The preterm delivery (<37 weeks gestation) rates are generally 5-9% in Europe, 12-13% in the US, and each year about 13 millions preterm infants are born worldwide (MacDorman and Mathews, 2009; Slattery and Morrison, 2002). The early exposure to the extra-uterine environment increases the risks of perinatal brain injury, involving more often the white matter. The white matter injury is characterized by a potential subsequent occurrence of cognitive problems, of developmental delay and of major motor deficits (e.g. cerebral palsy). <p>The most widely used imaging technique for studying neonatal brain is cranial ultrasound that can be performed at bedside and detects major brain abnormalities (hemorrhage, infarctions, cysts, dilatation of the lateral ventricles). However, it has a poor sensitivity for non-cystic or diffuse white matter abnormalities (WMA), the most common form of white matter injury in preterm infants. In comparison to ultrasound, MR (magnetic resonance) imaging has been reported to be superior in detecting WMA and is considered as an essential modality for imaging the neonatal brain. The standard sequences (e.g. T1-, T2-weighted imaging) are routinely performed for assessing not only brain anatomy, but also for evaluating brain lesions. Nevertheless, ¡§conventional MR imaging¡¨ has been criticized because it is limited in qualitative assessment and it does not provide information on the extent of specific white matter pathways injuries. <p>Currently, diffusion tensor imaging (DTI) enables more detailed exploration of white matter microstructure. Furthermore, DTI is now the best in vivo technique capable of delineating white matter pathways and quantifying microstructural changes not visible on conventional MR imaging. Diffusion tensor tractography allows the reconstruction of the principal white matter fibers. Moreover, it also provides diffusion indices like fractional anisotropy (FA), mean diffusivity (MD), longitudinal diffusivity (£f//), transverse diffusivity (£f¢r) that help assess the changes in fiber tracts, even before myelination becomes histologically evident. <p>Structural MR imaging studies performed in neonates are scarce. A number of essential questions are still under debate, concerning the normal white matter structure, as well as premature brain injury. First, left language lateralization and right handedness are complex phenomena incompletely understood and the question rises whether structural lateralization already exist in healthy preterm neonates at term-equivalent age. Second, it is of interest to know whether gender-related structural differences exist in healthy preterm neonates. Finally, in the assessment of preterm brain injury, the relationship between WMA on conventional imaging and altered diffusion indices in fiber tracts is still unclear. Therefore, the aims of the thesis were to investigate the brain structure in a population of preterm neonates at term-equivalent age by DTI and probabilistic tractography.<p>The first part of this thesis (Study I and Study II) was devoted to the study of white matter structural characteristics in healthy preterm neonates. Previous studies have shown that structural asymmetries in language and motor related fibers are present in adults and in infants (Dubois et al. 2009; Westerhausen et al. 2007). Our hypothesis was that these structural asymmetries are already present in preterm neonates at term-equivalent age. In Study I, DTI and probabilistic tractography were performed and we found volume and microstructural asymmetries in the language related parieto-temporal superior longitudinal fasciculi (SLF), in the motor related corticospinal tract (CST) and in the motor part of the superior thalamic radiation (STR) as well. In Study II, we found that compared to boys, girls have larger relative tract volumes and an advanced maturation in language and motor related fiber tracts. <p>The second part of this thesis (Study III) investigated whether WMA on conventional MR imaging are related to abnormalities within the fiber tract microstructures. WMA were classified as normal, mild, moderate and severe according to Woodward¡¦s classification (Woodward et al. 2006). Woodward and colleagues studied a large population (167 infants) of preterm infants at term equivalent age with MRI. They demonstrated that WMA were important predictors of neurological outcomes by comparing their results with the neurological outcomes of those infants at corrected age of two. We found that compared to neonates with no abnormalities, infants with mild abnormalities have significantly higher ƒÜ¢r in the right CST, the left anterior thalamic radiation (ATR), the left sensory STR and bilateral motor STR. Those findings might be related to injuries of premyelinating oligodendrocytes resulting in subsequent failure of both development and ensheathment of axons. Considering that those fiber tracts connect important cortical zones, microstructural changes in those fiber tracts might be responsible for the later neurodevelopment deficits in motor and cognitive functions. <p>We concluded that structural asymmetries and gender differences in motor and language related fibers are present in healthy preterm neonates at term-equivalent age well before the development of speech and hand preference. Structural asymmetries and gender differences have to be considered in neonatal white matter assessment. Finally, altered DTI indices are associated with WMA on conventional MR imaging in preterm neonates. Our results suggest that disrupted premyelination is the major correlate with WMA rather than axonal pathology. Non-invasive DTI and tractography constitute an additional tool for the assessment of white matter injuries, as it could provide more adequate diagnostic information on brain microstructure in preterm neonates at term-equivalent age. / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Doctorat en sciences psychologiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Contexte. L’étiologie des comportements antisociaux est encore mal comprise. La population d’individus commettant ce type de comportements est hautement hétérogène, suggérant ainsi que plusieurs mécanismes biopsychosociaux pourraient augmenter ou réduire le risque de délinquance au cours du développement humain. Objectif. L’objectif principal de cette thèse est d’identifier ces mécanismes sous-jacents à la délinquance, par l’entremise de quatre méthodes scientifiques distinctes, mais complémentaires : les analyses de trajectoires développementales, l’activité cérébrale induite par une tâche, la connectivité cérébrale au repos ainsi que l’étude des lésions cérébrales. Méthodologie. Afin d’atteindre cet objectif, une première étude a été réalisée en réanalysant les données de l’Étude Longitudinale du Développement des Enfants du Québec (n=1309). Par l’entremise de modèles de trajectoires par classes latentes, cette étude visait à identifier des sous-groupes de jeunes présentant des trajectoires développementales de traits psychologiques (c.-à-d., l’insensibilité émotionnelle, les traits anxio-dépressifs, l’irritabilité et les traits d’hyperactivité/impulsivité) à risque de comportements antisociaux à l’enfance et l’adolescence. Par ailleurs, deux méta-analyses portant sur des études d’activation cérébrale (71 et 147 études) ont été réalisées afin d’identifier les principales altérations de l’activité cérébrale sous-jacent à différents domaines neurocognitifs, ainsi que leur similarité avec d’autres problématiques psychiatriques. De plus, une troisième méta-analyse (18 études) a été accomplie afin d’étudier si les individus antisociaux présentaient des déficits lors de la connectivité cérébrale au repos. De manière à combler les limites de la littérature sous-jacente à la connectivité cérébrale au repos des individus antisociaux, une étude transversale a été effectuée sur 1,416 enfants et adolescents issue Healthy Brain Network aux États-Unis. Outre l’objectif de valider les résultats de la méta-analyse précédente, cette étude a été conçue de manière à mieux comprendre le rôle de l’interaction entre des systèmes neurobiologiques dans l’explication des comportements antisociaux. Finalement, une récente revue de la littérature scientifique produite par des chercheurs américains a permis d’identifier 17 cas dans lesquels des lésions au cerveau étaient temporellement liés à l’émergence de comportements antisociaux. Grâce à une reconstruction des images de lesdites lésions, des analyses de coactivation méta- analytique ont été conduites afin de récréer les réseaux neurobiologiques altérés qui seraient possiblement à l’origine de de gestes délinquants. Résultats. Les résultats ont soutenu l’importance des traits d’insensibilité émotionnelle dans l’explication du risque de délinquance, et aussi montré que l’interaction développementale entre les traits psychologiques augmentait jusqu’à 10 fois le risque de comportements antisociaux à l’enfance. Sur une base neurobiologique, les résultats ont révélé que les personnes ayant commis des gestes délinquants rapporteraient d’importants déficits dans les régions cérébrales impliquées dans le contrôle cognitif, la réponse à une menace et les cognitions sociales. En comparaison avec le trouble du déficit de l’attention avec hyperactivité et les troubles anxieux et dépressifs, le trouble des conduites serait associé à un dysfonctionnement commun de régions cérébrales impliquées dans le contrôle des émotions et du système somato-moteur. Par ailleurs, les résultats indiquent que la population étudiée serait principalement caractérisée par une dysconnectivité fonctionnelle entre les réseaux socioaffectifse et attentionnels, mais aussi entre les systèmes somato-moteurs, attentionnels et ceux impliqués dans la détection de stimuli saillants. Finalement, les lésions cérébrales pourraient causer des comportements délinquants par l’entremise de trois mécanismes neurobiologiques, notamment par une défaillance du réseau de la récompense (lobe frontal), du réseau impliqué dans le traitement des émotions négatives (lobe temporal) ainsi que la reconnaissance émotionnelle faciale (amygdale). Conclusions. Les résultats des travaux présentés dans cette thèse soutiennent l’importance de mieux comprendre l’hétérogénéité de domaines neurocognitifs dans l’explication des comportements délinquants. D’une part, ceux-ci soulignent l’importance des systèmes neurobiologiques à valence négative (associés à l’anxiété et l’irritabilité), aux systèmes cognitifs (associés à l’hyperactivité/impulsivité et à l’inattention) ainsi qu’aux processus sociaux (associés à l’insensibilité émotionnelle). D’autre part, les résultats suggèrent un rôle limité des systèmes de récompense, mais un rôle prépondérant du système sensorimoteur (associé à l’action et au contrôle des mouvements). La présente thèse offre une perspective novatrice et exhaustive sur l’hétérogénéité neurocognitive sous-jacente à la délinquance. Or, la variabilité interindividuelle des systèmes neurobiologiques étudiés dans cette thèse reste à être identifiée, de manière à découvrir des cibles thérapeutiques prometteuses pour réduire le risque de délinquance. / Background. The etiology of antisocial behaviors remains largely misunderstood. Antisocial population is characterized as highly heterogeneous, therefore indicating that several biopsychosocial mechanisms may increase or reduce the risk for delinquency during human development. Aim. The principal aim of this thesis is to identify these mechanisms underlying delinquent behaviors through different yet complementary method: developmental trajectories, task-based brain activity, brain connectivity at rest as well as the study of brain lesions. Methodology. To do so, a first study was conducted by reanalyzing cohort data from the Quebec Longitudinal Study of Child Development (n=1,309). Latent growth curve models allowed to identify subgroups of children exhibiting developmental trajectories of psychological traits (i.e., callous-unemotional traits, anxio-depressive traits, irritability and hyperactivity/impulsivity) that are at risk for antisocial behaviors during childhood and adolescence. Also, two meta-analyses of neuroimaging studies (71 and 147 studies) were carried out to highlight main deficits in brain activity underlying distinct neurocognitive systems as well as their similarity with other psychiatric disorders. Moreover, a third meta-analysis (18 studies) is presented to better understand whether antisocial subjects may exhibit brain connectivity at rest. In order to overcome limitations of past studies examining resting-state functional connectivity, a cross-sectional study was performed on 1,416 children and adolescents derived from the Healthy Brain Network in the United States. Additionnally to examine reliability of meta-analytic findings, this study was conducted in order to better understand the role of the interaction between neurobiological systems in our understanding of antisocial behaviors. Finally, a recent literature review carried out by American researchers highlighted 17 cases during which focal brain lesions were temporally associated with emergence of antisocial behaviors. By reconstructing images of these brain lesions, meta-analytic coactivation modelling was conducted in order to recreate neurobiological systems which would possibly be the origins of delinquent acts. Results. The results observed in this thesis support the crucial role of callous- unemotional traits in our understanding of the risk for delinquency, but also suggest that the developmental interaction between psychological markers increases up to 10 times this risk. On a neurobiological ground, results revealed that individuals that have committed antisocial behaviors were mainly characterized by dysfunctions in brain regions involved in cognitive control, threat detection as well as social cognition. In comparison to attention-deficit/hyperactivity disorder and anxiety and depressive disorders, conduct disorder was similarly associated with dysfunction in regions related to emotion regulation and somatomotor functions. Moreover, the results suggest that antisocial population may be characterized by dysconnectivity between socio-affective and attentional processes and between somatomotor and attentional processes as well as those involved in salient detection mechanism. Finally, brain lesions may cause antisocial behaviors by three neurobiological mechanisms, notably by disrupting the reward network (frontal lesions), the network involved in negative emotion processing (temporal lesions) and the emotional face processing (amygdala lesions). Conclusions. The results of the work presented in this thesis support the importance of studying the heterogeneity in neurocognitive systems for our understanding of antisocial behaviors. On the one hand, these results highlight the role of neurobiological systems of negative valence (related to anxiety and irritability), cognitive systems (related to hyperactivity/impulsivity and inattention) and social cognition (related to callous-unemotional traits). On the other hand, the results underline the limited contribution of positive valence system, but a prominent role of sensorimotor system (related to action and motor control). The current thesis offers a novel and exhaustive perspective on the heterogeneity of neurocognitive systems underlying delinquent behaviors. The interindividual variability of these systems is yet to be unveiled in order to uncover promising targets for treatment in a hopeful aim to reduce risk for delinquency.

Jusqu’à tout récemment, la position des différents guides de prise en charge des adolescents ayant subi un traumatisme craniocérébral léger (TCCL) était de les consigner au repos complet suite à leur blessure jusqu’à ce qu’ils deviennent asymptomatiques pendant une période de 7 jours pour ensuite reprendre graduellement l’activité physique. Toutefois, ces lignes directrices sont à même de changer notamment puisque de nouvelles recherches tendent à démontrer que la restriction des activités en contexte de problèmes de santé peut contribuer directement à l’apparition de symptômes d’ordre psychologiques pouvant venir entraver la récupération. À ce propos, un panel d’experts s’est regroupé à Berlin en octobre 2016 afin d’émettre de nouvelles recommandations qui seront publiées en 2017. C’est donc dans l'optique d'évaluer l’influence de la quantité d’activité physique réalisée dans les 7 jours suivants le TCCL sur la sévérité des symptômes et la récupération des adolescents que ce projet prend forme. L’hypothèse posée par cette étude est qu’une plus grande quantité d’activités physiques dans les 7 jours suivants l’impact soit associée à une sévérité plus élevée de symptômes. Aussi, il était attendu qu’une faible quantité d’activité physique ait une meilleure influence sur la symptomatologie qu’une absence complète d’activité. Cinq adolescents, soit 3 filles et 2 garçons âgés entre 12 et 17 ans, ayant subi un TCCL lors de la pratique d’un sport ont été testés au cours de trois entrevues téléphoniques à 10-15 jours, 30 jours et 90 jours post-TCCL. Les résultats obtenus permettent de constater qu’un seul participant se distingue des autres quant à sa trajectoire de récupération alors qu’il présente une symptomatologie significativement plus élevée que les autres. Il apparaît que le mécanisme de la blessure ainsi que le portrait symptomatologique plus important en phase aiguë chez ce participant ont pu influencer négativement le temps de récupération. De plus, il présente une symptomatologie dépressive et anxieuse importante ayant probablement influencé négativement son rétablissement. Enfin, ce participant n’a pas respecté de période initiale de repos suite à la survenue de sa blessure avant de reprendre une activité physique légère. Les résultats de la présente étude sont discutés de façon plus large en tenant compte des données de la littérature actuelle. Les informations soulevées permettent de croire qu’il est important en clinique de veiller à ce qu’une période initiale de quelques jours de repos soit respectée et de tenir compte de la santé mentale du patient pour déterminer sa trajectoire de récupération et orienter les interventions. Néanmoins, des études additionnelles demeurent nécessaires afin de déterminer la durée et la nature exacte du repos à recommander afin d’élaborer des protocoles de prise en charge présentant un meilleur équilibre entre repos et activité physique. / Until recently, the position of the various guides for the management of mild traumatic brain injury (MTBI) in adolescents was to record them at full rest following their injury until they become asymptomatic for a period of 7 days and then gradually resume physical activity. However, these guidelines are in a position to change in particular as new research tends to show that restricting activities in the context of health problems can directly contribute to the development of psychological symptoms that may impede recovery. In this regard, a panel of experts gathered in Berlin in October 2016 to issue new recommendations to be published in 2017. It is therefore with a view to assessing the influence of the quantity of physical activity carried out within 7 days following TCCL on the severity of the symptoms and recovery of the adolescents that this project takes shape. The hypothesis posed by this study is that a greater amount of physical activity within 7 days after the impact is associated with a higher severity of symptoms. Also, it was expected that a small amount of physical activity had a better influence on the symptomatology than a complete absence of activity. Five teenagers, three girls and two boys aged 12 to 17 years old, who underwent a MTBI while playing a sport were tested in three telephone interviews at 10-15 days, 30 days and 90 days post- MTBI. The results obtained show that only one participant distinguishes himself from the others in his recovery trajectory while he has a significantly higher symptomatology than the others. It appears that the injury mechanism as well as the high severity level of the symptoms in the acute phase may have a negative influence on recovery time. In addition, he has an important depressive and anxious symptomatology that has probably had a negative impact on his recovery. Finally, this participant did not respect an initial period of rest following the occurrence of his injury before returning to a light physical activity. The results of this study are discussed in greater detail taking into account data from the current literature. The information gathered suggests that it is important in the clinic to ensure that an initial period of a few days of rest is respected and that the mental health of the patient is taken into account in determining its recovery trajectory and guiding interventions. Nevertheless, additional studies are still needed to determine the duration and exact nature of the rest to recommend in order to develop management protocols with a better balance between rest and physical activity.