Les cellules microgliales, qui sont les macrophages du système nerveux central, ont été principalement étudiées en conditions pathologiques. Néanmoins, l'étude de la microglie aux stades périnataux indique qu'elle influence le développement normal du système nerveux central. Des interactions directes et indirectes entre la microglie et les synapses existent mais les mécanismes par lesquels ces cellules immunitaires ciblent les synapses et modulent leur maturation fonctionnelle durant le développement postnatal sont peu connus. Au cours de mon travail de thèse, je me suis intéressée aux cellules microgliales et à leurs fonctions dans le développement postnatal du cortex somato-sensoriel de la souris. Dans une première étude, nous avons montré qu'au cours de la première semaine post-natale le recrutement des cellules microgliales aux sites synaptiques en maturation met en jeu une voie de signalisation impliquant la chimiokine neuronale fractalkine et de son récepteur microglial CX3CR1. En effet, un défaut d'expression de ce récepteur retarde le recrutement des cellules microgliales aux sites synaptiques et entraine un retard de maturation fonctionnelle des synapses thalamocorticales. Dans une seconde étude, nous avons caractérisé le phénotype des cellules microgliales lors de la maturation fonctionnelle des réseaux synaptiques corticaux. Nous avons montré que les cellules microgliales adoptent un phénotype particulier lorsqu'elles sont recrutées aux synapses en maturation. Ce phénotype diffère de celui exprimé par la microglie adulte en conditions physiologiques et pathologiques et pourrait permettre aux cellules microgliales d'accomplir des fonctions spécifiques nécessaires à la maturation synaptique. Dans une troisième étude, nous avons testé les effets de la minocycline sur le développement cortical. Cette tétracycline est connue pour bloquer l'activation microgliale chez l'adulte. De façon surprenante, nous avons observé que pendant une période critique se situant à la fin de la première semaine post-natale la minocycline induit une importante mort cellulaire qui s'accompagne d'une altération de la distribution des cellules microgliales et déclenche leur activation. L'ensemble de mes données montrent que les cellules microgliales sont très sensibles aux changements de leur environnement, que leur phénotype fonctionnel change en conditions physiologiques en fonction de cet environnement et que des interactions réciproques entre neurones et microglie influencent la maturation fonctionnelle des réseaux synaptiques corticaux lors du développement postnatal.

Les cellules microgliales, qui sont les macrophages du système nerveux central, ont été principalement étudiées en conditions pathologiques. Néanmoins, l'étude de la microglie aux stades périnataux indique qu'elle influence le développement normal du système nerveux central. Des interactions directes et indirectes entre la microglie et les synapses existent mais les mécanismes par lesquels ces cellules immunitaires ciblent les synapses et modulent leur maturation fonctionnelle durant le développement postnatal sont peu connus. Au cours de mon travail de thèse, je me suis intéressée aux cellules microgliales et à leurs fonctions dans le développement postnatal du cortex somato-sensoriel de la souris. Dans une première étude, nous avons montré qu'au cours de la première semaine post-natale le recrutement des cellules microgliales aux sites synaptiques en maturation met en jeu une voie de signalisation impliquant la chimiokine neuronale fractalkine et de son récepteur microglial CX3CR1. En effet, un défaut d'expression de ce récepteur retarde le recrutement des cellules microgliales aux sites synaptiques et entraine un retard de maturation fonctionnelle des synapses thalamocorticales. Dans une seconde étude, nous avons caractérisé le phénotype des cellules microgliales lors de la maturation fonctionnelle des réseaux synaptiques corticaux. Nous avons montré que les cellules microgliales adoptent un phénotype particulier lorsqu'elles sont recrutées aux synapses en maturation. Ce phénotype diffère de celui exprimé par la microglie adulte en conditions physiologiques et pathologiques et pourrait permettre aux cellules microgliales d'accomplir des fonctions spécifiques nécessaires à la maturation synaptique. Dans une troisième étude, nous avons testé les effets de la minocycline sur le développement cortical. Cette tétracycline est connue pour bloquer l'activation microgliale chez l'adulte. De façon surprenante, nous avons observé que pendant une période critique se situant à la fin de la première semaine post-natale la minocycline induit une importante mort cellulaire qui s'accompagne d'une altération de la distribution des cellules microgliales et déclenche leur activation. L'ensemble de mes données montrent que les cellules microgliales sont très sensibles aux changements de leur environnement, que leur phénotype fonctionnel change en conditions physiologiques en fonction de cet environnement et que des interactions réciproques entre neurones et microglie influencent la maturation fonctionnelle des réseaux synaptiques corticaux lors du développement postnatal.

Les anomalies sensorielles jouent un rôle central dans les Troubles du Spectre Autistique comme en témoigne leur apparition récente dans les critères diagnostiques de l'autisme (DSM-5, APA, 2013). Il existe toutefois très peu d'outils permettant de les évaluer et qui soient validés en français et adaptés aux adultes avec autisme. Cette recherche vise à (1) créer un nouvel outil, l'ESAA : Evaluation Sensorielle de l'Adulte avec Autisme, (2) réaliser les études de validation psychométriques de celui-ci auprès d'un groupe clinique d'adultes avec autisme, (3) étudier de façon différentielle les profils sensoriels des adultes avec autisme et dégager d'éventuelles dominantes pathologiques de la sensorialité, (4) étudier le lien entre l'intensité des troubles sensoriels et les troubles du comportement. L'échantillon de l'étude est constitué de 118 adultes présentant un autisme modéré à sévère avec retard mental associé, accueillies en institutions médico-sociales ou en structures sanitaires, qui sont partenaires cliniciens de la recherche. La mesure de la réactivité sensorielle de l'adulte avec autisme est effectuée à l'aide de l'ESAA. L'intensité de la réactivité sensorielle est évaluée pour chacune des modalités sensorielles. Les troubles du comportement sont évalués à l'aide de l'EPOCAA : Echelle d'Evaluation pour l'Observation des Comportements-problèmes d'Adultes avec Autisme (Recordon-Gaboriaud & Granier-Deferre, ECPA, 2012). L'échelle permet de déterminer un degré de sévérité des troubles et une typologie comportementale. Les résultats mettent en évidence les qualités métrologiques de l'échelle ESAA, des profils sensoriels différenciés et des réactivités sensorielles dominantes chez les participants. Des corrélations sont observées entre les caractéristiques des sujets et la sévérité des perturbations sensorielles de l'échantillon. Enfin, pour un sous-échantillon de l'étude (n=27), les résultats montrent également des corrélations entre la sévérité des anomalies sensorielles et la sévérité des troubles du comportement ainsi que des liens spécifiques entre les modalités sensorielles affectées et les typologies comportementales des sujets. Ces résultats permettent d'affirmer que ce nouvel outil est pertinent pour identifier les troubles de la réactivité sensorielle des personnes adultes avec autisme et retard mental et qu'il pourrait contribuer (1) à améliorer les connaissances cliniques des adultes avec autisme (2) à mieux analyser et prendre en compte les spécificités sensorielles dans l'accompagnement de ces personnes (3) à aménager un environnement adapté à leurs réactivités sensorielles.

Les caractéristiques que possède un SMA (distribution de l'intelligence, autonomie, coopération et coordination entre les différentes entités, etc.) n'ont fait qu'élargir leurs domaines d'applications. Cette multiplicité a rendu les SMA complexes, difficiles à analyser dans leur comportement et délicats à évaluer dans leurs performances. La visualisation de l'exécution est une des techniques largement utilisées en évaluation des performances pour des systèmes parallèles. Cette technique fait partie de la phase de mise au point pour les performances. Elle constitue une aide importante pour la compréhension des comportements et par conséquent pour l'étude, la comparaison et l'amélioration des performances des systèmes informatiques. Dans cette thèse nous proposons une approche d'évaluation des SMA basée sur l'étude de comportements interne des agents. Nous présentons un système de visualisation des SMA, MAS-Paje. Ce système traite des étapes de visualisation de l'étape de collecte de données jusqu'à obtenir un fichier de trace de l'exécution d'un SMA conforme au format de trace (SDDF) exigés par l'outil de visualisation Paje des SMA basées sur un modèle prédéfini. Une dimension communication est ajoutée au travail de visualisation dans le but d'étudier le travail collectif des agents. Les travaux sont validés par des expérimentations sur plusieurs SMA implémentant l'application de collecte de minerais.

La douleur est une expérience complexe et multidimensionnelle, elle peut donc être modulée par de nombreux facteurs. Dans le but de mieux comprendre le rôle et le fonctionnement respectif des régions cérébrales impliquées dans le traitement et la modulation de la perception douloureuse, la première partie de cette thèse s'intéresse à l'évaluation en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (fMRI) des modifications de la réponse cérébrale à la douleur grâce à deux modulations de la perception douloureuse. La première étude s'intéresse à l'effet d'un contexte émotionnel négatif sur la perception douloureuse afin de dissocier des aires cérébrales répondant à la douleur, les réponses liées à la composante émotionnelle. La deuxième étude s'intéresse à l'effet d'une manipulation de l'appréciation de la durée d'une stimulation douloureuse sur la perception de la douleur. L'utilisation de cette illusion permet, pour une intensité de stimulation thermique donnée, de modifier la perception douloureuse et d'évaluer les zones cérébrales impliquées dans ce type de modulation. Nous avons réussi à augmenter ou diminuer la douleur perçue et pu observer que l'émotion met en jeu la partie prégénuale du cortex cingulaire antérieur, tandis que l'illusion d'une durée raccourcie met en jeu un réseau occipito-pariétal plus attentionnel. La seconde partie de cette thèse s'intéresse à la caractérisation du décours temporel de la réponse hémodynamique enregistrée en fMRI dans deux régions importantes pour le traitement de l'information douloureuse qui sont l'insula et le cortex cingulaire. La douleur est caractérisée par une latence de la réponse hémodynamique plus courte, par rapport à une stimulation non-douloureuse, dans l'insula antérieure et le cortex cingulaire moyen, tandis qu'il est possible de différencier une stimulation douloureuse d'une stimulation non-douloureuse grâce à l'amplitude de la réponse hémodynamique dans l'insula postérieure.

Ce document permet de décrire mon parcours scientifique et professionnel. Il est organisé en plusieurs parties : 1/ mon parcours professionnel; 2/ la thématique de la neuropsychologie de l'épilepsie et de la spécialisation hémisphérique; 3/ mes travaux actuels effectués au sein de la cognitique à travers 2 axes (l'accessibilité numérique et handicap, et, la conception centrée utilisateur) et 4/ une conclusion sur la nécessité d'aller vers une recherche transdisciplinaire.

L'effet du vieillissement sur les fonctions cognitives de haut niveau demeure encore relativement incompris. Cette recherche vise à mieux comprendre les différences interindividuelles de performances entre les individus jeunes et âgés par l'étude des processus de contrôle attentionnel mis en jeu dans les tâches de commutation attentionnelle. Dans un premier temps, deux tâches d'alternance de type séries alternées ont été administrées à des adultes jeunes et âgés. Les résultats n'indiquent pas d'effet de l'âge sur les coûts d'alternance mesurés mais en revanche un coût d'alternance asymétrique (étude 1) et des coûts d'alternance locaux et globaux différents selon les individus (étude 1 et 2). Dans un second temps, un travail de modélisation du fonctionnement cognitif à l'aide de l'architecture cognitive ACT-R a été réalisé. Il permet de tester la plausibilité des hypothèses de diminution de la vitesse de traitement (VT) et de diminution de la capacité de la mémoire de travail (CMT), à pouvoir reproduire les différences de performances entre jeunes et âgés. Les résultats des tests d'hypothèse pour les deux études réalisées indiquent que ces hypothèses ne reproduisent pas assez les effets empiriquement observés ce qui suppose que les hypothèses de diminution de la VT ou de la CMT sont insuffisantes pour expliquer les différences de performances individuelles observées. Cette étude met en évidence l'intérêt de la modélisation cognitive computationnelle dans la compréhension des processus sous-jacent le fonctionnement cognitif humain.

Ces dix dernières années, l'étude des réseaux petits-mondes a montré une grande stabilité de certaines métriques issues de la théorie des graphes formels. Elle porte sur l'analyse de réseaux traduisant des activités de l'homme : réseaux d'échanges téléphoniques, de connexions aériennes, de navigation sur le Web, de structure des lexiques linguistiques, mais également de réseaux de diffusion des épidémies ou de réseaux de relations sociales. En revanche, peu d'études ont porté sur l'analyse de la dynamique de ces graphes et leur évolution au cours du temps. C'est cette approche que nous développons dans ce document. Nous nous intéressons ici à des graphes obtenus à partir de comptes rendus professionnels de travailleurs sociaux. Ces graphes modélisent les cooccurrences des mots au sein des phrases. Notre analyse porte sur un lexique professionnel et sur l'évolution de son usage sur une période de près de 40 ans. Après avoir constitué notre matériel à partir des textes écrits (environ 1500 pages dactylographiées), ce corpus d'étude a été quantifié, vérifié, homogénéisé et traité orthographiquement sur un mode semi-automatique. Puis ce corpus normalisé a donné lieu à la constitution d'un graphe global pour la période complète, et d'une quarantaine de graphes pour chacune des sous-périodes étudiées. C'est sur ceux-ci que porte l'analyse de la dynamique d'évolution de graphe issu d'un lexique professionnel. Au final, notre travail permet de pointer le paradoxe existant, entre d'une part la contrainte d'écriture liée à un objet qui ne change que très peu dans la nature de sa mission (le travail d'un éducateur de rue) et d'autre part la permissivité du langage oral qui ne cesse d'évoluer (le langage professionnel). Par ailleurs notre approche propose une certaine automatisation pour dégager l'essentiel d'un "dire professionnel" dans un corpus de comptes rendus.

Le travail présenté dans cette thèse vise à étudier la coordination entre gestes manuels et parole lors de la production d'énoncés multimodaux. Les études menées s'intéressent plus particulièrement aux relations temporelles entre les deux modalités. Cette coordination a été étudiée plus précisément dans le cadre de la désignation qui est réalisable à la fois dans la modalité manuelle (geste de pointage) et dans la modalité parole (" montrer avec la voix ", en utilisant la focalisation et/ou les démonstratifs par exemple). Les études présentées ont été menées dans un environnement contrôlé de laboratoire afin d'obtenir des mesures précises et reproductibles en minimisant les facteurs extérieurs de variations intra- et inter-participants. Les productions des locuteurs peuvent ainsi être comparées entre-elles en se focalisant sur les facteurs d'intérêt toutes choses maintenues le plus possible égales par ailleurs. Un travail particulier de mise en place des protocoles a néanmoins permis de maintenir une tâche assez naturelle afin de ne pas induire des productions trop artificielles. Les deux premières études se sont intéressées à la production conjointe de gestes manuels et de parole contenant de la focalisation. Plusieurs types de gestes ont été comparés (geste de pointage, geste de battement et geste d'appui sur un bouton) lors d'une tâche de désignation. Il a été montré que la production de focalisation attire le geste manuel quel que soit son type mais que l'attraction est plus " précise " et fine pour le pointage. Par ailleurs, l'apex du geste de pointage semble être cooccurent à une cible articulatoire plutôt qu'acoustique. La seconde étude manipule le lien de désignation le geste de pointage et la parole. Elle montre, en exhibant deux stratégies adoptées par les participants, la complexité des mécanismes mis en jeu dans cette coordination. Finalement, une troisième étude s'intéresse à la coordination dans une tâche interactive et collaborative plus naturelle. Dans cette tâche les locuteurs utilisent naturellement des gestes de pointage pour désigner à leur interlocuteur l'emplacement d'une carte à poser grâce à une phrase porteuse contenant un démonstratif. Les résultats montrent une cooccurrence de la partie du geste qui montre avec l'information qui lui est complémentaire en parole, i.e. avec le nom de l'objet à poser à l'endroit désigné par le geste de pointage, plutôt qu'avec la partie de la parole qui désigne, i.e. le démonstratif. L'effet de la perturbation de l'interaction par un bruit ambiant est également testé et il est montré que, si la parole subit un effet Lombard classique, la production de gestes est peu modifiée mis à part une adaptation de la durée de la partie du geste qui montre à l'allongement de la parole. Ce mémoire propose par ailleurs une exploration des procédés d'annotation multimodaux mis en place pour l'annotation de tâches semi-contrôlées mais applicables à des cas plus généraux. Le manuscrit se conclut par une mise en perspective des résultats pour l'amélioration de certains modèles de production conjointe gestes manuels/parole et fournit quelques pistes utilisables dans le domaine des agents conversationnels ainsi que pour la détection de pathologies.

Depuis plusieurs années, la réalité virtuelle est largement utilisée en neuropsychologie, notamment dans le domaine de l'étude de la cognition spatiale. Son utilisation grandissante a pour but de répondre à la fois au manque de validité écologique des tests classiques et au manque de contrôle des évaluations en conditions réelles. Les études dans le domaine de la cognition spatiale ont permis de montrer la complexité de l'apprentissage et de la navigation dans les grands espaces et suggèrent également une origine cognitive multifactorielle des difficultés de navigation chez les personnes âgées. Le but de cette thèse sera tout d'abord de vérifier la validité écologique de notre application utilisant la réalité virtuelle par une comparaison directe des performances d'apprentissage et de navigation, entre apprentissages réels et virtuels chez des adultes jeunes et âgés. Il s'agira ensuite de confirmer les hypothèses sur l'origine à la fois mnésique et exécutive des difficultés de navigation liées au vieillissement. Enfin, le rôle du contrôle sensorimoteur dans l'apprentissage de grands espaces, peu étudiée pour le moment dans le cas du vieillissement sera abordé. A l'aide d'une application en réalité virtuelle, nécessitant de mémoriser un parcours dans un quartier virtuel, réplique d'un quartier de Bordeaux, nous avons étudiés les effets du vieillissement en termes de mémoire spatiale et de performance de navigation. Nous avons comparé directement les apprentissages en conditions réelles et virtuelles, en conditions actives (joystick) et passives, et nous avons mis en relation ces indicateurs avec des mesures neurocognitives et des questionnaires d'estimation des difficultés quotidiennes. Nos principaux résultats ont permis de montrer un effet négatif de l'âge sur les performances dans notre application avec des patterns équivalents entre apprentissages réels et virtuels chez les jeunes et les âgés. Nous avons obtenu une bonne relation entre les mesures obtenues grâce à notre application virtuelle et les difficultés rapportées par les jeunes mais pas de différences entre jeunes et âgés concernant les difficultés de navigation au quotidien. Ces résultats confirment la bonne validité écologique de notre application virtuelle chez les personnes âgées et favorisent ainsi l'utilisation de mesures directes de mémoire spatiale et de navigation plutôt que des questionnaires chez les personnes âgées. Ils ont également permis de montrer de manière directe le rôle des déclins mnésiques et exécutifs dans leurs difficultés de navigation. Contrairement à ce qui avait été obtenu chez les jeunes, le contrôle moteur a eu un effet négatif sur les performances de navigation chez les personnes âgées. Nous discuterons alors les hypothèses neurocognitives concernant l'origine des difficultés de navigation chez les personnes âgées, ainsi que le rôle de la dimension actif (joystick) vs. passif dans les performances de navigation des jeunes et des âgés.