathodic tDCS (c-tDCS) induce a decrease in cortical excitability and would, in the presence of LID, reduce M1 hyperactivation. The aim of this doctoral thesis was to study the effect of these approaches in reducing motor, non-motor and LID symptoms, and to explore the influence of these techniques on M1 plasticity. A review of the literature provided an update on what is known about the use of iTBS and tDCS in PD, the results of which, among other things, pointed to the importance of pharmacological status in neurostimulation studies. The first chapter of this thesis focuses on an unmedicated participant with ten years' PD, and the effects of iTBS via rTMS and rPMS on motor symptoms and day-to-day function, without the interference of L-Dopa. The protocol included four combinations testing the placebo effect, rTMS + rPMS, rTMS alone and rPMS alone. Symptoms and motor function improved over the four sessions, accompanied by changes in M1 excitability. In the second chapter, a study of a group of PD patients with L-Dopa assessed the effect of a-tDCS with rPMS on symptoms and motor function. Three protocols, each administered over five days, tested the effect of placebo, a-tDCS alone and a-tDCS+rPMS. Symptoms and quality of life improved, accompanied by neurophysiological changes in M1. The third chapter, in an animal model of PD, explored the effect of three protocols on LID and motor symptoms. These protocols were combined with vehicle or L-Dopa. The first included two sessions of cTBS, the second, one session of c-tDCS and the third, five sessions of c-tDCS. With vehicle, cTBS reduced parkinsonian scores compared with placebo or vehicle alone. With L-Dopa, two sessions of cTBS reduced LID without affecting the antiparkinsonian effects of L-Dopa, one session of c-tDCS had no effect and five sessions of c-tDCS briefly reduced LID but also the duration of L-Dopa's effects. Taken together, these findings warrant further studies to deepen knowledge and complete exploration of the effects of non-invasive neurostimulation in reducing motor, non-motor and LID symptoms, and support that M1 changes reflect the brain plasticity behind clinical improvement even years after initial diagnosis. The clinical benefits reported encourage the development of possible non-pharmacological treatments to be combined with L-Dopa.

L’accident vasculaire cérébral (AVC) génère un taux d’invalidité chronique très élevé dans le monde. L’aphasie, soit la perte de l’aptitude à communiquer, figure parmi les déficits fréquemment observés. La stimulation cérébrale non invasive (NIBS) est utilisée en recherche comme outil d’investigation du fonctionnement cérébral et d’influence de la plasticité cérébrale, de là son intérêt thérapeutique en réadaptation post-AVC. Étant donné l’hétérogénéité des résultats, le choix des protocoles à adopter est controversé, de là l’intérêt d’individualiser l’approche selon les caractéristiques individuelles des participants. Ce projet vérifiait chez des participants avec aphasie (PAA) au stade chronique postAVC si l’individualisation de NIBS aurait un impact sur la plasticité et le langage. La première étude, vérifiait le fonctionnement cérébral des participants (avec ou sans aphasie) et leur plasticité induite par différents protocoles de NIBS (inhibiteur, excitateur, placebo sur le cortex moteur primaire M1 de l’hémisphère non lésé HNL) et a permis de montrer que l’intégrité des tissus épargnés du M1 de l’hémisphère lésé (HL), appelée réserve structurale (RS), doit être pris en compte lors du choix du protocole. La deuxième étude, portant sur le langage et la plasticité induite d’une intervention individualisée de NIBS du M1-HNL (déterminée par la présence ou l’absence d’une RS-HL) des PAA, a montré une tendance à l’amélioration fonctionnelle des PAA, associée à une augmentation de l’efficacité corticospinale du M1. La troisième étude vérifiait si l’ajout de NIBS individualisée à un traitement phonologique (TP) pourrait potentialiser les effets de ce dernier dans un cas d’anomie lexicale chronique. Elle a montré un meilleur maintien des améliorations de dénomination orale des items pratiqués, sans toutefois potentialiser l’efficacité du TP. La dénomination orale des items non pratiqués tendait à s’améliorer avec l’ajout de NIBS-excitatrice au TP. Cela semblait être associé à une augmentation de l'excitabilité corticospinale du M1-HNL, seulement observée avec la NIBS. / Stroke generates a very high rate of chronic disability worldwide. Aphasia, the loss of the ability to communicate, is one of the frequently observed deficits. Noninvasive brain stimulation (NIBS) is used in research as a tool for investigating brain function and influencing brain plasticity, hence its therapeutic value in post-stroke rehabilitation. Given the heterogeneity of the results, the choice of the protocol to use is controversial, hence the interest in individualizing the approach according to the participants’ individual characteristics. This project investigated in participants with aphasia (PWA) at chronic post-stroke whether the individualization of NIBS would impact plasticity and language. The first study, verifying the cerebral functioning of the participants (with or without aphasia) and their plasticity induced by different protocols of NIBS (inhibitor, excitator, sham on the primary motor cortex M1 of the unlesioned hemisphere UH), made it possible to show that the integrity of the spared tissue in M1 of the lesioned hemisphere (LH), called structural reserve (SR), must be taken into account when choosing the NIBS protocol. The second study, on language and plasticity induced by an individualized intervention of NIBS of UH-M1 (determined by the presence or absence of a SR-LH) of PWA, showed a trend in functional improvement of PWA, associated with an increase of M1 corticospinal efficacy. The third study, verifying whether the addition of an individualized NIBS to a phonological treatment (PT) could potentiate the effects of the latter in a case of chronic lexical anomia, showed better maintenance of improvements in oral naming of practiced items, without potentiating the efficacy of the PT. The oral naming of unpracticed items also seemed to have improved with the addition of excitatory-NIBS to the PT. This appeared to be associated with an increase in corticospinal excitability of UH-M1, only observed with NIBS

La stimulation corticomotoneuronale pairée (PCMS) combine stimulation magnétique transcrânienne (TMS) du cortex moteur primaire (M1) et stimulation électrique périphérique (ePCMS). L'intervalle synchronisant l'arrivée des potentiels d'action pré- et post-synaptique au niveau de la synapse corticomotoneuronale vise l'induction d'une plasticité spinale de type potentialisation long terme. Le pairage avec la stimulation périphérique magnétique (mPCMS) pourrait être plus efficace pour augmenter l'excitabilité corticospinale vu la correspondance d'activation des motoneurones avec la TMS et les afférences purement proprioceptives. La mPCMS a été comparée avec la ePCMS pour tester les effets induits (mesurés par l'amplitude des potentiels évoqués moteurs (MEP)) appliqués au membre inférieur durant une activation volontaire. L'influence des variants du gène BDNF (brain-derived neurotrophic factor) sur la réponse aux PCMS a également été observée. Seize adultes en santé ont participé à deux expérimentations pairant la TMS de M1 du tibial antérieur (TA) avec la stimulation du nerf fibulaire commun (aux intensités sous le seuil de la douleur) à l'intervalle inter-stimuli personnalisé, pendant une légère contraction isométrique du TA. En somme, la majorité des participants ont eu une augmentation significative de l'amplitude des MEP. La grandeur de la taille effet était différente entre les protocoles et dans le temps soit: un changement plus marqué direction après l'intervention ePCMS (taille d'effet moyen) et 30 minutes après l'intervention mPCMS (effet très large). Les variables secondaires n'ont pas été influencées, supportant l'origine prémotoneuronale de l'augmentation d'excitabilité corticospinale. Une distribution différente des génotypes du BDNF a été notée: les répondants en ePCMS étaient davantage porteurs du génotype Val66Val et ceux en mPCMS étaient plus des porteurs de l'allèle Met. Il s'agit de la première étude testant les mPCMS et appliquant les ePCMS en activité au membre inférieur et nos conclusions supportent leur efficacité et pertinence. Davantage d'études au design expérimental sont nécessaires pour reproduire nos résultats et explorer le potentiel des mPCMS. / Paired corticomotoneuronal stimulations (PCMS) is of great interest as a novel neurostimulation paradigm to explore the potential plasticity of the spinal cord. The methods consist in the synchronization of presynaptic (from transcranial magnetic stimulation (TMS) at the primary motor cortex) and postsynaptic (from peripheral stimulation of the nerve) volleys at the corticomotoneuronal synapse to induce STDP-like (spike-timing-dependant-plasticity) after-effects. The body of PCMS literature has investigated its application at the upper limb with only few at the lower limb. The peripheral nerve stimulation is usually electrical (ePCMS) and pairing TMS with magnetic stimulation of the nerve (mPCMS) has never been tested. This new paradigm would have interesting advantages compared to ePCMS: recruits first alpha-motoneurons of small diameters (correspondence with activated motoneuron by TMS) and generates almost pure proprioceptive afferences. After-effects on corticospinal excitability (measured by motor evoked potential (MEP) amplitude) were compared between the two PCMS protocols (ePCMS vs. mPCMS) at the tibial anterior (TA: ankle dorsiflexor) in active state for healthy participants. Our findings have shown that both ePCMS and mPCMS are effective to strengthen corticospinal projections in painless intensities at the TA in active state for a majority of healthy participants. For the first time studied, mPCMS has shown promising results for inducing LTP-like effects as its magnitude of effect was considered very large (for responders in Post30) compared to medium-sized effect for ePCMS (in Post0). The factor BDNF genotypes was also observed in our study, revealing different distribution between the two protocols: Val66Vall genotype was predominant in ePCMS responders, while Met allele carriers were more represent in mPCMS responders. Our results support the premotoneuronal origin of MEP increase for the TA preactivated with comfortable TMS intensities. Larger sampled experimentally designed studies are needed to reproduce our findings, to optimized mPCMS parameters and better understand its underlying mechanisms.

INTRODUCTION : La tendinopathie de la coiffe des rotateurs (CR) entraîne de la douleur et des limitations fonctionnelles qui seraient expliquées en partie par une perturbation du contrôle neuromusculaire de l’épaule. L’entrainement sensorimoteur a été démontré efficace pour rééduquer le contrôle neuromusculaire suite à cette atteinte. Chez des populations neurologiques, l’ajout de stimulation anodale transcrânienne par courant direct (a-tDCS) à un entrainement sensorimoteur permet d’améliorer plus rapidement la condition des patients. Ainsi, l’ajout de l’a-tDCS pourrait optimiser l’efficacité de l’entrainement sensorimoteur à la suite d’une tendinopathie de la CR. OBJECTIF : Comparer un groupe recevant un programme de réadaptation centré sur l’entrainement sensorimoteur et l’a-tDCS, à un groupe recevant le même programme mais avec une a-tDCS placébo. MÉTHODOLOGIE : Quarante adultes présentant une tendinopathie de la CR ont pris part aux 4 évaluations (0, 3, 6, 12 semaines) et au programme de réadaptation de 6 semaines (incluant éducation, entrainement sensorimoteur et renforcement musculaire) de cet essai clinique randomisé à triple insu (participants, physiothérapeute traitant, évaluateur). Les symptômes et limitations fonctionnelles (questionnaires Disability of the Arm, Shoulder and Hand [DASH] et Western Ontario Rotator Cuff [WORC]) et la distance acromiohumérale (DAH ; mesures échographiques à 0°, 45°, 60° d’élévation du bras) étaient les variables à l’étude. L’a-tDCS était positionnée au-dessus du cortex moteur controlatéral à la douleur (stimulation 1,5 mA pour 30 minutes) et appliquée pendant l’entrainement sensorimoteur. RÉSULTATS : Une amélioration statistiquement significative aux DASH et WORC à 3, 6 et 12 semaines et de la DAH à 45° et 60° à 6 semaines chez les deux groupes a été démontrée (effet Temps P < 0,05). Toutefois, aucune différence entre les groupes n’a été observée dans cette amélioration pour toutes les variables (interaction Groupe X Temps P > 0,43) CONCLUSION : L’ajout de l’a-tDCS ne semble pas améliorer l’efficacité de l’entrainement sensorimoteur pour les personnes atteintes d’une tendinopathie de de la CR. / BACKGROUND: Rotator cuff (RC) tendinopathy results in pain and functional limitations, and these deficits can be explained, in part, by an alteration of shoulder motor control. For treatment of RC tendinopathy, sensorimotor training has been shown to be effective to reduce symptoms and improve function, as well as optimize shoulder motor control. Anodal transcranial direct current stimulation (a-tDCS), an electrostimulation technique known to modulate the motor cortex excitability, has been shown to enhance the effects of sensorimotor training in neurological populations. The addition of a-tDCS during a rehabilitation program centered on sensorimotor training could enhance motor learning associated with sensorimotor training and thus improve treatment outcome. OBJECTIVE: To compare a group receiving a rehabilitation program centered on sensorimotor training with a-tDCS to a group receiving the same rehabilitation program with sham a-tDCS. METHODS: Forty adults with RC tendinopathy part in the 4 evaluation sessions (0, 3, 6, 12 weeks) and the 8 supervised physiotherapy treatments during the 6-week rehabilitation program (education, sensorimotor training, strengthening) of this triple-blind randomized control trial (evaluator, physiotherapist and participants). Outcome measures were symptoms and functional limitations (Disability of the Arm, Shoulder and Hand [DASH] and the Western Ontario Rotator Cuff [WORC] index), as well as acromiohumeral distance (AHD; ultrasonographic measurement at 0° and 60° of elevation arm). A-tDCS (1.5 mA for 30 minutes) was applied during sensorimotor training on the motor cortex contralateral to the side of pain. RESULTS: Both groups showed significant improvement in DASH and WORC at 3, 6 and 12 weeks and in AHD at 45° and 60° at 6 weeks (P < .05). However, no significant Group-by-Time interaction was observed for all outcomes (P > .43). CONCLUSION: Results do not demonstrate any added effects of a-tDCS during a rehabilitation program in individuals with RC tendinopathy.