Chez l'homme, la voix facilite les interactions sociales par la transmission d’informations sur l'identité de la personne, ses émotions ou sa personnalité. En particulier, l'identité du locuteur peut être automatiquement extraite même lorsque le message et l'état émotionnel varient, ce qui suggère des mécanismes cognitifs et cérébraux partiellement dissociables pour ces processus. Cependant, la reconnaissance d'une voix familière ou la discrimination entre deux locuteurs sont, pour certains sujets, non seulement non-automatiques, mais même impossibles. Ce déficit, lorsqu'il se manifeste dès la naissance, est appelé phonagnosie du développement et constitue la contrepartie auditive de la prosopagnosie (déficit de reconnaissance des visages). Dans le domaine visuel, il a été proposé que les sujets affectés par la prosopagnosie du développement représentent des cas extrêmes dans la distribution des capacités de reconnaissance de visages. A l’inverse, des "super-reconnaisseurs" des visages se situaient à l’opposé de cette distribution.Comme la distribution des capacités de reconnaissance de la voix dans la population générale était encore inconnue, le premier objectif de cette thèse a été d'en étudier les différences individuelles au moyen d'un court test - le Glasgow Voice Memory Test (GVMT). Les résultats obtenus ont reflété une large variabilité interindividuelle dans les capacités de reconnaissance des voix: parmi une cohorte de 1120 sujets, il y avait à la fois des sujets avec des performances significativement en dessous de la moyenne (potentiels phonagnosiques) et des "super-reconnaisseurs" des voix. Cette variabilité individuelle comportementale semblerait se refléter au niveau cérébral, comme révélés par l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) : en fait, il a été montré précédemment qu'il existait une variabilité interindividuelle considérable dans le signal BOLD (blood-oxygen level dependent) lié à la voix dans les zones temporales de la voix (TVAs). Ces régions sont situées sur le bord supérieur des sulcus/gyrus temporal supérieur (STS/STG) et montrent une activation préférentielle pour les sons vocaux plutôt que non vocaux. Le deuxième objectif de ce travail fut de mieux caractériser le lien entre les mécanismes comportementaux et neuronaux sous-tendant la variabilité interindividuelle dans les processus de reconnaissance des voix. Pour cela, nous avons examiné comment la perception de la voix modulait la connectivité fonctionnelle entre les TVAs, constituant le "noyau" du réseau de perception de la voix, et les régions frontales également sensibles aux voix, constituant une extension de ce réseau. Les résultats ont montré qu'il y avait une connectivité fonctionnelle positive dans l'ensemble du réseau et que la connectivité fonctionnelle fronto-temporelle et fronto-frontale droite augmentait avec les scores obtenus lors du GVMT.Pour compléter ce travail, nous avons réalisé une autre étude IRMf en utilisant des analyses multivariées, afin de clarifier les corrélats neuronaux de la reconnaissance du locuteur mais aussi le lien entre sensibilité cérébrale à la voix et capacités de reconnaissance du locuteur. Pour cela, des sujets ayant des capacités de reconnaissance vocale hétérogènes ont été soumis à la fois à une tâche d'identification du locuteur et à une tâche d'écoute passive de sons vocaux et non vocaux. Les résultats ont confirmé que l’identification du locuteur s’effectuait via un réseau étendu de régions, incluant les TVAs mais aussi des régions frontales. De plus, nous avons observé que le score de classification voix/non-voix dans le STS droit permettait de prédire les capacités d'identification des locuteurs.Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent que les capacités de reconnaissance vocale varient considérablement d'un individu à l'autre et que cette variabilité pourrait être le reflet de profils d’activité cérébrale différents au sein du réseau de la perception de la voix. / In humans, voice conveys heterogeneous information such as speaker’s identity, which can be automatically extracted even when language content and emotional state vary. We hypothesized that the ability to recognize a speaker considerably varied across the population, as previously observed for face recognition. To test this hypothesis, a short voice recognition test was delivered to 1120 subjects in order to observe how voice recognition abilities were distributed in the general population. Since it has been previously observed that there exists a considerable inter-individual variability in voice-elicited activity in temporal voice areas (TVAs), regions along the superior temporal sulcus/gyrus (STS/STG) that show preferentially activation for voices than other sounds, the second aim of this work was then to better characterize the link between the behavioral and neural mechanisms underlying inter-individual variability in voice recognition processes through functional magnetic resonance imaging (fMRI). The results of a first fMRI study showed that functional connectivity between frontal and temporal voice sensitive regions increased with voice recognition scores obtained at a voice recognition test. Another fMRI study showed that speaker’s identity was treated in an extended network of regions, including TVAs but also frontal regions and that voice/non-voice classification accuracy in right STS increased with speaker identification abilities. Altogether, these results suggest that voice recognition abilities considerably vary across subjects and that this variability can be mirrored by different neural profiles within the voice perception network.

L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle permet d’explorer l’activité neuronale en utilisant un contraste endogène appelé BOLD. Il a été montré que les fluctuations du signal BOLD au repos corrélaient dans des régions cérébrales distantes. C’est la connectivité fonctionnelle. Elle représente l’activité spontanée du cerveau et elle est mesurée par l’IRMf au repos. Notre projet de recherche a donc combiné un aspect méthodologique et deux applications dans le domaine des pathologies du mouvement. Nous avons étudié les stratégies de prétraitement des données. L'objectif était d'étudier l'influence du type de prétraitement ainsi que leur ordre d'application sur l'optimisation de la topologie des réseaux cérébraux. Nous avons comparé 12 stratégies différentes de prétraitement. Dans ces stratégies nous avons appliqué les techniques standards avec un ordre d'application différent. Les deux études suivantes ont utilisé l'IRMf au repos pour étudier la physiopathologie de deux pathologies du mouvement : la maladie de Huntington et la maladie de Parkinson. Dans ces pathologies, nous nous sommes centrés sur l'étude des réseaux cérébraux grâce à l'étude de la connectivité fonctionnelle. Nous avons déterminé si l'IRMf au repos et les mesures de la théorie des graphes permettaient d'identifier des biomarqueurs robustes de l'évolution de la maladie de Huntington dans une étude longitudinale. Ensuite, nous avons étudié le rôle des noyaux cholinergiques du cerveau basal antérieur et de leurs connexions dans la survenue des troubles cognitifs présentés par les patients atteints de maladie de Parkinson. L'approche par graine est une méthode adaptée à ce type de question. / Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a technique that allows exploring neuronal activity using an endogenous contrast based on the oxygenation level of hemoglobin. This contrast is called BOLD (Blood oxygenated Level Dependent). It has been shown that fluctuations in the BOLD signal at rest, correlated in distant brain regions, defining long-distance brain functional networks. This is called functional connectivity. The latter represents the spontaneous activity of the brain and it is measured by fMRI at rest. Our research project has therefore combined a methodological aspect and two applications in the field of movement pathologies. In the first part of our project we studied data preprocessing strategies. The objective was to study the influence of the preprocessing steps and their order of application on the brain networks’ topology. We compared 12 different pretreatment strategies. In these strategies we applied the standard and most used techniques but with a different order of application. The following two studies used resting-state fMRI to study: Huntington's disease and Parkinson's disease. In these pathologies, we focused on the study of the brain networks addressed through the study of functional connectivity. We determined whether resting-state fMRI and graph theory measures were able to identify robust biomarkers of Huntington's disease progression in a longitudinal study. In the second study, we investigated the role of cholinergic basal nuclei of the forebrain and their connections in the onset of cognitive problems presented in Parkinson's disease. The seed-based analysis is a suitable method for this type of question.

On estime que plus de la moitié de population mondiale sait parler au moins deux langues et que 40% de cette population bilingue utilise les deux langues au quotidien. Les psycholinguistes et les neuropsycholinguistes se sont rapidement intéressés au fonctionnement du cerveau bilingue et à la façon dont deux langues pouvaient partager un seul cerveau. Ainsi, de nombreuses recherches ont porté sur la représentation de plusieurs langues dans le cerveau ainsi que sur les mécanismes permettant de passer d’une langue à l’autre, mais aussi sur la période développementale sensible à l’apprentissage des langues.Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au rôle de l’âge d’acquisition et du niveau de compétence des deux langues sur a) la représentation des substrats cérébraux, b) la plasticité cérébrale et c) la capacité d’alterner entre les deux langues. Pour cela nous comparons des locuteurs bilingues précoces -qui ont appris les deux langues avant 3 ans- et des locuteurs bilingues tardifs -qui ont appris la deuxième langue après 10 ans- tous ayant atteint un très bon niveau de compétence dans les deux langues. Le niveau langagier et le fonctionnement exécutif des participants ont été mesurés à l’aide de plusieurs tâches linguistiques et non linguistiques. Grâce à la technique d’imagerie par résonances magnétiques fonctionnelles (IRMf), nous avons pu identifier les substrats neuronaux des deux langues pour chacun des groupes, les aires impliquées dans le contrôle des langues ainsi que les changements cérébraux dus à l’apprentissage précoce de deux langues. De manière générale, les résultats montrent que la compétence langagière, plutôt que l’âge d’acquisition, aurait un rôle essentiel sur la représentation des langues. En revanche, l’âge d’acquisition serait déterminant en ce qui concerne la structure cérébrale des certaines aires impliquées dans les processus langagiers. / It is estimated that more than half of the world's population speaks two languages and that 40% of the population uses both languages on a daily basis. Psycholinguists and neuropsycholinguists became interested early in the way in which two languages could share a single brain. They have therefore been interested in the representation of several languages in the bilingual brain, in the sensitive period during which languages are learned and also in the mechanisms that allow bilinguals to switch from one language to another without apparent effort. In this work, we investigated the role of the age of acquisition and proficiency of languages and the influence of two languages a) on the representation of cerebral substrates of two languages, b) on the cerebral plasticity, c) and on the mechanisms of language control. For this purpose, we compare early bilingual speakers, who learned both languages before the age of 3 years, and late bilingual speakers who learned the second language after 10 years, both of whom had a very good level of proficiency in both languages. Participants were assessed in a wide range of linguistic and non-linguistic tasks to measure language level and executive functioning. Using the functional magnetic resonance imaging technique, we were able to identify the neuronal substrates of the two languages for each group and the areas involved in language control, as well as cerebral changes due to the early learning of two languages. In general, the results show that language proficiency, rather than the age of acquisition, has an essential role on the representation of languages, but that the age of acquisition is decisive in regards of cerebral structure of certain areas related to language.

L'enjeu de la présente thèse est de proposer de nouvelles méthodes d'analyse des données d'imagerie cérébrale acquises en Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf). Elle s'est concentrée en particulier sur la compréhension des signaux temporels mesurés en IRMf et leur lien avec l'activité cérébrale. En effet, les variations du signal que l'on observe en IRMf sont dues à des changements de l'afflux du sang dans le cerveau et de l'oxygénation de ce sang. Ces changements sont liés à l'activité des neurones, et l'on nomme ce phénomène la réponse hémodynamique. Cette réponse hémodynamique fait l'objet d'un important effort de modélisation, de manière à mieux pouvoir interpréter les données d'IRMf. Et cette thèse contient des travaux liés à la fois à la modélisation pour elle-même, avec l'étude de certains détails des modèles hémodynamiques, et à la fois à l'utilisation de ces modèles pour l'analyse des données, avec en particulier l'analyse des données IRMf et la fusion entre des données d'IRMf et d'Electroencéphalographie (EEG). Ainsi, la première partie de la thèse est consacrée à l'utilisation de modèles hémodynamiques en IRMf. En effet, aujourd'hui, les méthodes standard d'analyse de données d'IRM fonctionnelle utilisent le Modèle Général Linéaire (GLM), qui suppose une relation linéaire entre l'activité des neurones, la réponse hémodynamique et les mesures IRMf. Nous montrons qu'il est aussi possible d'utiliser des modèles plus plausible du point de vue biologique, et éventuellement non-linéaires pour analyser les données. A la place de la régression linéaire utilisée habituellement, nous proposons une identification de modèle basées sur une minimisation d'énergie, et nous proposons d'adapter les tests de Fisher utilisés habituellement dans le cadre du GLM pour pouvoir réaliser dans le nouveau cadre la détection d'activations, le test d'hypothèses cognitives, ainsi que des comparaisons entre différents modèles. La seconde partie quant à elle est expérimentale: nous avons étudié les équations de différents modèles hémodynamiques grâce à des expérience d'Imagerie Optique chez le singe éveillé, dans le cadre d'une collaboration avec Ivo Vanzetta dans l'équipe "Dynamique de la perception visuelle et de l'action'' au CNRS Marseille. Nous nous sommes intéressés en particulier à la dynamique du flux sanguin, qui est de première importance car elle fait le lien entre les activités électriques et métaboliques et les changements du volume et de l'oxygénation du sang. Nous avons mis en évidence des aspects de la réponse hémodynamique qui ne sont pas prévus par les modèles actuels, tels qu'une non-linéarité de cette réponse du flux par rapport à l'intensité de la réponse électrique. Par ailleurs, dans le cadre de la même collaboration, nous avons conçu une méthode pour estimer la vitesse des globules rouges dans les vaisseaux sanguins filmés en Imagerie Optique, qui constitue une nouvelle technique de mesure de ce flux sanguin. Enfin, dans la troisième partie, nous avons étendu les méthodes présentées dans la première partie à l'analyse de données de modalités multiple, et en particulier, proposons une méthode pour estimer l'activité cérébrale à partir d'enregistrement simultanés en IRMf et en EEG. Cette méthode est validée sur des données synthétiques. Le présent synopsis résume les points importants de ces travaux: les objectifs, les méthodes, les conclusions et conséquences pour chaque chapitre. Nous avons également tenté d'en présenter une critique objective, en mentionnant à la fois ce qui constitue des contributions originales et les faiblesses restantes. Nous espérons que ce résumé permettra au lecteur de se repérer rapidement dans cette thèse, et de bien comprendre les relations entre ses différentes composantes.

Après un rapide rappel des principaux résultats de la psychologie et des neurosciences de la vision, illustrés par le schéma de Kosslyn, le parcours de six modèles computationnels de reconnaissance nous amène à discuter des principales alternatives élaborées pour décrire le traitement visuel – généralement compris comme complexe et récurrent. Le temps requis par ce traitement apparaît comme un critère crucial de décision sur son fonctionnement et d'affinement de notre compréhension.<br />Nous constatons que les données d'électrophysiologie disponibles ne permettent pas de disposer clairement de ce critère. Nous mettons alors en oeuvre une tâche expérimentale visant à mesurer le temps nécessaire au système visuel humain pour analyser des scènes naturelles contenant ou non un animal. Les résultats montrent que ce traitement peut être extrêmement rapide, d'une durée inférieure à 150ms. Cette première mesure est complétée par quatre expériences visant à mieux cerner cette contrainte temporelle, en variant les positions des images, leurs couleurs et la tâche. Cette vitesse du traitement visuel des scènes naturelles se montre particulière-ment robuste et constante : lors de présentations par hémichamps parafovéaux, lorsque l'attention n'est pas focalisée sur le lieu d'apparition du stimulus, et en l'absence de couleur comme indice de recon-naissance. Les résultats attenants montrent aussi que les catégorisations d'images contenant des formes simples et la détection de la présence de couleurs ne sont pas plus rapides. <br />La catégorisation "animal" semble d'autant plus résulter d'un mécanisme automatique que sa trace électrophysiologique est encore présente lorsqu'une autre tâche occupe les sujets.<br />Les bases cérébrales de la tâche ont été recherchées à l'aide de modèles dipolaires ainsi qu'avec la création d'un protocole événementiel d'imagerie cérébrale RMN analogue à celui mis en oeuvre en électrophysiologie. Nous montrons que cette tâche de<br />catégorisation implique de manière différentiée les aires visuelles extrastriées 19 et 31, le gyrus fusiforme et les cortex cingulaires postérieurs. Dans les aires visuelles, un effet de suppression d'activité neuronale lié à la présence d'une cible semble mettre en évidence le mécanisme de compétition postulée dans certains modèles.<br />Ces résultats plaident en faveur de mécanismes directs et rapides de la reconnaissance visuelle : traitement essentiellement ascendants (sans boucles) sans recentrage des stimuli latéralisés ; l'attention focalisée, la couleur et une forte acuité ne<br />sont pas nécessaires à la reconnaissance d'objets dans des scènes complexes.<br />La reconnaissance visuelle postulée comme mécanisme nécessitant des traitements<br />récurrents et des représentations complexes semble ainsi céder la place à de simples détections parallèles de traits visuels, en eux-mêmes suffisants à la représentation mentale des scènes. Dans ce cadre, la décision visuelle - le stimulus présent est adéquat à la tâche prévue – pourrait être l'extraction de ces représentations au moyen de l'inhibition des assemblées neuronales non sélectionnées.

Le cortex préfrontal est le siège de la fonction exécutive, la capacité cognitive de haut niveau qui permet aux humains d'agir non seulement en réaction aux stimuli externes mais aussi en fonction de buts internes. Dans cette thèse nous étudions l'interaction entre les processus cognitifs et motivationnels de la fonction exécutive. Nous proposons que le concept clef pour comprendre l'architecture fonctionnelle des cortex préfrontaux latéral et médian est la fenêtre temporelle d'intégration de l'information qui structure la séparation des processus de contrôle selon un axe caudo-rostral. Ainsi les régions préfrontales postérieures permettent l'adaptation du comportement immédiat sur la base des informations portées par le stimulus et son contexte. Les régions préfrontales moyennes sont impliquées dans le maitien d'un ensemble de règles comportementales et des valeurs qui leur sont associées au cours d'une même série d'essais. Pendant un embranchement cognitif, les cortex préfrontaux médians droit et gauche peuvent encoder séparément les valeurs associées à la tâche interrompue et à la tâche en cours. La région frontopolaire intègre ces valeurs et contrôle l'exécution d'une tâche double. Ainsi, les propriétés du cortex préfrontal médian et frontopolaire, qui limitent à deux le nombre de tâches conjointement traitées, pourraient néanmoins jouer un rôle fondamental dans la capacité à générer un comportement complexe en coordonnant la tâche présente et les buts futurs.

Notre étude porte sur l'organisation du lexique des verbes chez l'aphasique, d'une part à travers une étude exploratoire en dénomination orale d'action sur support vidéo, et d'autre part à partir d'une investigation en IRMf chez le sujet sain. D'après nos résultats, les aphasiques de différents types ont des difficultés à produire des verbes, et on observe une production importante d'énoncés non conventionnels à pivot verbal : les approximations sémantiques. En aphasiologie, l'étude de ces énoncés, qu'on associe à des paraphasies sémantiques, se limite à un cadre nominal et sont considérés comme des erreurs. Nous soulignons qu'elles manifestent un mode de structuration du lexique des verbes par proximité sémantique et marquent l'existence d'une flexibilité cognitive dans la structuration du lexique mental. Dans la littérature, les troubles spécifiques du verbe, chez l'aphasique, sont associés à des lésions du lobe frontal, mais ces données sont controversées. En IRMf, nous obtenons des activations fronto-pariétales, des régions plus postérieures, et des activations de la boucle fronto-thalamo-striée. Nos résultats sont en faveur d'un recrutement d'un ensemble de régions cérébrales. Le support que nous avons utilisé permettrait d'accéder par deux voies à la représentation de la nature sensori-motrice du verbe, par le gyrus temporal moyen gauche et les aires prémotrices. Le mode vidéo semblerait être un outil d'évaluation plus écologique que le support imagé pour l'étude du traitement du lexique des verbes.

Ce travail aborde la question de la dichotomie kraepelinienne entre les troubles bipolaires et schizophréniques et présente une étude du dysfonctionnement exécutif et de la cognition sociale, en particulier de la théorie de l'esprit dans ces pathologies, caractérisées par un pronostic différent. Une première partie a été consacrée à l'évaluation de la théorie de l'esprit chez les sujets bipolaires en phase euthymique, en vue de la comparaison avec les résultats connus chez les patients schizophrènes. Nos résultats indiquent l'atteinte préférentielle de la composante cognitive de la théorie de l'esprit, avec une tendance vers la sur-mentalisation, alors que la composante émotionnelle paraît indemne, en contraste avec les données dans la schizophrénie. A la lumière des résultats retrouvés chez ces deux types de patients lors d'une étude comparative de l'hypofrontalité en IRMf, en faveur d'une implication différente des neurocircuits respectifs, on s'est proposé par la suite de confirmer ces différences en explorant de manière plus complexe les deux troubles psychiatriques. Le développement d'un paradigme explorant de manière conjointe la dysfonction frontale, exécutive et la théorie de l'esprit dans le contexte de l'interaction sociale a permis de mieux approcher en IRMf les mécanismes soustendant l'adaptation sociale. Une première étude avec ce paradigme en IRMf a été consacrée à l'identification des régions cérébrales du système exécutif modulées par la théorie de l'esprit dans le cadre d'une interaction sociale de compétition dans un groupe de sujets sains. Ensuite l'application du même paradigme lors d'une autre étude chez les deux types de patients versus un groupe contrôle a montré une modulation anormale du réseau exécutif par le processus de théorie de l'esprit et souligné les différences entre les bipolaires et schizophrènes. Le profil d'activation dysfonctionnel présentait un degré intermédiaire de sévérité pour les patients bipolaires par rapport aux sujets sains et schizophrènes. Malgré certaines similitudes phénotypiques décrites plus récemment au niveau clinique, neuropsychologique, génétique, l'ensemble de nos résultats en imagerie fonctionnelle confirme une implication différente des neurocircuits soustendant le fonctionnement neurocognitif et de cognition sociale. Ceci peut ainsi rendre compte de la différence de pronostic social dans les troubles bipolaires et schizophréniques, de même que de l'intérêt de leur distinction catégorielle dans les prochaines versions des classifications internationales en cours d'élaboration.

Les plus fréquentes tumeurs cérébrales primitives chez l'adulte sont les gliomes. Depuis qu'il est établi que la néo-angiogenèse est liée fortement au mécanisme de croissance des gliomes, plusieurs drogues à visée anti-angiogénique ont étés développées et testés comme un traitement complémentaire en plus de radio- et chimiothérapie. De nouvelles approches par IRM ont été développées pour estimer non-invasivement la néo-angiogenèse tumorale in vivo et étudier son retentissement sur la vascularisation du tissu peritumoral. La première partie de cette thèse a permis d'évaluer la valeur pronostique de la mesure du volume sanguin cérébral (VSC) par l'IRM de perfusion pour la survie des patients qui portent un oligodendrogliome ou une tumeur mixte oligoastrocytaire. Les résultats montraient que le relatif VSC mesuré en IRM de perfusion de premier passage apparaissant comme un facteur pronostique pour la suive des patients. La deuxième partie de cette thèse vise à estimer la perfusion basale peri-tumorale par la technique de premier passage ainsi que la vasoréactivité peri-tumorale par la technique de l'IRMf lors d'inhalation de carbogène, pour évaluer les mécanismes pathophysiologique des altérations du signal BOLD à proximité des tumeurs cérébrales primitives. Les résultats indiquent que l'altération de perfusion basale ne peut pas expliquer le déficit de l'activation motrice au niveau du cortex moteur primaire. La réponse BOLD au carbogène était le meilleur facteur pour expliquer l'asymétrie de l'activation motrice.

La lumière influence profondément la physiologie humaine, en plus de permettre la vision. Elle constitue le synchronisateur principal des rythmes circadiens et induit des effets physiologiques immédiats. Ces effets concernent des fonctions non-visuelles telles que la régulation du rythme veille/sommeil, de la température corporelle, de fonctions endocrinologiques, de léveil et des performances. Plusieurs études de ces effets réalisées chez lanimal et chez lhomme ont montré limplication dun système de photoréception non-visuel sensible surtout aux courtes longueurs donde (~470nm ; bleu). Ce système utilise les photorécepteurs classiques (cônes et bâtonnets), en plus de cellules ganglionnaires rétiniennes (CGR) intrinsèquement photosensibles, et exprimant la mélanopsine. Ces CGR se connectent à de nombreux noyaux sous-corticaux et corticaux, ce qui suggère un rôle du système non-visuel dans de nombreuses fonctions cérébrales. Cependant, au delà de ces projections rétiniennes directes, les autres régions du cerveau impliquées sont très peu connues. Une étude en tomographie par émission de positons (TEP), réalisée à lUniversité de Liège, a démontré que leffet éveillant dune lumière nocturne intense (>8000lux) pouvait moduler lactivité cérébrale liée à une tâche attentionnelle. Cette étude, ainsi que quelques données dEEG, résume notre connaissance des mécanismes cérébraux impliqués dans le système non-visuel chez lhomme. De plus, la majorité des études sur ces effets ont été entreprises la nuit. Nous avons réalisé trois études en imagerie fonctionnelle par résonance magnétique (IRMf) utilisant des expositions lumineuses diurnes pour mieux caractériser le système cérébral non-visuel chez lhomme. LIRMf bénéficie dune meilleure résolution spatiale et temporelle que la TEP et permet la caractérisation dactivités cérébrales liées à un processus cognitif précis. La première étude met en évidence des réponses cérébrales liées à une tâche attentionnelle avant et après une exposition lumineuse intense (>7000lux) de 21min. Lamélioration de léveil subjectif induite par la lumière est liée à une augmentation de lactivité thalamique. De plus, la lumière augmente lactivité dun réseau de régions corticales impliquées dans la tâche, prévenant les diminutions dactivités observées en obscurité continue. Ces augmentations déclinent en quelques minutes après larrêt de la lumière, en suivant des dynamiques diverses spécifiques à chaque région. Ces premiers résultats suggèrent que, via une modulation de lactivité de structures sous-corticales régulant léveil, la lumière peut promouvoir dynamiquement lactivité corticale de réseaux impliqués dans un processus cognitif non-visuel. La deuxième étude montre que de courtes expositions (18min) à des lumières monochromatiques (3x1013ph/cm2/s) bleues (470nm) ou vertes (550nm) affectent différemment les réponses cérébrales liées à une tâche de mémoire de travail. La lumière bleue augmente les réponses cérébrales ou, du moins, prévient les diminutions observées sous lumière verte dans des cortex pariétaux et frontaux impliqués dans la mémoire de travail, ainsi que dans le thalamus. Ces résultats montrent quune lumière monochromatique peut rapidement influencer les fonctions cognitives et suggèrent que ces effets sont induits via un système de photoréception qui utilise la mélanopsine. La dernière étude répétait, XXX. Ces résultats démontrent quune exposition lumineuse diurne peut moduler lactivité cérébrale non-visuelle liée à deux fonctions cognitives complexes. La lumière agit rapidement en fonction de la région cérébrale et de la longueur donde considérées. Les sensibilités aux différentes longueurs dondes suggèrent limplication dun système de photoréception utilisant la mélanopsine. XXX. Les résultats suggèrent également une implication étendue de la lumière dans la régulation des fonctions cérébrales chez lhomme et soutiennent son utilisation pour contrecarrer la somnolence diurne et traiter des désordres circadiens et psychiatriques.