Abstract Brain activity fluctuations occur in multiple spatial and temporal scales. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) has shown that infra slow fluctuations (ISF) of blood oxygen level-dependent signal (BOLD) are organized into well-defined areas called resting state networks (RSN). ISFs have also been detected in full-band EEG (fbEEG) data and in recent years, many have combined these two modalities to enable more accurate measurements of brain fluctuations. In simultaneous EEG-fMRI measurements the ISFs of BOLD signal have been found to be correlated with amplitude envelopes of faster electrophysiological data, suggesting the same underlying neuronal dynamics. Also direct correlations have been found in task related studies but not previously in resting state studies. Understanding the relation between EEG and BOLD signal in resting state might prove beneficial in the research of baseline activity fluctuations of the brain. Functional connectivity (FC) of the RSNs has been found to vary in different tasks and in some diseases, but also in resting state in healthy people. Despite numerous studies, no clear cause for these variations has yet been found. To research these open questions we performed simultaneous fbEEG-fMRI studies. The measurements from both modalities were analyzed with independent component analysis to improve the comparability of these results. Correlation analysis revealed that the EEG ISFs correlate with BOLD signal both temporally and spatially. These correlations showed spatiotemporal variability that was related to the strength of RSN functional connectivity. These results indicate that the ISFs of EEG and BOLD reflect a common source of fluctuations. The understanding of the correlations between ISFs in EEG and fMRI BOLD signals gives basic information of brain dynamics and of the variables that affect it. A better understanding of the background of brain activity helps in the development of more effective treatments for various neurological diseases as the knowledge of the mechanisms behind them grows. The ability to measure RSN activity with EEG more accurately can help in the development of new methods for early diagnosis of diseases. / Tiivistelmä Aivojen toiminta vaihtelee monissa avaruudellisissa ja ajallisissa mittakaavoissa. Toiminnallisissa magneettikuvauksissa (TMK) on havaittu, että veren happipitoisuudesta riippuvan (engl. BOLD) signaalin erittäin hitaat vaihtelut ovat järjestäytyneet hyvin määriteltyihin alueisiin, joita kutsutaan lepotilahermoverkostoiksi. Erittäin hitaita vaihteluita on havaittu myös täysikaistaisesta aivosähkökäyrästä (fbEEG). Viime vuosina nämä kaksi menetelmää on usein yhdistetty tarkemman mittaustuloksen aikaansaamiseksi. Samanaikaisissa EEG-TMK-mittauksissa BOLD signaalin erittäin hitaiden vaihteluiden on huomattu korreloivan nopeampien elektrofysiologisten värähtelyjen amplitudien verhokäyrien kanssa, mikä viittaa samaan perustana olevaan neuraaliseen dynamiikkaan. Myös suoria korrelaatioita on löydetty tehtäviin liittyvissä tutkimuksissa, mutta ei aiemmin lepotilatutkimuksissa. Lepotilan EEG:n ja BOLD-signaalin suhteen ymmärrys voi osoittautua hyödylliseksi aivojen perustilan aktiivisuuden vaihteluiden tutkimisessa. Hermoverkostojen toiminnallisen liittyvyyden on todettu huojuvan tietyissä tehtävissä ja joissain sairauksissa, mutta myös lepotilassa terveillä henkilöillä. Runsaasta tutkimuksesta huolimatta ei liittyvyyden huojunnalle ole vielä löytynyt selkeää aiheuttajaa. Näiden avoimien kysymysten tutkimiseksi suoritimme yhdenaikaisia fbEEG-TMK-mittauksia. Kummankin modaliteetin mittaustuloksia analysoitiin itsenäisten komponenttien analyysillä tulosten vertailtavuuden parantamiseksi. Korrelaatioanalyysit osoittivat, että EEG:n erittäin hitaat vaihtelut korreloivat ajallisesti ja avaruudellisesti TMK:n BOLD-signaalin kanssa. Näissä korrelaatioissa esiintyi sekä paikkaan että aikaan liittyvää huojuntaa, joka oli yhteydessä lepotilahermoverkostojen toiminnallisen liittyvyyden vahvuuteen. Nämä tulokset viittaavat siihen, että samat tekijät tuottavat EEG:n ja TMK:n BOLD-signaalien hitaat vaihtelut. EEG:n ja TMK:n signaalien erittäin hitaiden vaihteluiden välisen korrelaation ymmärtäminen antaa perustason tietoa aivojen toiminnan dynamiikasta sekä siihen vaikuttavista tekijöistä. Parempi ymmärrys aivotoiminnan taustoista auttaa kehittämään tehokkaampia hoitoja neurologisiin sairauksiin, kun tieto mekanismeista niiden takana tarkentuu. Mahdollisuus mitata lepotilahermoverkostojen toimintaa EEG:llä aiempaa tarkemmin voi auttaa kehittämään uusia menetelmiä sairauksien varhaiseen diagnostiikkaan.

Abstract The purpose of the present work was to investigate whether children with non-lesional temporal lobe epilepsy (TLE) have deficits in neuropsychological performance and whether the possible deficits can be investigated using functional magnetic resonance imaging (fMRI). In this population-based study, 21 children aged 8-15 with non-lesional TLE and a normal intelligence quotient were evaluated and compared with 21 healthy, age- and gender-matched controls. Neuropsychological assessments, clinical examinations, electroencephalography (EEG) and structural and functional MRI were performed on all the subjects. Three fMRI methods were used: resting-state regional homogeneity, resting-state functional connectivity and task-induced blood oxygenation level-dependent activation. The patients with non-lesional TLE showed good neuropsychological performance on average, although the girls were found to have significant problems in several neuropsychological tests. The deficits were not restricted to elements of performance involving the classical temporal lobe memory system but were also found in tests requiring frontal and parietal lobe functioning. Early onset of epilepsy and duration of epilepsy had significant negative effects on neuropsychological performance. All the fMRI methods detected significant functional differences between the TLE patients and the healthy controls, not only in the temporal lobes but also in broad networks extending to the frontal, parietal and thalamic areas. These differences seemed to differ markedly in location between the TLE patients depending on the interictal EEG findings. Neuropsychological performance results were supported by the fMRI findings, implying that TLE should be regarded as a widespread disruption of the brain networks and not just malfunction of a single region in the brain within these networks. This needs to be taken into consideration when evaluating learning abilities among TLE patients even at an early stage in epilepsy. / Tiivistelmä Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää onko lapsilla, jotka sairastavat tuntemattomasta syystä aiheutuvaa ohimolohkoepilepsiaa, neuropsykologisia ongelmia ja aiheuttavatko mahdolliset ongelmat aivojen toiminnallisessa magneettikuvauksessa nähtäviä muutoksia. Tähän väestöpohjaiseen tutkimukseen otettiin 21 tuntemattomasta syystä ohimolohkoepilepsiaa sairastavaa normaaliälyistä 8-15-vuotiaista lasta ja verrattiin heitä 21 terveeseen, ikä- ja sukupuolivakioituun kontrollihenkilöön. Kaikille tutkimukseen osallistuneille tehtiin neuropsykologinen tutkimus, kliininen tutkimus, aivosähkökäyrä sekä rakenteellinen ja toiminnallinen aivojen magneettikuvaus. Toiminnallisessa magneettikuvauksessa käytettiin veren happipitoisuudesta riippuvaista (engl. blood oxygenation level-dependent) kontrastia kuvantamaan levossa aivojen paikallista homogeniteettia (engl. regional homogeneity) ja toiminnallista kytkennällisyyttä (engl. functional connectivity) sekä kognitiivisten tehtävien herättämiä aktivaatio-vasteita. Tuntemattomasta syystä ohimolohkoepilepsiaa sairastavien lasten neuropsykologinen suoriutuminen oli keskimäärin hyvää, vaikkakin tytöillä oli nähtävillä tilastollisesti merkitseviä ongelmia useissa eri testeissä. Ongelmat eivät rajoittuneet pelkästään klassisiin ohimolohkoalueen muistitoimintoihin, vaan niitä havaittiin myös otsa- ja päälakilohkojen toimintoja edellyttävissä testeissä. Varhainen sairastumisikä ja epilepsian kesto heikensivät suoriutumista tilastollisesti merkitsevästi osatesteissä, joissa tarvittiin näönvaraisen hahmottamisen taitoja, psykomotorista nopeutta ja työmuistia. Ohimolohkoepilepsiaa sairastavien ja terveiden kontrollien aivoissa löydettiin toiminnallisia eroja kaikilla toiminnallisen magneettikuvauksen menetelmillä. Eroja ei todettu ainoastaan ohimolohkoissa, vaan niitä löytyi myös otsa- ja päälakilohkoon sekä tyvitumakealueelle ylettyvissä laaja-alaisissa hermoverkostoissa. Epilepsiapotilailla erojen paikantuminen riippui kohtaustenvälisestä aivosähkökäyrälöydöksestä. Neuropsykologisen suoriutumisen tulokset tukevat toiminnallisen magneettikuvauksen löydöksiä kuvastaen temporaaliepilepsian olevan laaja-alainen hermoverkostojen häiriö eikä pelkästään tietyn aivoalueen toiminnan häiriö. Tämä tulee huomioida arvioitaessa ohimolohkoepilepsiaa sairastavien lasten oppimiskykyä jo epilepsian alkuvaiheessa.

La fatigue post-accident vasculaire cérébral (FPAVC) est fréquente et invalidante. Pour autant, elle reste à ce jour un phénomène mal connu et reconnu. Dans ce travail de thèse, nous avons réalisé une synthèse exhaustive de la littérature scientifique sur les facteurs associés à la FPAVC. Il en ressort qu’elle est fréquemment reliée aux symptômes dépressifs et anxieux mais que ses mécanismes physiopathologiques sont encore peu compris. Nous avons conduit une étude de la FPAVC sur 153 patients de la cohorte hospitalière STROKDEM (NCT01330160) ayant été suivis 6 mois après leur AVC ischémique. Dans une première étude, nous avons montré que la FPAVC n’était pas un effet secondaire des médicaments utilisés par les patients à la sortie de l’hôpital et à 6 mois. Elle reflèterait plutôt la présence de troubles fréquemment observés après un AVC comme la dépression, l’anxiété et les troubles du sommeil. Dans une deuxième étude, nous avons mis au jour une association forte entre FPAVC et plaintes cognitives subjectives des patients qui contrastait avec l’absence d’association avec les performances cognitives objectives lors de l’évaluation neuropsychologique, quel que soit le domaine cognitif considéré. Dans une troisième étude, nous avons exploré les mécanismes neuronaux sous-jacents à la FPAVC. Avec une analyse exploratoire et sans a priori, nous n’avons pas montré de différence de connectivité fonctionnelle au repos entre les patients avec ou sans FPAVC. L’ensemble de ces données nous apporte des éléments permettant d’avancer dans la compréhension du phénomène complexe qu’est la FPAVC. / Post-stroke fatigue (PSF) is frequent and debilitating. However, PSF is up to date a poorly understood and unrecognized phenomenon. In this thesis, we have done an exhaustive synthesis of scientific literature on factors associated with PSF. It indicates that PSF is frequently related with depressive and anxious symptoms but there is a lack of understanding of its physiopathological mechanisms. We conducted a study of PSF on 153 patients from the hospital-based cohort study STROKDEM (NCT01330160), followed-up for 6 months after an ischemic stroke. In a first study, we have shown that PSF was not a side effect of drugs use. PSF more reflects presence of disturbances frequently observed after stroke such as depression, anxiety, or sleep disturbances. In a second study, we have observed a strong association between PSF and subjective cognitive complaints that contrasted with the absence of association with objective cognitive performances during the neuropsychological evaluation, regardless of the considered cognitive domain. In a third study, we explored neuronal mechanisms underlying PSF. With an exploratory analysis, without a priori, we did not demonstrate any difference in functional connectivity at rest between patients with or without PSF. As a whole, these data give us pieces to progress in the understanding of the complex phenomenon named PSF.

[pt] A memória de trabalho fonológica pode ser definida como um grupo de processos mentais usados para codificar, guardar, manter, manipular e recuperar informações auditivas. É o alicerce de outras funções cognitivas superiores e mais complexas como o planejamento, mudança do foco da tarefa, raciocínio lógico e abstrato e linguagem. Algumas evidências mostram a relação entre o desenvolvimento da memória de trabalho fonológica e mais tarde a aquisição da linguagem e inteligência global fluida. A antropologia contemporânea discute o papel da memória de trabalho como uma forma rudimentar de pensamento e suas consequências para o desenvolvimento de ferramentas e cultura entre os hominídeos. Têm sido aceito que a expansão da região frontal do crânio abre espaço para novas formações corticais no cérebro, especialmente no lobo frontal. Crê-se que o córtex pré-frontal tem um importante papel em tarefas de memória de trabalho. Ao mesmo tempo, a memória de trabalho é uma descoberta psicológica recente e diversos autores sugerem diferentes modelos teóricos para explicá-la. Dentre os mais importantes, Alan Baddeley, Nelson Cowan e Adele Diamond são aqueles cujas teorias são as mais estudadas e implementadas pelos pesquisadores que testam suas teorias. Estudar a base neural da memória de trabalho fonológica pode ajudar a lançar luz sobre ambos os pontos: o papel do córtex pré-frontal na evolução humana especialmente no funcionamento da memória de trabalho, e qual modelo teórico é o mais confiável dentro de uma perspectiva neuropsicológica. Para fazer isso, conduzimos uma meta-análise usando o método de estimação de verossimilhança das ativações e discutimos os resultados alicerçados na psicologia evolutiva e cognitiva modernas. / [en] Phonological working memory can be defined as a set of mental processes that encode, store, maintain, manipulate, and retrieve auditory information. It is the foundation for other complex and higher cognitive functions, such as planning, task switching, logical and abstract reasoning, and language. Some evidence shows a relationship between the development of phonological working memory and further language acquisition and general fluid intelligence. Current neuroscience discusses the networks and brain regions that account for working memory. Working memory relies on a parietal-frontal network that is divided according to memory and attention. It has been hypothesized that the prefrontal cortex plays an important role in working memory tasks. Working memory is a relatively recent psychological discovery, and several authors suggest different theoretical models to explain it. Among the most important are those proposed by Alan Baddeley, Nelson Cowan, and Adele Diamond, which have been the most studied and implemented in attempts to test their hypotheses. Studying the neural basis of phonological working memory will help shed light on the organization and location of mnemonic and attentional functions in the brain. The present study comprised a meta-analysis of functional magnetic resonance imaging studies on phonological working memory that were published between 2000 and 2014. The results showed that one region in the temporal lobe and another region in the fronto-polar cortex were clustered intersections of phonological working memory, suggesting that these brains regions may account for sensorial memory and the central executive, respectively.

L'épilepsie affecte en France environ 500 000 personnes, parmi lesquelles environ un tiers présente une pharmaco-résistance. Pour ces patients, une chirurgie peut être envisagée, qui consiste en la résection de la région cérébrale à l'origine des crises, également appelée « zone épileptogène » (ZE). Le succès du traitement chirurgical repose à la fois sur la possibilité de bien circonscrire la zone nécessaire et suffisante à la survenue des crises, mais aussi sur l'identification du potentiel rôle fonctionnel du tissu cérébral situé dans ou à proximité de cette zone, afin d'éviter que l'intervention engendre des déficits cognitifs.Dans ce travail de thèse, nous nous sommes penchés sur des signaux électrophysiologiques entre 80 et 500 Hz, appelés oscillations haute fréquence (HFO), qui ont été récemment désignés comme pouvant être de nouveaux marqueurs de la ZE, et sur leurs analogues, les HFO physiologiques, qui semblent quant à eux être impliqués dans des processus cognitifs. Nous avons tenté d'identifier des paramètres permettant de distinguer ces deux classes de HFO. Alors que ces signaux sont à l'heure actuelle essentiellement enregistrés en EEG intracérébral (SEEG pour stéréo-électro-encéphalographie), nous avons également exploré la possibilité de les étudier en Imagerie par Résonnance Magnétique fonctionnelle simultanément à la SEEG, ce qui pourrait permettre à l'avenir d'en obtenir une cartographie sur l'ensemble du cerveau. La vocation générale de ces travaux est de participer à la compréhension et l'amélioration de l'étude des HFO pathologiques et physiologique, afin d'optimiser leur utilisation pour la chirurgie des épilepsies pharmaco-résistantes / Epilepsy affects 500 000 persons in France, among which about 30% will continue to have seizure despite medication. For those patients, a surgical treatment can be proposed, that consists in removing the brain region causing seizures, namely the “epileptogenic zone” (EZ). To achieve a good surgical outcome, it is necessary to identify the zone that is both necessary and sufficient for seizure start, but also, to identify the function of the brain tissue that is located close to this zone, to avoid eventual cognitive deficits.In this thesis, we were interested in the electrophysiological activities between 80 and 500 Hz called high frequency oscillations (HFO), that were recently identified as new markers of the EZ, and the analogous physiological HFO that seem to be implicated in cognitive processes. We tried to identify features that could enable to distinguish between this to class of HFO. While these activities are still mainly recorded with intra-cerebral electro-encephalography (icEEG), we also explored the possibility to study them with functional Magnetic Resonance Imaging, simultaneously with icEEG. This method could, in the future, enable to get a HFO mapping over the whole brain. The aim of this work is to participate in the comprehension and exploration improvement of pathological and physiological HFO, to enhance their use in intractable epilepsy surgery

This dissertation introduces a new approach for assessing the effects of pediatric epilepsy on the language connectome. Two novel data-driven network construction approaches are presented. These methods rely on connecting different brain regions using either extent or intensity of language related activations as identified by independent component analysis of fMRI data. An auditory description decision task (ADDT) paradigm was used to activate the language network for 29 patients and 30 controls recruited from three major pediatric hospitals. Empirical evaluations illustrated that pediatric epilepsy can cause, or is associated with, a network efficiency reduction. Patients showed a propensity to inefficiently employ the whole brain network to perform the ADDT language task; on the contrary, controls seemed to efficiently use smaller segregated network components to achieve the same task. To explain the causes of the decreased efficiency, graph theoretical analysis was carried out. The analysis revealed no substantial global network feature differences between the patient and control groups. It also showed that for both subject groups the language network exhibited small-world characteristics; however, the patient’s extent of activation network showed a tendency towards more random networks. It was also shown that the intensity of activation network displayed ipsilateral hub reorganization on the local level. The left hemispheric hubs displayed greater centrality values for patients, whereas the right hemispheric hubs displayed greater centrality values for controls. This hub hemispheric disparity was not correlated with a right atypical language laterality found in six patients. Finally it was shown that a multi-level unsupervised clustering scheme based on self-organizing maps, a type of artificial neural network, and k-means was able to fairly and blindly separate the subjects into their respective patient or control groups. The clustering was initiated using the local nodal centrality measurements only. Compared to the extent of activation network, the intensity of activation network clustering demonstrated better precision. This outcome supports the assertion that the local centrality differences presented by the intensity of activation network can be associated with focal epilepsy.

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Le but de cette thèse est d’investiguer l’organisation fonctionnelle du contrôle cognitif au sein du cortex préfrontal latéral dans la schizophrénie. Chez le sujet sain, Koechlin et coll. (Science, 2003) ont montré que le cortex préfrontal latéral était structuré en une cascade de processus de contrôle allant des régions antérieures aux régions postérieures, intégrant respectivement les informations épisodiques (événements antérieurs) et contextuelles (le contexte immédiat de l’action) au choix de l’action en réponse à un stimulus externe. En utilisant le paradigme expérimental de Koechlin et coll. en IRM fonctionnelle, nous avons investigué l’architecture fonctionnelle du contrôle cognitif au sein du cortex latéral préfrontal chez 15 patients schizophrènes et 14 sujets contrôles appariés. Dans une première étude, nous avons trouvé que les patients schizophrènes présentaient un déficit sélectif du contrôle contextuel associé à une hypoactivation des régions postérieures préfrontales, expliquant la désorganisation du discours et du comportement observés chez ces patients. Par ailleurs, les patients schizophrènes hyperactivaient leurs régions rostrales du cortex préfrontal latéral pendant le contrôle des informations de nature épisodique, ce que nous avons interprété comme une tentative de compensation infructueuse des dysfonctions du contrôle contextuel. Dans une seconde étude, nous avons montré que les patients schizophrènes présentaient également une perturbation du traitement top-down des informations de nature épisodique, liée à une dysconnectivité des régions rostrales vers les régions caudales du cortex préfrontal latéral. / The goal of this thesis is to investigate the functional organization of cognitive control within the LPFC in schizophrenia. We used a model postulating that cognitive control is functionally organized within the lateral prefrontal cortex (LPFC) as a cascade of representations ranging from premotor to anterior LPFC regions according to stimuli, the present perceptual context, and the temporal episode in which stimuli occur. Using functional magnetic resonance imaging, we investigated the functional architecture of cognitive control within the LPFC in 15 schizophrenic patients and 14 matched healthy controls. In a first study, we found that immediate contextual signals insufficiently bias the caudal LPFC activity required to select the appropriate behavioral representation. This specific deficit could thus alter the internal consistency of schizophrenic patients’ behavior. To compensate for this weakening of contextual influence, schizophrenic patients may inefficiently use temporal episodic information through higher activation in rostral LPFC regions. In a second study, we showed that schizophrenic patients inappropriately process episodic information flow along a rostro-caudal axis within the LPFC. This top-down episodic control dysfunction could lead to a disruption of episodic memory that could account for the patients’ difficulties in organizing their behavior across time. All the results argue in favor of both dysfunctional specialization and integration within the LPFC in schizophrenia.

L'objectif de cette thèse est d'identifier les bases neurales de la représentation de soi chez le primate non-humain, par une approche d'imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle. Nous avons pour cela étudié la convergence multimodale 1) à l'échelle de l'aire par la description de la cartographie du sillon intraparietal dans un contexte de stimulations auditives, tactiles et visuelles et 2) à l'échelle du cerveau entier où nous décrivons précisément les sites de convergence visuo-tactile au niveau cortical. Nous avons également étudié le phénomène d'intégration multisensorielle dans un contexte visuo-tactile dynamique, pour lequel nous montrons que les effets comportementaux (étude psychophysique menée chez l'homme) et le réseau d'activations cortical sont maximisés quand le stimulus visuel prédit le stimulus tactile plutôt que lors de leur présentation simultanée. Enfin, nous avons étudié la représentation de l'espace en caractérisant les bases neurales de l'espace proche et de l'espace lointain à partir d'un dispositif expérimental naturaliste et nous montrons l'existence de deux réseaux corticaux qui traitent séparément les informations appartenant à l'espace proche et à l'espace lointain / The aim of this thesis is to investigate the neural basis of self-representation in the non human primate. We studied the multimodal convergence both 1) at the area level precisely mapping auditory, tactile and visual convergence in the intraparietal sulcus and 2) at the whole brain level capturing the spatial pattern of visuo-tactile cortical convergence. We also investigated the neural network subserving multisensory integration in a dynamical visuo tactile context, showing that the strongest behavioral and cortical are obtained when the visual stimuli is predictive of the tactile stimulus rather than during simultaneous presentations. Finally, we studied the representation of space by characterizing the neural bases of near space and far space in a real naturalistic environment, thus providing the neural grounds for the observed behavioral and neuropsychological dissociation between near and far space processing

Le toucher a un rôle critique dans notre vie quotidienne pour saisir, manipuler des objets, ou simplement marcher. Les aires primaires somatosensorielles présentent la particularité d'être organisées somatotopiquement, donnant lieu au dénommé Homunculus. Alors que la plupart de notre surface corporelle est représentée suivant un ordre similaire à sa continuité physique, l'Homunculus présente une discontinuité majeure, la main et le visage étant représentés côte à côte. La frontière main-visage a été souvent utilisée comme un repère pour étudier l'une des particularités les plus fascinantes de notre cerveau, sa capacité de réorganisation. En particulier, la plasticité somatosensorielle a été trouvée capable de traverser la frontière main-visage suite à une privation d'afférences. Alors qu'il est connu depuis longtemps que l'augmentation des afférences conduit également à des changements corticaux souvent associés à des bénéfices perceptifs, la possibilité qu'une telle plasticité puisse traverser la frontière main-visage reste inexplorée. Le travail de ma thèse a pour but d'examiner cette question. Une première étude comportementale a révélé que le fait d'augmenter les afférences d'un doigt améliore non seulement l'acuité tactile de ce doigt, mais aussi du visage, suggérant un transfert de changements plastiques au travers de la frontière main-visage. Afin d'examiner ceci, deux études supplémentaires ont été réalisées en utilisant deux techniques complémentaires d'imagerie cérébrales, à savoir l'IRMf et la MEG. En adéquation avec nos hypothèses, une réorganisation des représentations de la main et du visage a été trouvée. Dans l'ensemble, ce travail révèle qu'une plasticité adaptative menant à des bénéfices perceptifs peut se propager sur de larges distances corticales, en particulier au-delà de la frontière main-visage, et par conséquent ouvre une nouvelle fenêtre d'investigation pouvant avoir un réel impact dans la promotion de rééducation / Touch plays a critical role in our daily life to grasp and manipulate objects, or simply walk. The primary somatosensory areas exhibit the striking feature of being somatotopically organized, giving rise to the so-called Homunculus. While most of our body surface is represented following an order similar to its physical continuity, the Homunculus displays a major discontinuity, the hand and the face being represented next to each other. The hand-face border has been widely used as a somatotopic hallmark to study one of the most fascinating features of our brain, its capacity for reorganization. Particularly, somatosensory plasticity was found to cross the hand-face border following deprivation of inputs. While it has long been known that increasing inputs also leads to cortical changes typically associated with perceptual benefits, whether such plasticity can cross the hand-face border remains unknown. My thesis work aimed to investigate this question. A first behavioural study revealed that increasing inputs to a finger improves not only the tactile acuity at this finger, but also at the face, suggesting a transfer of plastic changes across the hand-face border. To investigate this, two additional studies were performed using two complementary brain imaging techniques, namely high-field fMRI and MEG. In agreement with our hypotheses a reorganization of both hand and face representations was found. Altogether, this work reveals that adaptive plasticity leading to perceptual benefits can spread over large cortical distances, in particular across the hand-face border, and thus opens up a new window of investigation that may have a real impact in promoting rehabilitation