L'imagerie par résonance magnétique est une des méthodes de diagnostic les plus utilisées, aussi bien dans le domaine médical que dans les études précliniques. Cependant, la relaxivité des agents de contraste commerciaux ne représente qu'une fraction de la relaxivité prédite par la théorie et il est nécessaire d'optimiser les différents paramètres dont elle dépend pour atteindre des valeurs de relaxivité plus élevées : nombre de molécules d'eau en première sphère de coordination, vitesse d'échange de l'eau, dynamique de rotation du complexe, relaxation électronique, distance Gd(III)-proton. Dans ce travail, nous présentons la synthèse, la stabilité et la relaxivité des complexes de Gd(III) de deux séries de ligands tripodes dérivés de la 8-hydroxyquinoléine, basés l'une sur une plateforme 1,4,7 triazacyclononane, l'autre sur un pivot azote central. Ces complexes ont montré des stabilités comparables à celles des agents commerciaux, des valeurs de relaxivités élevées dans l'eau ainsi qu'en milieu biologique. L'utilisation de la 8-hydroxyquinoléine comme base des ligands a permis de sensibiliser le Nd(III) et l'Yb(III) pour la luminescence proche infrarouge, ouvrant la possibilité pour le développement de nouveaux systèmes bimodaux. / Magnetic resonance imaging is a commonly used diagnostic method in medicinal practice as well as in biological and preclinical research. However, the relaxivity of commercial contrast agents is only a few percent of the theoretically predicted relaxivity. An optimisation of the different parameters who have an impact on the relaxivity (number of gadolinium bound water molecules, water exchange rate, rotation dynamic of the complex, electronic relaxation, Gd(III)-proton distance) is needed to obtain higher relaxivities. In this work, we present the synthesis, the stability and the relaxivity of the Gd(III) complexes of two series of 8-hydroxyquinolinate-based ligands, one using a 1,4,7 triazacyclononane platform, the other one using a central nitrogen architecture. Theses complexes show stabilities comparable to commercial agents, and high relaxivities in both water and serum. The 8-hydroxyquinolinate moiety allows these ligands to sensitize Nd(III) and Yb(III) for Near Infra Red (NIR) luminescence, leading to a new class of potential bimodal systems.

L’élastographie est une modalité d'imagerie médicale émergente qui permet de mesurer les propriétés mécaniques des tissus moux humains. Ces mesures peuvent servir de biomarqueurs pour l'amélioration de la prise en charge des maladies, du diagnostic précoce et de l'évaluation de la sévérité, au suivi de la réponse au traitement. Parmi les différentes approches de l’élastographie, l'élastographie par Résonance Magnétique (ERM) et l’élastographie ultrasonore par ondes de cisaillement (Supersonic Shear Imaging (SSI)) suscitent des intérêts particuliers. Ces deux modalités ont été largement étudiées pour des applications cliniques multiples. Toutefois, chaque modalité repose sur des conditions d'acquisition et de reconstruction différentes et caractérisées par leur propres limites qui peuvent induire des biais de mesure intra-et inter-modalité et donc entraver l'interchangeabilité des deux modalités pour des applications cliniques. Dans un premier temps, ma thèse a porté sur l'identification des biais de mesure entre ERM et SSI. Grâce à une comparaison méthodologique approfondie des deux modalités, nous avons identifié les différentes caractéristiques de fréquence des ondes de cisaillement générées par les deux modalités et les contraintes spécifiques de reconstruction, en particulier en ERM, comme les principales sources de biais de mesure entre les deux modalités. Dans un deuxième temps, une étude de simulation a étéeffectuée afin de caractériser l'influence des conditions d'acquisition et de reconstruction sur l'exactitude et la précision des mesures d’ERM. Nous avons établi des abaci in silico pour identifier le nombre de voxels par longueur d'onde idéal (rapport λ/a) pour obtenir des mesures ERM exactes et précises. En outre, nous avons montré que le rééchantillonnage pouvait s’avérer efficace afin de répondre aux critères de λ/a favorable lorsque le nombre de voxels par longueur d'onde initial était mal défini. Les résultats finaux, qui sont généralement calculés à partir des trois directions d'encodage, peuvent être améliorés grâce à des stratégies de pondération appropriées qui reposent sur le champ rotationnel du déplacement de l'onde de cisaillement. Pour la modalité SSI, nous avons utilisé le paramètre de qualité fourni par le fabricant afin d’éliminer raisonnablement des résultats peu fiables et améliorer encore la qualité des mesures. Ensuite nous avons intégré les stratégies d'optimisation proposées dans chaque modalité pour effectuer des études de comparaison expérimentales impartiales entre ces deux modalités. Des études in vitro ont été effectuées sur des fantômes commerciaux calibrés et aussi des fantômes à la base de l'alcool polyvinylique. Des résultats expérimentaux confirment bien ceux de la simulation. Des mesures SSI et ERM sont en bon accord quand des biais reliés à la théorie, l'expérimentation et la reconstruction sont minimisés. Des études in vivo ont été ensuite effectuées sur le foie de deux volontaires sains. On a constaté que lorsque le foie est quasi-élastique, des mesures SSI et ERM avec la qualité optimisée concordent bien les uns et les autres, ils sont donc interchangeables. Dans le cas du tissu hépatique viscoélastique, des mesures SSI et ERM dépendent de la fréquence. Dans ce contexte, des mesures ERM et SSI pour la même fréquence spécifique sont nécessaires pour réaliser une comparaison impartiale entre des deux modalités. / Elastography is an emerging medical imaging modality which permits to measure the mechanical properties of human soft tissue. The measured mechanical properties can serve as potential biomarkers for improving the management of diseases, from early diagnosis, to severity evaluation and therapy response monitoring. Among different approaches, Magnetic Resonance Elastography (MRE) and Supersonic Shear Imaging (SSI) have shown particular interests. The two modalities have been widely investigated for multiple clinical applications. However, each modality is challenged by specific acquisition and reconstruction conditions which may induce intra- and inter-modality measurement biases and hence impede the interchangeability of the two modalities. The first part of my thesis focused on identifying the measurement biases between MRE and SSI. Through a thorough methodological comparison study, we recognized different frequency characteristics of generated shear waves for the two modalities and modality specific reconstruction validity issues as the main sources for the measurement biases between the two modalities. Then through a dedicated simulation study, we established an in silico abaci to identify the favorable range of number of voxels per wavelength which leads to accurate and precise MRE. Moreover, resampling was proven effective to regulate poorly defined number of voxels per wavelength to the favorable range. The overall outcome, which is usually computed from the three acquired motionencoded directions, may further be improved by appropriate weighting strategies that are based on curl of shear displacement field. For SSI, we referred to the quality parameter provided by the manufacturer to reasonably eliminate unreliable results so as to further improve the measurement quality. After establishing the potential measurement biases between MRE and SSI, we incorporated the proposed quality optimization strategies into both modalities in order to perform unbiased experimental comparison studies between the two modalities. First, in vitro studies were carried out on commercial calibrated phantoms as well as home-made polyvinyl alcohol phantoms. Experimental results corroborate well the simulation findings. MRE and SSI measurements agree well witheach other when theory, experiment, and reconstruction biases are minimized. In vivo studies were then performed on the livers of two healthy volunteers. We found that when the liver is quasi-elastic, the quality-guided MRE and SSI measurements agree well with each other and hence are interchangeable. In case of viscoelastic liver tissue, both MRE and SSI measurements are frequency dependent. Thus frequency-specific measurements are essential for cross-validating the measurements of these two modalities.

Les mécanismes précis à l’origine de la dépression ne sont pas encore élucidés. L’avènement des techniques de neuro-imagerie fonctionnelle telle que l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (fMRI) fournit un outil puissant permettant non seulement de définir les circuits neurobiologiques perturbés dans la dépression, mais aussi de mieux comprendre la contribution de chaque région. Les objectifs de ce travail ont consisté à mettre en évidence : (i) les clusters neuronaux impliqués dans l’évaluation hédonique d’un odorat, (ii) les anomalies cérébrales fonctionnelles sous-tendant les déficits olfactifs dans l’épisode de dépression caractérisée (EDC) et (iii) les modulations de ces anomalies suite à un traitement d’antidépresseur. Trente-huit patients dépressifs et trente sujets sains ont été sélectionnés pour réaliser un examen de fMRI comprenant trois tâches olfactives, les trois odeurs sont la menthe crépue (odeur agréable), bois de santal (odeur neutre) et le lie de vin (odeur désagréable). D’après notre étude nous avons conclu que les patients déprimés présentent des anomalies de fonctionnement dans le thalamus qui peut être considéré un marqueur efficace pour le pronostic de la dépression. De plus, la fMRI constitue un bon outil pour juger de l’efficacité du traitement antidépresseur. / The precise mechanisms at the origin of the depression are not yet elucidated. The advent of functional neuroimaging techniques such as functional magnetic resonance imaging (fMRI) has provided a powerful tool not only for defining the neurobiological circuits disturbed in depression, but also for better understanding the contribution of each region. The objectives of this work were to highlight: (i) the clusters involved in the hedonic evaluation of the smell (ii) the functional brain abnormalities underlying the olfactory deficits in the major depressive episode (MDE) and (iii) the modulations of these abnormalities following antidepressant treatment. Thirty-eight depressive patients and thirty healthy subjects were selected to perform a fMRI examination with three tasks: recognizing three smells which are the spearmint, sandalwood and wine lees. Based on our study, we can conclude that depressed patients have functional abnormalities in the thalamus, this region may be considered as a good marker for the prognosis of depression. In addition, fMRI could be a good tool to evaluate the treatment performance of antidepressant treatment.

L'objectif de cette thèse concerne la possibilité d'améliorer le diagnostic et la thérapie des gliomes par le ciblage des intégrines à l’aide du RGD et par le développement d'agents multimodaux de type alcoxyamine. L’étude de l’internalisation du RGD révèle une régulation par la densité cellulaire, paramètre histologique dans la catégorisation des gliomes. Dans notre modèle, la densité cellulaire impacte la contribution de l’endocytose clathrine-dépendante et le métabolisme mais n’influence pas le rôle du cytosquelette. La régulation de l’internalisation des peptides RGD par la densité cellulaire reste à mieux comprendre afin de perfectionner les agents utilisant ce ciblage pour l’imagerie et le diagnostic des gliomes. Dans le même temps, les propriétés multimodales des alcoxyamines ont été évaluées àdes fins théranostiques. Ces molécules s’homolysent spontanément pour libérer un nitroxyde et un radical alkylant cytotoxique pouvant en plus induire une réactivation immunitaire antitumorale. Le nitroxyde est un agent de contraste pour l’IRM rehaussée par effet Overhauser. Le fort rehaussement du signal observé à proximité du nitroxyde assure un suivi en temps réel de l’apparition de l’agent alkylant. L’adaptation des alcoxyamines pour une homolyse conditionnelle dans le gliome permettrait une action thérapeutique avec un contrôle spatial et un suivi temporel du composé cytotoxique. L’acheminement de molécules d’intérêt vers la cible est rendu difficile par la présence de barrières physiologiques. Dans ce travail, la progression de nanoparticules par la voie intratrachéale peut se substituer à celle intraveineuse avec une augmentation du temps de rétention dans le gliome. / The aim of this thesis is to improve the diagnostic and the therapy of glioma through both the integrin targeting by RGD and the development of Alkoxyamine as multimodal agent. The RGD internalization is regulated by the cellular density, a histologic parameterfor the glioma classification. In our model, the cellular density increases the contribution of both the clathrin-mediated endocytosis and the metabolism but not the one of the cytoskeletal. A better knowledge about the RGD internalization regulation by the cell density could help the MRI probe development for glioma diagnosis. Properties of alkoxyamine as multimodal agent were evaluated to perform theranostic. The spontaneous alkoxyamine homolysis give a nitroxide radical and a cytotoxic alkylating agent that could induce immune reactivation against the tumor. This nitroxide is an Overhauser enhanced MRI contrast agent. The strong signal enhancement in the nitroxide vicinity gives information in real-time about the release of the alkyl radical. Alkoxyamine adaptation for a conditional homolysis through specific glioma proteolysis activity could induce a localized alkyl therapeutic effect with a real-time monitoring. Physiological barriers limit the drug accumulation in the targeted sites. In this study, the intratracheal instillation of nanoparticles can substitute the intravenous administrationincreasing their intratumoral retention time.

Pour répondre aux besoins des clients concepteurs de systèmes IRM (Imagerie par Résonnance Magnétique), EXXELIA TEMEX veut étendre sa gamme de composants non-magnétiques. Mon travail de thèse s'inscrit dans le cadre du développement d’une nouvelle gamme de condensateurs ajustables non-magnétiques (aussi appelés trimmers) capables de tenir des environnements extrêmes en tension pour des applications de l’IRM. Pour se faire, les composants passifs intégrés doivent respecter les conditions extrêmes de fonctionnement : un courant RF (Radiofréquence) de 30A à 128MHz et une tension efficace jusqu’à 5kV.Dans un premier temps, les propriétés électriques des trimmers existants ont été déterminées expérimentalement et par simulation afin de valider le modèle numérique proposé. Ensuite, les propriétés électriques des différents diélectriques constitutifs du condensateur sont déterminées expérimentalement. A partir de considérations théoriques, nous avons établi des expressions nécessaires aux calculs des capacités et des fréquences de résonance. Le trimmer est ensuite dimensionné par simulation numérique (méthode des éléments finis) puis fabriqué. Deux modèles de diélectriques sont étudiés. Le gap d’air présent entre les électrodes est évalué par simulation numérique avant validation expérimentale. L’influence de l’air sur les performances du prototype final est finalement abordée : la tension de claquage et de la variation de la fréquence de résonance et de la capacité sont successivement traités. / As a non-invasive imaging technology, MRI (magnetic resonance imaging) revolutionizes medical diagnosis and diseases detection. Without damaging radiation, MRI systems use radio frequency (RF) waves to produce three dimensional detailed anatomical images. To reach the operating frequency of the next generation of MRI, new electronic components, in particular trimmers (called also adjustable capacitors) are necessary to obtain high-quality images. However, trimmers are still developed empirically using expired specifications that no longer respond to MRI requirements.First of all, to provide a high level of image resolution and to reduce manufacturing time and cost, electrical modeling is an important step. Then, according to these numerical simulations, prototypes are designed and then manufactured.

La médecine se dirige de plus en plus vers des traitements personnalisés. Pour répondre à cela, les équipes de recherche ont développé des objets permettant de diagnostiquer et de soigner dans un temps restreint. Ceci a conduit à l’émergence d’un nouveau domaine : la théranostique (thérapie et diagnostic). Les nanoparticules sont une des réponses à ces problématiques. La mise au point de ces objets nécessite de maitriser parfaitement la taille, la morphologie et la composition chimique des particules. Les analogues de bleu de Prusse sont des polymères de coordination à ponts cyanures cristallins qui ont beaucoup été étudiés pour leurs propriétés magnétiques mais également pour des applications médicales. La taille nanométrique, la porosité de la structure, la présence de molécules d’eau et une grande versatilité chimique font de ces matériaux des candidats prometteurs pour un développement en tant qu’agent de contraste pour l’IRM. Ce réseau a également montré ces capacités en hyperthermie photoassistée. L’élaboration de nanoparticules de bleu de Prusse dopées par du GdIII ou du MnII et les études de leurs propriétés structurales et chimiques font partie des aspects développés au cours de ce travail de thèse. Les performances en relaxivité et en hyperthermie photoassistée ont pu être évaluées. Afin de mener des expériences in vivo, le comportement des objets dans les milieux adaptés a été exploré, ce qui a permis d’initier l’émergence d’un système optimal. Au cours de cette thèse, la stabilisation de colloïdes de polymères ide coordination incluant des ions PtII et PdII de type « cyanosols », ont été développés pour être notamment évalués en tant que radio-sensibilisateur en hadronthérapie. Ces objets amorphes permettent d’envisager de nombreuses combinaisons. Après la mise au point du protocole de synthèse, les caractérisations chimiques (taille, structure et compositions) ont permis de mettre en avant plusieurs systèmes à base de platine et de fer ainsi que de platine et d’or qui feront l’objet d’étude pour l’hadronthérapie. L’objectif est de faire de ces nouveaux polymères de coordination des nanoplateformes théranostiques alliant IRM et hadronthérapie. / Personal medicine is the future to treat cancer. To address this concern, researchers started to develop objects which can be effective for both diagnostic and treatment in a short time. A new domain has emerged: theranostic (therapy and diagnostic). Nanoparticles are a promising answer to this problematic. Synthesizing these objects implies to control size, morphology and chemical composition of the particles. Prussian blue analogues are coordination polymers with cyanide bridges which are considerable studied for their magnetic properties, but also for medical application. The size (nanometric), the porosity, the presence of water molecules and the high chemical versatility are the key argument to make Prussian blue good candidates as contrast agent for MRI. This network is also effective for photothermal therapy. Synthesis of Prussian blue doped with GdIII or MnII and study of the chemical and structural properties is one of the aspects developed during this thesis. Relaxivity and photothermal therapy performances have been measured. In order to conduct in vivo experiments, evolution of our nanoparticles in appropriate media have been evaluated which led to the development of an optimal system. During this thesis, new nanoparticles composed of heavy ions such as platinum or palladium, called cyanosols, have been elaborated to be used as radiosensitizers for hadrontherapy. Cyanosols are linked by cyanide bridge to other metallic ions. After the optimization of their synthesis, chemical characterization (size, structure and composition) was done to highlight some systems based, on platinum and iron as well as platinum and gold, which will be studied for hadrontherapy applications. The purpose of this future work is to create new theranostic nanoplatforms combining MRI and hadrontherapy.

Ce travail de thèse est consacré à l'étude en imagerie multimodale des bases neurobiologiques des pathologies psychiatriques, avec un intérêt particulier pour les voies dopaminergiques et le système de récompense. Son principal objectif est d'établir, par l’intermédiaire de la Tomographie à Emission de Positons (TEP) et l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM), un lien entre le système dopaminergique et le système de récompense d’un point de vue fonctionnel et structurel chez l’Homme, et en particulier chez des patients présentant des troubles psychiatriques tels que la schizophrénie, l’addiction à la cocaïne et la dépression. De nombreuses études ont démontré l’existence concomitante d’anomalies de la fonction dopaminergique et du système de récompense dans plusieurs troubles mentaux. Cependant, la connaissance des liens entre dysfonctions dopaminergiques et dysfonctions du circuit de la récompense dans les pathologies psychiatriques reste limitée. L’objectif de cette thèse est ainsi d’améliorer les connaissances sur la physiopathologie de plusieurs troubles mentaux comme la schizophrénie, l’addiction et la dépression, et de démontrer l’intérêt d’une approche dimensionnelle et de l’utilisation de l’imagerie multimodale pour l’exploration du niveau moléculaire de réseaux neuronaux fonctionnels dans la recherche en psychiatrie. En perspective, ce travail de thèse soutient l’intérêt de l’imagerie en pratique psychiatrique, car elle pourrait par la suite permettre de préciser le diagnostic, prédire les réponses aux traitements ou étudier l’évolution de la maladie au cours du temps. / This work focuses on the study of the neurobiological bases of psychiatric disorders using multimodal imaging, with a particular interest in the dopaminergic pathways and the reward system. Its primary objective is to establish, through Positron Emission Tomography (PET) and Magnetic Resonance Imaging (MRI), a link between the dopaminergic system and the reward system from a functional and structural point of view in humans, and especially in patients with psychiatric disorders such as schizophrenia, cocaine addiction and depression. Numerous studies have demonstrated the concomitant existence of abnormalities affecting dopaminergic function and reward system in several mental disorders. However, understanding of the linkages between dopaminergic dysfunction and dysfunction of the reward circuit in psychiatric disorders remains limited. The main aims of this thesis are to improve knowledge about the pathophysiology of several mental disorders such as schizophrenia, addiction and depression, and to demonstrate the interest of both a dimensional approach and the use of multimodal imaging in psychiatric research, to explore the molecular level of functional neural networks. In perspective, this thesis supports the interest of brain imaging in clinical practice, as it could later clarify the diagnosis, predict response to treatments or follow the course of the disease.

Ce travail de thèse est consacré à l'étude des bases neurobiologiques de la résilience et de la vulnérabilité dans des groupes d’adolescents et de jeunes adultes à risque d'addiction qui sont au cœur des campagnes de prévention des conduites addictives. Même si la recherche en addictologie a permis des avancées majeures dans la compréhension des bases cérébrales de l'addiction, très peu de recherches se sont portées sur ceux qui arrivent à arrêter ou à résister en dépit de la présence de facteurs de risque et de vulnérabilité. L'objectif était de rechercher des modifications de la structure cérébrale associées à l'interruption spontanée de la poly-consommation ainsi que des modifications anatomo-fonctionnelles associées à une histoire familiale d'alcoolodépendance. A l'aide de logiciels de traitement d'images acquises en imagerie par résonance magnétique (IRM) anatomique, de diffusion, et fonctionnelle sollicitant le circuit de la récompense, nous avons mis en évidence des variations anatomiques et fonctionnelles discrètes en particulier dans le gyrus cingulaire, région clé du cerveau qui relie les structures frontales et sous-corticales impliquées dans le circuit de la récompense. La découverte de facteurs cérébraux sous-jacents à l’expression de la résilience et de la vulnérabilité pourrait alimenter de nouveaux modèles de recherche et thérapeutiques ciblant la réhabilitation des fonctions cingulaires chez les individus à risque. / This thesis is devoted to the study of the neurobiological bases of resilience and vulnerability in groups of adolescents and young adults at risk of addiction who are at the heart of prevention campaigns of addictive behaviours. Although addiction research has led to major advances in the understanding of the bases of addiction, very little research has been conducted on those who are able to stop or resist despite the presence of risk and vulnerability factors. The main objective was to investigate changes in brain structure associated with spontaneous recovery from multiple-substance use as well as structural and functional changes associated with a family history of alcohol-dependence. Magnetic resonance images (MRI) were acquired using sequences of anatomical, diffusion, and functional that solicits the reward system. We have demonstrated discreet anatomical and functional variations, particularly in the cingulate gyrus, a key brain region that connects the frontal and subcortical structures involved in the reward system. These advances regarding the neurobiological underpinnings of resilience and vulnerability could fuel new research and therapeutic models targeting the rehabilitation of cingulate functions in at-risk individuals.

Dans ce mémoire, nous décrivons le travail effectué pour étendre nos connaissances sur les sources d’instabilité instrumentales en imagerie de résonance magnétique, en particulier dans le domaine anatomique par une étude où cinq adultes ont été scannés quatre fois dans la même plate-forme IRM, deux fois avant et deux fois après une mise à niveau importante d’un scanner 3T de Siemens. Les volumes de l’hippocampe droit et gauche de chaque sujet ont été mesurés avec une segmentation manuelle. Nous avons analysé la fiabilité test-retest avant et après la mise à niveau du système d’IRM. Dans le domaine fonctionnel, cinq adultes ont été scannés quatre fois dans la même plate forme IRM deux fois avant et deux fois après la même mise à niveau du scanneur. Les acquisitions du signal BOLD sont faites dans deux différentes résolutions spatiales (2x2x2mm et 4x4x4mm) pour évaluer la sensibilité du signal BOLD sous conditions de haute et basse SNR. Une dernière étude fonctionnelle sur fantôme avait pour but d’étudier la stabilité de la machine pour les images fonctionnelles et détecter les sources de bruit de type machine. La séquence EPI (Echo Planar Imaging) d’écho de gradient à deux dimensions a été utilisée. Des analyses comme le pourcentage des fluctuations et l’analyse de Fourier des résidus ont également été réalisées. Nous résultats indiquent que les différences dans le matériel provenant d’une importante mise à niveau ne peuvent pas compromettre la validité des études structurelles et fonctionnelles faites à travers la mise à niveau du scanneur. Les acquisitions quotidiennes ont permis de suivre l’évolution de la stabilité et de détecter toute source de bruit qui peut détériorer la détection des activations dans les images fonctionnelles. / In this thesis, we describe work we carried out to extend our knowledge on instrumental sources of MRI variability, in both anatomical and functional imaging. The anatomical study involved five adults scanned four times in the same platform MRI twice before and twice after a major update of a 3T Siemens scanner. The volumes of left and right hippocampus of each subject were measured with a manual segmentation. We then analyzed the test-retest reliability before and after updating the MRI system. In the functional study, five adults were scanned four times on the same MRI system twice before and twice after a major hardware update. Blood oxygenation level- dependent (BOLD) acquisitions were made at two different spatial resolutions (2x2x2mm and 4x4x4mm) to assess the reproducibility of BOLD measurements under conditions of high and low SNR. A final functional study using a gel phantom was used to study the stability of the machine for functional images and isolate the sources of noise arising from hardware. Two-dimensional gradient-echo EPI (Echo Planar Imaging) signals were analyzed to assess the percentage variability and Fourier analysis of residual error performed. Our results indicate that the differences in hardware from a major upgrade do not significantly affect the reliability of structural and functional studies spanning a major hardware upgrade. Daily quality assurance acquisitions on phantoms can be used to monitor the stability of the machine, which may aid in the early detection of hardware faults.

Le trouble bipolaire est un trouble de l’humeur chronique marqué par l'alternance de dépressions, d'épisodes maniaques et de rémissions. La neuroimagerie permet l'étude de l'anatomie et du fonctionnement cérébral des patients bipolaires. Des études existantes avaient ainsi retrouvé des anomalies dans les aires du traitement des émotions chez les patients bipolaires. L'IRM anatomique avait permis de mettre en évidence certaines modifications morphométriques des régions associées (amygdale, gyrus cingulaire, thalamus) ainsi que des hypersignaux de la substance blanche. En imagerie fonctionnelle, lors du traitement d'informations émotionnelles, les patients bipolaires présentaient une hyperactivation d'un réseau ventro-limbique et une hypoactivation d'un réseau dorsal cognitif. Nous avons tout d’abord utilisé l'IRM de diffusion pour étudier la connectivité anatomique dans le trouble bipolaire. Dans une première étude, nous avons reconstruit le faisceau uncine, reliant le réseau dorsal cognitif au réseau ventro-limbique, chez 16 patients bipolaires et 16 contrôles en utilisant les techniques de suivi de fibres dites de tractographie exploitant les données d'IRM de diffusion. Les patients bipolaires avaient plus de fibres reconstruites dans le faisceau uncine gauche. Dans le même échantillon, en étudiant l'anisotropie du processus de diffusion dans tout le cerveau, nous avons également identifié une augmentation diffuse de la connectivité anatomique chez les patients. Enfin, nous avons réalisé une étude multicentrique internationale d’IRM de diffusion incluant 118 patients 10 bipolaires et 86 contrôles. Nous avons alors montré une diminution significative de l'anisotropie le long du corps calleux, du cingulum gauche et du faisceau arqué gauche chez les patients. Les patients bipolaires avec caractéristiques psychotiques avaient une anisotropie du corps calleux plus basse que les patients sans caractéristiques psychotiques. Dans une seconde partie de notre travail, nous avons étudié l'interférence produite par une information émotionnelle sur un traitement cognitif chez les patients. Nous avons comparé 17 patients bipolaires euthymiques à 17 sujets contrôles en IRM fonctionnelle lors d'un paradigme de type go/no-go émotionnel. Notre étude apporte des arguments tendant à démontrer l'existence d'une altération de la modulation par une information émotionnelle d’un traitement cognitif chez les patients avec une hyperactivation d’un réseau fronto-cingulo-striatal. Enfin, nous avons réalisé une synthèse quantitative de la littérature s'intéressant à l'imagerie anatomique, fonctionnelle et de diffusion dans le trouble bipolaire. Nous avons retrouvé chez les patients une diminution d’activation dans les tâches émotionnelles et une diminution du volume de substance grise dans des régions frontales et dorsales, tandis que sont présentes des hyperactivations dans des régions limbiques. L'ensemble de ces résultats a permis de préciser le modèle neural du trouble bipolaire avec les anomalies les plus importantes au niveau des zones impliquées dans la régulation automatique des émotions. Nos travaux ont significativement contribué à faire envisager le trouble bipolaire comme lié à des anomalies de la connectivité préfronto-limbique. Ils ouvrent aussi des perspectives de travail pour progresser dans la compréhension de sa physiopathologie. En particulier, le suivi prospectif d'une cohorte de patients permettra d'évaluer l'influence de l'évolution de la maladie bipolaire sur la structure cérébrale. Les techniques récentes d'IRM de diffusion permettront de mieux comprendre la signification physiopathologique des anomalies identifiées. Enfin, la reconceptualisation dimensionnelle proposée par le DSM-5 et le NIMH permettra probablement d'identifier des dimensions plus pertinentes que les catégories diagnostiques actuelles. / [Summary made by the web site Reverso] The bipolar disorder is a confusion of the chronic humor marked by the alternation of depressions, manic episodes and forgiveness. The neuroimaging allows the study of the anatomy and the cerebral functioning of the bipolar patients. Existing studies had so found anomalies in the areas of the treatment of the feelings at the bipolar patients. The anatomical MRI had allowed to highlight certain morphométriques modifications of the regions associated (tonsil, gyrus cingulaire, thalamus) as well as hypersignals of the white material. In functional imaging, during the processing of emotional information, the bipolar patients presented a hyperactivation of a network ventro-limbique and a hypoactivation of a cognitive dorsal network. We used first of all the MRI of distribution to study the anatomical connectivity in the bipolar disorder. In a first study, we reconstructed the beam uncine, connecting(binding) the cognitive dorsal network with the ventro-limbique network, at 16 bipolar patients and 16 controls by using the techniques of follow-up of said fibers of tractographie exploiting the data of MRI of distribution. The bipolar patients had more fibers reconstructed in the beam left uncine. In the same sample, by studying the anisotropie of the process of distribution in all the brain, we also identified a diffuse increase of the anatomical connectivity at the patients. In the same sample, by studying the anisotropie of the process of distribution in all the brain, we also identified a diffuse increase of the anatomical connectivity at the patients. Finally, we realized a study international multicentrique of MRI of distribution including 118 bipolar patients 10 and 86 controls. We then showed a significant decrease of the anisotropie along the corpus callusum, along the left(awkward) cingulum and along the left hooked beam at the patients. The bipolar patients with psychotic characteristics had an anisotropie of the corpus callusum lower than the patients without psychotic characteristics. In a second part of our work, we studied the interference produced by an emotional information about a cognitive treatment at the patients. We compared 17 bipolar patients euthymiques on 17 subjects controls in functional MRI during one paradigm of type emotional go / no-go. Our study brings arguments tending to demonstrate the existence of a change of the modulation by an emotional information of a cognitive treatment at the patients with a hyperactivation of a fronto-cingulo-striatal network. Finally, we realized a quantitative synthesis of the literature being interested in the anatomical, functional imaging and of distribution in the bipolar disorder. We found at the patient's a decrease of activation in the emotional tasks and a decrease of the volume of grey matter in frontal and dorsal regions, whereas are present hyperactivations in limbiques regions. All these results allowed to specify the neural model of the bipolar disorder with the most important anomalies at the level of zones implied in the self-regulation of the feelings. Our works significantly contributed to make envisage the bipolar disorder as bound to anomalies of the préfronto-limbique connectivity. They also open working perspectives to progress in the understanding of its physiopathology. In particular, the forward-looking follow-up of patients' troop will allow to estimate the influence of the evolution of the bipolar disease on the intellectual structure. The recent techniques of MRI of distribution will allow to understand better the physiopathological meaning of the identified anomalies. Finally, the dimensional reconceptualisation proposed by the DSM-5 and the NIMH will probably allow to identify dimensions more relevant than the current diagnostic categories.