Touchant plus de 50 millions de personnes dans le monde, l’épilepsie est un problème majeur de santé publique. Un tiers des patients souffrent d’épilepsie pharmaco-résistante. Une chirurgie visant à enlever la région cérébrale à l’origine des crises – la zone épileptogène – est considérée comme l’option de référence pour rendre libre de crises ces patients. Le taux d’échec chirurgical non négligeable a poussé la recherche d’autres marqueurs. Un marqueur potentiel est les oscillations à haute fréquence (HFOs). Une HFO est une brève oscillation entre 80-500 Hz qui dure au moins 4 périodes enregistrée en EEG intracérébrale. Par leur caractère très bref, le marquage visuel de ces petites oscillations est fastidieux et chronophage.. Il semble impératif de trouver un moyen de détecter automatiquement ces oscillations pour étudier les HFOs sur des cohortes de patients. Aucun détecteur automatique existant ne fait cependant l’unanimité. Durant cette thèse, nous avons développé un nouveau moyen de visualiser les HFOs grâce à une normalisation originale de la transformée en ondelettes pour ensuite mieux les détecter automatiquement. Puis, nous avons mise en place une stratégie pour caractériser et valider des détecteurs. Enfin, nous avons appliqué le nouveau détecteur à une cohorte de patients pour déterminer la fiabilité des HFOs et des pointes épileptiques - le marqueur standard - dans la prédiction de la zone épileptogène. La conclusion de cette thèse est que les HFOs ne sont pas meilleurs que les pointes épileptiques pour prédire la zone épileptogène mais que combiner ces deux marqueurs permettait d’obtenir un marqueur plus robuste. / Epilepsy is a major health problem as it affects 50 million people worldwide. One third of the patients are resistant to medication. Surgical removal of the brain areas generating the seizure – the epileptogenic zone – is considered as the standard option for these patients to be seizure free. The non-negligible rate of surgical failure has led to seek other electrophysiological criteria. One putative marker is the high-frequency oscillations (HFOs).An HFO is a brief oscillation between 80-500 Hz lasting at least 4 periods recorded in intracerebral EEG. Due to their short-lasting nature, visually marking of these small oscillations is tedious and time-consuming. Automatically detecting these oscillations seems an imperative stage to study HFOs on cohorts of patients. There is however no general agreement on existing detectors.In this thesis, we developed a new way of representing HFOs thanks to a novel normalisation of the wavelet transform and to use this representation as a base for detecting HFOs automatically. We secondly designed a strategy to properly characterise and validate automated detectors. Finally, we characterised, in a cohort of patients, the reliability of HFOs and epileptic spikes - the standard marker - as predictors of the epileptogenic zone using the validated detector. The conclusion of this thesis is that HFOs are not better than epileptic spikes in predicting the epileptogenic zone but combining the two leads to a more robust biomarker.

Un des enjeux majeurs de la Psychologie Cognitive est de décrire les grandes fonctions mentales, notamment chez l’humain. Du point de vue neuroscientifique, il s’agit de modéliser l’activité cérébrale pour en extraire les éléments et mécanismes spatio-temporels susceptibles d’être mis en correspondance avec les opérations cognitives. Le travail de cette thèse a consisté à définir et mettre en œuvre des stratégies originales permettant de confronter les modèles cognitifs existants à des données issues d’enregistrements neurophysiologiques chez l’humain. Dans une première étude nous avons démontré que la distinction entre les organisations classiques de la dénomination de dessin sériel-parallèle, doit être adressée au niveau des essais uniques et non sur la moyenne des signaux. Nous avons conçu et mené l’analyse des signaux SEEG de 15 patients pour montrer que l’organisation temporelle de la dénomination de dessin n’est pas, au sens strict, parallèle. Dans une deuxième étude nous avons combiné trois techniques d’enregistrements : SEEG, EEG et MEG pour clarifier l’organisation spatiale des sources d’activité neuronales. Nous avons établi la faisabilité de l’enregistrement sur un patient qui exécute une tâche de perception visuelle. Au delà des corrélations entre les signaux moyens des trois techniques, cette analyse a révélé des corrélations au niveau des essais uniques. À travers deux approches expérimentales, cette thèse propose de nombreux développements méthodologiques et conceptuels originaux et pertinents. Ces contributions ouvrent de nouvelles perspectives à partir desquelles les signaux neurophysiologiques pourront informer les théories des Neurosciences Cognitives. / A major issue in Cognitive Psychology is to describe human cognitive functions. From the Neuroscientific perceptive, measurements of brain activity are collected and processed in order to grasp, at their best resolution, the relevant spatio-temporal features of the signal that can be linked with cognitive operations. The work of this thesis consisted in designing and implementing strategies in order to overcome spatial and temporal limitations of signal processing procedures used to address cognitive issues. In a first study we demonstrated that the distinction between picture naming classical temporal organizations serial-parallel, should be addressed at the level of single trials and not on the averaged signals. We designed and conducted the analysis of SEEG signals from 5 patients to show that the temporal organization of picture naming involves a parallel processing architecture to a limited degree only. In a second study, we combined SEEG, EEG and MEG into a simultaneous trimodal recording session. A patient was presented with a visual stimulation paradigm while the three types of signals were simultaneously recorded. Averaged activities at the sensor level were shown to be consistent across the three techniques. More importantly a fine-grained coupling between the amplitudes of the three recording techniques is detected at the level of single evoked responses. This thesis proposes various relevant methodological and conceptual developments. It opens up several perspectives in which neurophysiological signals shall better inform Cognitive Neuroscientific theories.