L'objectif de cette thèse est d'étudier le traitement des expressions faciales de douleur d'un point de vue psychophysique et neurophysiologique. Contrairement aux autres émotions dites de base, la douleur est à la fois une expérience sensorielle et émotionnelle, composantes qui se retrouvent sur l'expression faciale de douleur qui accompagne cette expérience. En ce sens, l'expression faciale de douleur semble être plus riche et complexe que l'expression faciale d'autres émotions, la rendant particulière. Dans une première partie de notre travail, nous avons montré, chez des sujets sains, que l'expression faciale de douleur engendrait un plus haut niveau d'empathie que l'expression faciale d'autres émotions. De plus, une présentation de ces visages masqués à 100 ms était suffisante pour permettre de détecter la douleur sur un visage de façon subliminale alors même que la reconnaissance du genre était impossible dans ces conditions. Dans une seconde partie, nous avons étudié le traitement implicite des expressions faciales de douleur chez des patients souffrant d'épilepsie réfractaire et explorés en stéréotaxie par des électrodes intracérébrales. Pour cela, nous avons détourné leur attention du caractère émotionnel des visages et enregistré des réponses évoquées aux visages expressifs. Les résultats montrent une activation précoce de l'insula antérieure (début de réponse à 131 ms ; pic à 180 ms post-stimulus) suivie d'une activation de l'amygdale (début à 273 ms ; pic à 363 ms). Cependant, ces activations antéro-insulaire et amygdalienne ne sont pas spécifiques de la douleur. L'insula postérieure semble également répondre à la présentation de visages exprimant la douleur mais l'amplitude de cette réponse ne diffère pas de celle de la réponse aux visages neutres. Ainsi, malgré les nombreuses informations que véhicule un visage de douleur, l'être humain est capable de le détecter très rapidement et d'être suffisamment empathique pour prodiguer l'aide appropriée à son prochain. Cette capacité serait permise grâce à l'insula antérieure, relai entre nociception et douleur / The aim of this work is to study painful facial expression processing through psychophysical and neurophysiological approaches. Contrary to the basic emotions, pain is both a sensory and an emotional experience and these two aspects are encoded in the facial expression of pain. In that sense, painful facial expressions are richer and more complex than the facial expression of others emotions. In a first phase, we showed that painful facial expressions trigger more empathy than other emotional facial expressions in healthy subjects. Moreover, a 100ms-masked presentation of faces is enough to subliminally detect pain but not gender. In a second phase, we studied pre-conscious processing of painful facial expressions in patients suffering from refractory epilepsy having intracranial electrodes implanted in the insular cortex and amygdala for stereotaxic exploration of epilepsy. To this purpose, we diverted the patients' attention from the emotional aspects of the faces by asking them to focus on the gender and we recorded evoked potentials to pain and other emotional faces. Results showed an early activation in the anterior part of the insula (onset latency around 131ms, peak latency 180ms post stimulus) followed by an amygdala response (onset latency around 273ms, peak latency 363ms post stimulus). Response to pain faces is larger than that to other emotional faces in anterior insula but anterior-insula and amygdala activations are not pain specific. Posterior part of the insula also responds to painful faces but the amplitude of the evoked potentials do not differ from that of potentials evoked by neutral faces. In this way, even if the pain face contains a great amount of information, the human- being is able to rapidly detect it and to be empathic enough to provide the help needed for others in pain. This ability would be possible through anterior insula activation, thought to be a relay between nociception and emotional reaction to pain

Plusieurs études de simulation in vitro et in vivo ont été réalisées au cours des dernières décennies afin de clarifier les interrelations des sources corticales avec leurs corrélats électrophysiologiques enregistrés sur l’EEG invasif et l’EEG de scalp. L’amplitude des potentiels corticaux, l’étendue de l’aire corticale impliquée par la décharge, de même que la localisation et la géométrie de la source corticale sont des facteurs indépendants qui modulent l’observabilité et la contribution de ces sources sur l’EEG de surface. L’enregistrement simultané et multi-échelle de l’EEG de scalp et intra-crânien (avec des électrodes sous-durales ou profondes) durant l’exploration pré-chirurgicale des patients épileptiques offre une opportunité unique d’explorer cette question fondamentale. Alors que les études précédentes ont considéré essentiellement des sources néocorticales dans le contexte de l’épilepsie du lobe temporal, notre travail s’est intéressé à l’observabilité et la contribution de sources profondes temporales et frontales. Nous avons pu montrer : (1) que les sources épileptiques profondes enregistrées dans les régions temporales médianes et fronto-basales ne sont pas visibles par l’analyse visuelle de routine mais sont détectables après élimination du bruit de fond physiologique généré par les sources corticales de surface sus-jacentes ; (3) que l’amplitude des pointes enregistrées en surface est corrélée avec la surface d’activation corticale de la convexité et avec des ratios élevés d’amplitude pointes/activité de fond / Several in vitro, in vivo, and simulation studies have been performed in the past decades aiming to clarify the interrelations of cortical sources with their scalp and invasive EEG correlates. The amplitude ratio of cortical potentials to their scalp EEG correlates, the extent of the cortical area involved in the discharge, as well as the localization of the cortical source and its geometry, have been each independently linked to the recording of the cortical discharge with scalp electrodes. Simultaneous multiscale EEG recordings with scalp, subdural and depth electrodes, applied in presurgical epilepsy workup, offer an excellent opportunity to address this fundamental issue. Whereas past studies have considered predominantly neocortical sources in the context of temporal lobe epilepsy, the present work addresses deep sources, in mesial temporal and extra-temporal epilepsies. We showed that deep sources, such as those in mesial temporal or fronto-basal regions, are not visible, but are detectable in scalp EEG. Scalp EEG spikes correlate with extensive activation of the cortical convexity and high spike-to-background amplitude ratios