L'évaluation de la carcinose péritonéale (CP) reste difficile et peu standardisée. Nous avons évalué différentes techniques de suivi de la CP en imagerie fonctionnelle, afin de mieux comprendre l'évolution microcirculatoire de la maladie, la valeur des différents biomarqueurs disponibles et essayer de construite une méthodologie d'évaluation multiparamétrique fonctionnelle.Nous avons établi un modèle murin orthotopique de pseudomyxome péritonéale (PMP). Nous avons suivi la perfusion tumorale par échographie Doppler de l'artère mésentérique supérieure (AMS), et montré une accélération des flux au sein de l'AMS accompagnant le développement de la tumeur, ainsi qu'une diminution de ces flux chez les souris traitées par bévacizumab.Puis, nous avons évalué la microcirculation au sein même de la tumeur. Nous avons ainsi pu montrer dans le modèle murin de PMP et dans un modèle de carcinose murine une bonne reproductibilité pour mesurer la valeur du coefficient apparent de diffusion dans la tumeur ainsi que les paramètres de microcirculation extraits par la méthode Intra-Voxe Incoherent Motion (IVIM) en utilisant une séquence d'imagerie par résonance magnétique (IRM) de type HASTE avec un équipement clinique standard à 1.5T. Nous avons ensuite appliqué la méthode IVIM pour le suivi de PMP de souris traitée par anti-angiogénique (sorafénib).L'application de ces méthodes d'imagerie fonctionnelle, combinées entre elles pourraient permettre de construire des modèles prédictifs et de suivi chez les patients atteints de PMP et de proposer des stratégies thérapeutiques personnalisées très précocement au cours de la maladie.5 IRM de diffusion6 Echographie doppler3 Imagerie fonctionnelle 74 Pseudomyxome péritonéal / Assessment of peritoneal carcinomatosis (PC) remains difficult and not well standardized. We have evaluated different techniques for monitoring CP using functional imaging, in order to better understand the microcirculation and the evolution of the disease, the value of various biomarkers available and we tries to establish methodology for functional multiparametric evaluation of the disease.We have established an orthotopic model of peritoneal pseudomyxoma (PMP). We have monitored the tumor perfusion by Doppler ultrasound of the superior mesenteric artery (SMA), and showed an increase in blood flow velocities in the SMA accompanying the development of the tumor, as well as a decrease of these flows in mice treated with bevacizumab.Then, we evaluated the microcirculation within the tumor itself. We have thus shown in the murine model of PMP and in a murine model of PC a good reproducibility of the measurement of the value of the apparent diffusion coefficient in the tumor as well as the microcirculation parameters extracted by the Intra-Voxel Incoherent Motion technique (IVIM) Using a HASTE magnetic resonance imaging (MRI) sequence with standard clinical equipment at 1.5T. We then applied the IVIM method for the monitoring of anti-angiogenic (sorafenib) -treated mouse PMP.The combined application of these functional imaging methods, may allow to construct predictive and follow-up models in patients with PMP and to propose personalized therapeutic strategies very early in the evolution of the disease.

Pour approcher les altérations de la temporalité dans la maladie d'Alzheimer, nous étudions une population de référence et 22 patients en phase légère à modérément sévère, avec une échelle sémantique de temporalité et une tâche d'estimation de durée d'actions de la vie quotidienne clinique et pour concevoir un paradigme d'exploration en IRMf. Une analyse des questions- réponses d'entretiens à propos du récit d'une journée, a été effectuée chez 6 de ces patients avec un suivi évolutif. Les résultats en sémantique de la temporalité sont influencés par âge et niveau culturel, indépendants du genre et significativement altérés chez les patients. Les connaissances sur la segmentation temporelle, indépendantes du niveau culturel, sont les moins atteintes. Nous conjecturons que l'estimation de durée de tâches de la vie quotidienne préservée ferait appel à la mémoire procédurale. L?analyse de contenu des entretiens montre l'atteinte des repères chronologiques et de manière plus marquée celle de l'estimation des durées. Elle éclaire les conduites interlocutoires de fuite mises en oeuvre pour "masquer" le handicap mnémonique et les représentations défaillantes. L'analyse de contenu des entretiens se révèle constituer une méthode adaptée pour comprendre en profondeur la représentation vécue du temps par le patient et analyser son rapport dans l'interaction avec ses difficultés. Il en découle des perspectives pour le diagnostic et le suivi des altérations de la temporalité. Une démarche raisonnée de réhabilitation cognitive, l'élaboration de stratégies d'aide aux patients spécifiques, le tutoring des interventions des proches et des professionnels, peuvent s'appuyer sur ce travail. / To approach the representation of time and perturbations in time perception for daily activities in mild and moderate Alzheimer's disease patients, we study a temporal semantic knowledge scale and a time duration estimation about daily activities test, in a control group and in a group of 22 patients. The patients also had a general neuropsychological assessment. We conducted with 6 of these patients a semi structured interview. These 6 patients were followed-up with an other similar evaluation. We create a paradigm with the same material to explore brain areas involved in time duration estimation of daily activities. Age and cultural level, but not gender, influence the semantic knowledge scale, which is significatively impaired in patients. Temporal segmentation, independant from cultural level, appears to be the best preserved acquisitions. There is no difference in time duration estimation test about daily activities between controls and patients who seems to use their preserved procedural memory process connected to the scripts of the actions knowledge. The analysis of the interviews using interlocutory logic, gave us a deep understanding of how the patients experience time. Their perception of time is impaired. The estimation duration is significatively more impaired than chronology. The alterations of temporality in Alzheimer's disease have serious impact in daily life of patients and their caregivers. Results will be helpful to develop their diagnosis, elaborate strategies to help the patients and for tutoring interventions for caregivers and professionnals.

L'approche la plus courante en Mécanique des Fluides Numérique pour réaliser les simulations d'écoulement cardiovasculaire consiste à utiliser des méthodes numériques Body-fitted. Ces méthodes ont permis d'obtenir des simulations d'écoulement sanguin dans les artères qui sont précises et utiles. Toutefois, la génération du maillage body-fitted est une tâche qui demande beaucoup de temps et d'expertise à l'utilisateur.Les méthodes de Frontières Immergées sont des méthodes numériques alternatives qui ont l'avantage d'être plus simples d'emploi car elles ne requièrent aucune tâche de maillage de la part de l'utilisateur. Le travail présenté ici vise à évaluer le potentiel d'un méthode de Frontières Immergées à réaliser des simulations d'écoulement cardiovasculaire.Ce travail s'attache, dans un premier temps, à décrire les capacités de cette méthode numérique à rendre compte de l'imperméabilité et de la mobilité des parois sur des cas relativement simples mais représentatifs d'écoulements cardiovasculaires. Ensuite, des applications de la méthode à des cas d'écoulement cardiovasculaire plus complexes sont montrées. Il s'agira d'abord d'une simulation de l'écoulement dans un modèle rigide d'artère aorte. Puis, la simulation d'un écoulement à l'intérieur d'un ventricule cardiaque à paroi mobile sera montrée. / The most common approach in Computational Fluid Dynamics(CFD) for simulating blood flow into vessel is to make use of a body-fitted me-thod. This approach has lead to accurate and useful simulations of blood flowinto arteries. However, generation of the body-fitted grid is time consuming andrequires from the user an engineering knowledge.The Immersed Boundary Method has emerged as an alternate method whichdoes not require from the user any grid generation task. Simulations are done on astructured Cartesian grid which can be automatically generated. Here we addressthe question of the capability of an Immersed Boundary Method to cope withcardiovascular flow simulations.In particular, we assess the impermeable and moving properties of the wallwhen using the Immersed Boundary Method on simple but relevant vascular flowcases. Then, we show more complex and realistic cardiovascular flow simulations.The first application consists of blood flow simulation inside an aorta cross model.Then, the simulation of blood flow inside a cardiac ventricle with moving wall isshown.

Epileptic syndromes with continuous spikes and waves during slow sleep (CSWS) are age-related epileptic encephalopathy characterized by the development of various psychomotor regressions in close temporal concordance with the appearance of the electroencephalogram (EEG) pattern of CSWS (Tassinari et al., 2000). This EEG pattern consists in sleep-related activation and diffusion of spike-wave discharges during usually more than 85% of non-rapid eye movement (non-REM) sleep (Tassinari et al., 2000). A minority of the CSWS cases has been associated to cortical or thalamic lesions (symptomatic cases), while in the other cases, the aetiology is unknown. We reported two families combining benign childhood epilepsy with centro-temporal spikes (BCECS), which is the most common form of idiopathic epilepsy in childhood, and cryptogenic epilepsy with CSWS in first-degree relatives. As idiopathic epilepsies are by definition epilepsies related to a genetic predisposition, these data suggests the existence of a continuum ranging from asymptomatic carriers of centro-temporal spikes to cryptogenic epilepsies with CSWS. This hypothesis is further supported by common clinical characteristics between BCECS and epilepsies with CSWS (Fejerman et al., 2000). Epileptic syndromes with CSWS are characterized by an acute phase defined by the emergence of psychomotor deficits, various types of seizures and CSWS activity at around three to eight years of age (Holmes and Lenck-Santini, 2006; Veggiotti et al., 2001). This acute phase is followed by a recovery phase in which patients’ clinical condition improves together with the remission of CSWS pattern, which spontaneously occur at around 15 years of age but may be prompted by using antiepileptic drugs (AED) including corticosteroids (Holmes and Lenck-Santini, 2006; Veggiotti et al., 2001). This biphasic evolution suggests that CSWS activity largely contributes to the psychomotor deficits observed in these patients (Holmes and Lenck-Santini, 2006; Van Bogaert et al., 2006). However, some authors still consider CSWS activity as an epiphenomenon reflecting the underlying brain pathology, rather than the direct cause of the psychomotor regression (Aldenkamp and Arends, 2004). The pathophysiological mechanisms of how CSWS activity could actually lead to psychomotor regression are still poorly understood. Functional cerebral imaging techniques such as positron emission tomography (PET) or functional magnetic resonance imaging (fMRI), represent unique ways to non-invasively study the impact of epileptic activity on normal brain function. The PET technique using [18F]-fluorodeoxyglucose (FDG) gives information about the regional neuronal glucose consumption via the neurometabolic coupling while the fMRI technique studies the regional perfusional changes directly related to specific events of interest via the neurovascular coupling. We applied both FDG-PET and EEG combined with fMRI (EEG-fMRI) techniques to epileptic children with CSWS to better approach the functional repercussions of CSWS activity on neurophysiological functions and to determine the potential pathophysiological link between CSWS activity and psychomotor regression. In a first FDG-PET study, we determined the regional cerebral glucose metabolic patterns at the acute phase of CSWS in 18 children. We found three types of metabolic patterns: the association of focal hypermetabolism with distinct hypometabolism in 10 patients, focal hypometabolism without any associated area of increased metabolism in five children, and the absence of any significant metabolic abnormality in three patients. The hypermetabolic brain areas were anatomically related to an EEG focus. This anatomical relationship was clearly less consistent for hypometabolic regions. The metabolic abnormalities involved mainly the associative cortices. The metabolic heterogeneity found in these children could be due to the use of corticosteroids before PET as it was significantly associated with the absence of focal hypermetabolism. At the group level, patients with at least one hypermetabolic brain areas showed significant increased metabolism in the right parietal region that was associated to significant hypometabolism in the prefrontal cortex. This finding was interpreted as a phenomenon of remote inhibition of the frontal lobes by highly epileptogenic and hypermetabolic posterior cortex. This hypothesis was supported by effective connectivity analyses which demonstrated the existence of significant changes in the metabolic relationship between these brain areas in this group of children compared to the control group or to the group of children without any significant hypermetabolic brain area. This remote inhibition hypothesis would be reinforced by the demonstration, at the recovery phase of CSWS, of a common resolution of hypermetabolism at the site of epileptic foci and hypometabolism in distant connected brain areas. We thus performed a second FDG-PET study to determine the evolution of cerebral metabolism in nine children recovering from CSWS. At the acute phase of CSWS, all children had a metabolic pattern characterized by the association of focal hypermetabolism with distinct focal hypometabolic areas. The evolution to CSWS recovery was characterized by a complete or almost complete regression of both hypermetabolic and hypometabolic abnormalities. At the group level, the altered effective connectivity found at the acute phase between focal hypermetabolism (centro-parietal regions and right fusiform gyrus) and widespread hypometabolism (prefrontal and orbito-frontal cortices, temporal lobes, left parietal cortex, precuneus and cerebellum) markedly regressed at recovery. These results were of particular interest because they strongly suggested that the metabolic abnormalities observed during the acute phase of CSWS were mainly related to the neurophysiological effects of CSWS activity and not to the underlying cause of the epileptic disease. Moreover, this study confirmed that phenomena of remote inhibition do occur in epileptic syndromes with CSWS. EEG-fMRI is a functional cerebral imaging technique that allows non-invasive mapping of haemodynamic changes directly associated to epileptic activity. In a first EEG-fMRI study, we determined the clinical relevance of the perfusional changes linked to interictal epileptic discharges in a group of seven children with pharmacoresistant focal epilepsy. This study showed that the EEG-fMRI technique is a promising tool to non-invasively localize the epileptic focus and its repercussion on normal brain function in children with epilepsy. Then, to further demonstrate the involvement of CSWS activity in the neurophysiological changes detected by FDG-PET, we used the EEG-fMRI technique to study the perfusional changes directly related to the epileptic activity in an epileptic girl with CSWS. This patient developed a cognitive and behavioural regression in association with a major increase in frequency and diffusion of the spike-wave discharges during the awake state (spike index: 50-75%) and non-REM sleep (spike index: 85-90%). The patient’s neuropsychological profile was dominated by executive dysfunction and memory impairment. During runs of secondarily generalized spike-wave discharges, EEG-fMRI demonstrated deactivations in the lateral and medial fronto-parietal cortices, posterior cingulate gyrus and cerebellum together with focal relative activations in the right frontal, parietal and temporal cortices. These results suggested that the neuropsychological impairment in this case could be related to specific cortical dysfunction secondary to the spread of the epileptic activity from focal hypermetabolic foci. Taken together, both FDG-PET and EEG-fMRI investigations performed in epileptic children with CSWS have shown increases in metabolism/perfusion at the site of the epileptic focus that were associated to decreases in metabolism/perfusion in distinct connected brain areas. These data highly suggest that the neurophysiological effects of CSWS activity are not restricted to the epileptic focus but spread to connected brain areas via a possible mechanism of surrounding and/or remote inhibition. This mechanism is characterised by an epilepsy-induced inhibition of neurons that surround or are remote from the epileptic focus and connected with it via cortico-cortical or polysynaptic pathways (Witte and Bruehl, 1999). The existence of surrounding and remote inhibition phenomena have been well documented in different types of animal models of focal epilepsy using various functional cerebral imaging methods such as autoradiography or optical imaging (Bruehl et al., 1998; Bruehl and Witte, 1995; Witte et al., 1994). Their occurrence in human epilepsy have also been suspected in temporal or extra-temporal lobe epilepsies using FDG-PET, EEG-fMRI or single photon emission computed tomography (SPECT) (Blumenfeld et al., 2004; Schwartz and Bonhoeffer, 2001; Van Paesschen et al., 2003; Van Paesschen et al., 2007). Moreover, the demonstration of the regression of distant hypometabolic areas after surgical resection or disconnection of the epileptic focus further suggest that such inhibition mechanism do occur in epilepsy (Bruehl et al., 1998; Jokeit et al., 1997). On a clinical point of view, the demonstration of the existence of such inhibition mechanisms in epilepsies with CSWS brings new important insights for the understanding of the pathophysiological mechanisms involved in the psychomotor regression observed in these conditions. Indeed, these data highly suggest that the psychomotor regression is not only related to the neurophysiological impairment at the site of the epileptic foci but also to epilepsy-induced neurophysiological changes in distant connected brain areas.

De part le monde, nombre de personnes sont atteintes par pathologies cérébrales directement liées au vieillissement. Pour comprendre les mécanismes biologiques du vieillissement cérébral et développer de nouvelles thérapies, l’utilisation de modèles animaux pertinents est un atout décisif. Le primate Microcèbe, est un modèle de vieillissement cérébral normal et pathologique. Il présente avec l’âge des altérations cérébrales anatomiques accompagnées de déficits cognitifs, similaires à celles observées chez l’Homme. Chez certains individus, ces altérations sont plus sévères, avec une atrophie de l’hippocampe et la présence de plaques amyloïdes, suggérant l’existence d’un vieillissement cérébral pathologique. L’exploration fonctionnelle du vieillissement cérébral du Microcèbe a été réalisée grâce à l’imagerie par Tomographie par Émission de Positons (TEP). Celle-ci a été complétée par des études anatomiques et histologiques du cerveau et un suivi comportemental. Une thérapie par un agoniste de l’Insuline-like Growth Factor 1 (PEG-IGF-1) a été évaluée. Chez les animaux âgés, outre la présence d’une atrophie cérébrale, le métabolisme glucidique était réduit dans le cerveau et les sous structures d’intérêt (cortex frontal, hippocampe, noyaux caudés et cervelet). Ces altérations cérébrales n’ont pas pu être associées à des déffcits cognitifs et ne peuvent être expliquées par des altérations anatomo-histologiques. Le traitement par PEG-IGF-1 n’a pas modifié la consommation cérébrale de glucose. Néanmoins, il s’est accompagné de changements dans les paramètres de la torpeur journalière présente chez ce primate, suggérant une modulation de la gestion des ressources énergétiques. En conclusion, la mesure du métabolisme glucidique cérébral par imagerie TEP constitue un marqueur fonctionnel du vieillissement cérébral chez le Microcèbe. Ce marqueur peut être utilisé pour explorer de nouveaux aspects du vieillissement cérébral et/ou l’apparition de pathologies. Il pourrait également permettre d’évaluer l’effet de thérapies sur le fonctionnement cérébral / Worldwide populations affected by age-related brain pathology are becoming increasingly numerous. Using relevant animal models is a critical to understand biological mechanisms of brain aging and evluate therapy. The Mouse lemur primate is an animal model of normal and pathological brain aging. Indeed, it develops age-associated brain abnormalities linked with cognitive deficits remaining human age-associated brain alterations. Moreover, some older individuals display more severe alterations, as in particular atrophy of the hippocampus and cerebral amyloid plaques, suggesting a pathological brain aging. Positron Emission Tomography (PET) was used to quantify cerebral glucose metabolism quantification in mouse lemurs. This study was completed with anatomical, histological, and behavioral studies. Additionally, an insulin-like growth agonist (PEG- IGF-1) therapy was evaluated in aged mouse lemurs. In older animals, besides a cerebral atrophy, a glucose metabolism reduction appeared in the brain, and in particular in the frontal cortex, hippocampus, caudate nucleus, and cerebellum. These functional impairments were not associated with detectable cognitive deficits and could not be explained by anatomical or histological alterations. The PEG-IGF-1 treatment did not enhance cerebral glucose consumption. Nevertheless, it induced changes in the parameters of daily

La désignation est le geste de montrer un objet à une autre personne. La structure de la désignation est similaire à celle du discours verbal : la première personne « je » communique avec la seconde personne « tu » à propos de l'objet « il ». A partir de la description neuropsychologique d'un trouble acquis de la désignation, l'hétérotopagnosie ou incapacité à désigner le corps d'autrui, nous jetons les bases d'un nouveau modèle de la désignation impliquant la notion de seconde personne « tu ». Nous proposons et validons l'hypothèse que toute désignation implique de se représenter le point de vue de l'interlocuteur « tu » grâce à un référentiel hétérocentré. De plus, chez les patients hétérotopagnosiques comme chez les volontaires sains, désigner le corps d'autrui est plus difficile que désigner les objets. Nous expliquons ce phénomène par le fait que seul le corps humain vivant peut être à la fois sujet de communication et objet de communication. Poursuivant notre investigation sur la notion de seconde personne, nous montrons chez une patiente et chez les sujets sains que le corps des femmes est également plus difficile à désigner que celui des hommes. Les femmes seraient plus facilement considérées comme des sujets que les hommes. Enfin, nous avons recherché comment l'humain percevait la désignation réalisée par autrui comme témoignant d'une intention de communication à propos d'un objet. L'engagement dans une relation avec la seconde personne « tu » est nécessaire à cette compréhension. Au total, cette thèse apporte les premiers éléments expérimentaux sur les mécanismes de la relation de communication avec la seconde personne « tu ». / Pointing is used to communicate about an object with another person. This skill has a triadic structure similar to speech: the first person “I” communicate with the second person “you” about an object of interest “it”. From the neuropsychological description of an acquired deficit in pointing, heterotopagnosia which is the inability to point at another person's body parts, we build a new cognitive model involving the notion of a second person to explain pointing behaviour. We bring experimental evidence that pointing requires taking the addressee's perspective through the elaboration of a heterocentric reference frame. Furthermore, we show that in heterotopagnosic patients and in healthy subjects pointing at another person's body is more difficult than pointing at objects. We hypothesize that it is because only the living human body of other can be a subject to communicate with and an object to communicate about. In addition, we show that heterotopagnosic patients and healthy subjects find it more difficult to point at female body parts than at male ones, perhaps because women are more easily considered as subjects. Finally, we explore the behavioural and neural bases of the perception of pointing. We confirm that the relationship with the second person is necessary to understand the communicative intention of the addressee about the object. As a whole, this work provides the first cognitive and neural evidence for the notion of a second person in the brain.

La navigation repose en majeure partie sur la vision puisque ce sens nous permet de rassembler des informations spatiales de façon simultanée et de mettre à jour notre position par rapport à notre environnement. Pour plusieurs aveugles qui se fient à l’audition, le toucher, la proprioception, l’odorat et l’écholocation pour naviguer, sortir à l’extérieur de chez soi peut représenter un défi considérable. Les recherches sur le circuit neuronal de la navigation chez cette population en particulier s’avèrent donc primordiales pour mieux adapter les ressources aux handicapés visuels et réussir à les sortir de leur isolement. Les aveugles de naissance constituent aussi une population d’intérêt pour l’étude de la neuroplasticité. Comme leur cerveau s’est construit en absence d’intrant visuel, la plupart des structures reliées au sens de la vue sont réduites en volume par rapport à ceux de sujets voyants. De plus, leur cortex occipital, une région normalement dédiée à la vision, possède une activité supramétabolique au repos, ce qui peut représenter un territoire vierge pouvant être recruté par les autres modalités pour exécuter diverses tâches sensorielles. Plusieurs chercheurs ont déjà démontré l’implication de cette région dans des tâches sensorielles comme la discrimination tactile et la localisation auditive. D’autres changements plastiques de nature intramodale ont aussi été observés dans le circuit neuronal de la navigation chez ces aveugles. Par exemple, la partie postérieure de l’hippocampe, impliquée dans l’utilisation de cartes mentales, est réduite en volume alors que la section antérieure est élargie chez ces sujets. Bien que ces changements plastiques anatomiques aient bel et bien été observés chez les aveugles de naissance, il reste toutefois à les relier avec leur aspect fonctionnel. Le but de la présente étude était d’investiguer les corrélats neuronaux de la navigation chez l’aveugle de naissance tout en les reliant avec leurs habiletés spatio-cognitives. La première étude comportementale a permis d’identifier chez les aveugles congénitaux une difficulté d’apprentissage de routes tactiles construites dans des labyrinthes de petite échelle. La seconde étude, employant la technique d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, a relié ces faiblesses au recrutement de régions cérébrales impliquées dans le traitement d’une perspective égocentrique, comme le lobule pariétal supérieur droit. Alors que des sujets voyants aux yeux bandés excellaient dans la tâche des labyrinthes, ces derniers recrutaient des structures impliquées dans un traitement allocentrique, comme l’hippocampe et le parahippocampe. Par ailleurs, la deuxième étude a confirmé le recrutement du cortex occipital dans une tâche de navigation chez les aveugles seulement. Ceci confirme l’implication de la plasticité intermodale dans des tâches cognitives de plus haut niveau, comme la navigation. / Navigation is predominately based on vision as it gathers spatial information simultaneously and allows a continuous update of our position relative to space. For many blind people who rely mainly on auditive, haptic, proprioceptive, olfactive and echolocating cues to navigate, leaving outside their home can be a challenge. Research on the navigational neural network in this particular population is therefore crucial to better adapt resources for visually impaired people and free them from isolation. Congenitally blind subjects are also an interesting population for the study of neuroplasticity. As their brain was built without any visual input, most structures related to vision are reduced in volume compared to those of seeing subjects. Moreover, their occipital cortex, a region normally dedicated to vision, has a suprametabolic activity at rest, which could represent a virgin territory that can be recruited by other modalities to accomplish various sensory tasks. Recently some researchers have demonstrated the involvement of this region in sensory tasks such as tactile discrimination and auditive localisation. Other intramodal plastic changes have also been observed in the blind’s navigational neural network. The posterior part of hippocampus, involved in cognitive mapping, is reduced in volume while the anterior section is enlarged in blind subjects. Although some anatomical plastic changes have been observed in congenitally blind’s brain navigational system, their functional aspect remains to be elucidated. The purpose of this study was to investigate the neural correlates of navigation in congenital blindness and to link them with the blinds’ spatio-cognitive skills. The first behavioral study identified route learning difficulties in congenitally blind participants when they were ask to navigate inside small-scaled tactile mazes. Using functional magnetic resonance imagery in the second study, these problems were associated with the recruitment of brain regions involved in an egocentric perspective processing, such as right superior parietal lobule. While blindfolded seeing subjects excelled in the maze task, they recruited structures involved in allocentric processing, such as hippocampus and parahippocampus. Moreover, the second study confirmed the recruitment of occipital cortex in a navigation task for blind subjects only. This strengthens the involvement of crossmodal plasticity in higher level cognitive tasks, such as navigation.

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La séquence d'Imagerie Echo Planaire est largement utilisée pour l'acquisition des séries temporelles d'images nécessaires aux études d'imagerie fonctionnelle cérébrale. Cette séquence permet d'acquérir une trentaine de coupes couvrant le cerveau entier, avec une résolution spatiale de 2 à 4 mm et une résolution temporelle de 1 à 2 s. Elle est donc bien adaptée à l'analyse exploratoire des aires cérébrales activées, mais ne permet pas d'étudier précisément la dynamique temporelle de l'activation. Par ailleurs, une interpolation temporelle des données est nécessaire pour tenir compte des délais inter-coupes et l'acquisition 2D est source d'artéfacts d'origine vasculaire, en particulier à bas champs magnétiques. Afin d'améliorer l'estimation de la réponse cérébrale, cette thèse a eu pour objet le développement d'une séquence d'acquisition 3D à haute résolution temporelle, à 1.5T. Pour cela, la séquence d'Imagerie Echo Volume (EVI) a été combinée avec l'utilisation de l'imagerie parallèle et l'acquisition de champs de vue réduits. L'EVI permet l'acquisition d'un volume de l'espace de Fourier après une unique impulsion d'excitation, mais requiert des trains d'échos très longs. L'imagerie parallèle et la réduction des champs de vue permettent de réduire la durée des trains d'échos et de réaliser l'acquisition d'un volume de cerveau, avec peu de distorsions géométriques et de pertes de signal, en 200 ms. Tous les paramètres d'acquisition ont été optimisés afin de maximiser le rapport signal sur bruit de l'EVI localisé parallèle et de pouvoir détecter les activations cérébrales de manière robuste. La détection des activations cérébrales a été mise en évidence avec des paradigmes de stimulation visuels et auditifs, et des fonctions de réponses hémodynamiques à haute résolution temporelle ont pu être extraites. Afin d'améliorer le rapport signal sur bruit, les inversions matricielles nécessaires à la reconstruction parallèle ont été régularisées et l'influence du niveau de régularisation sur la détection des activations a été étudiée. Finalement, quelques applications potentielles de l'EVI parallèle ont été expérimentées, telles que l'étude des non-stationnarités de la réponse BOLD.

La tomographie optique diffuse est une nouvelle modalité d'imagerie médicale fonctionnelle. Elle présente de nombreux atouts pour le suivi de l'activité cérébrale. Dans ce contexte, ces travaux s'articulent autour de la compréhension de la propagation lumineuse au travers de la tête par l'intermédiaire de simulations fondées sur la résolution de l'équation de diffusion par la méthode des éléments finis sur des modèles anatomiques issus de la segmentation d'IRM. Nous avons mis en évidence la faible pénétration cérébrale de la lumière en raison des propriétés optiques particulières de la tête, et donc la forte influence des structures anatomiques superficielles dans le signal détecté en surface. Nous avons réalisé un système fondé sur le comptage de photons résolu en temps adapté à l'environnement clinique et qui repose sur l'utilisation de diodes laser picoseconde à quatre longueurs d'onde différentes. Les performances de l'ensemble ont été optimisées en tenant compte des nombreux impératifs cliniques ce qui a permis de réaliser et d'optimiser un appareil dont le rapport signal à bruit est uniquement limité par le bruit de photons et ayant une réponse impulsionnelle de l'ordre de 100-300 ps à mi-hauteur. Ce système a permis la détection de la variation de l'activité cérébrale. L'origine cérébrale des variations d'absorption détectées à la surface a été avérée grâce à la comparaison de l'expérience avec les simulations d'activation cérébrale. Les résultats des simulations ont permis de proposer des méthodes originales de localisation spatiale de l'activité cérébrale fondées sur la "loi de Beer-Lambert microscopique" qui est une fonction du temps de vol des photons. Elles permettent d'obtenir une information sur la profondeur des variations de concentration d'oxy-hémoglobine et de déoxy-hémoglobine, liées à la réponse hémodynamique cérébrale, grâce aux cartes de variations de concentration résolues en temps.