Cette thèse a pour objectif l’investigation du circuit des récompenses, sur les plans comportementaux et neuronaux, chez des adolescents à risque parental élevé de dépression majeure et de trouble bipolaire, en comparaison à des jeunes à risque parental peu élevé. Plus précisément, le but est d’identifier des marqueurs comportementaux et neuronaux du risque de développer une dépression majeure ou un trouble bipolaire, afin d’être en mesure de détecter et de prévenir ces troubles le plus tôt possible pour éviter, ou du moins retarder, leur émergence. Pour ce faire, nous avons réalisé deux études, présentées ici dans deux articles empiriques. Dans le premier article, le fonctionnement comportemental et neuronal du circuit des récompenses a été investigué au moyen d’une tâche d’anticipation et d’obtention de gains et de pertes monétaires, chez des adolescents à risque parental de dépression majeure (i.e., jeunes asymptomatiques dont un des parents souffre de dépression majeure), des adolescents à risque parental de trouble bipolaire (i.e., jeunes asymptomatiques dont un des parents souffre de trouble bipolaire) et des adolescents contrôles (i.e., jeunes asymptomatiques dont les deux parents sont en bonne santé mentale). Au niveau comportemental, les résultats ont révélé une meilleure performance chez les jeunes à risque de dépression majeure lorsqu’ils devaient éviter d’obtenir des pertes monétaires de magnitude variée (0,20$, 1$ ou 5$), ainsi qu’une meilleure performance chez les jeunes à risque de trouble bipolaire sur les essais impliquant d’éviter des pertes monétaires de magnitude nulle (0$). Au niveau neuronal, les jeunes à risque de dépression majeure démontraient une diminution de l’activation du cortex préfrontal dorsolatéral lors de l’anticipation de potentielles pertes monétaires de magnitude variée, tandis que les jeunes à risque de trouble bipolaire démontraient une diminution de l’activation du cortex préfrontal dorsolatéral lors de l’anticipation de potentielles pertes monétaires de magnitude nulle. De plus, les jeunes à risque de dépression majeure tendaient à démontrer une augmentation de l’activité du cortex orbitofrontal durant l’évitement réussi de pertes monétaires, tandis que les jeunes à risque de trouble bipolaire tendaient à démontrer une augmentation de l’activité du cortex orbitofrontal lors de l’obtention de pertes monétaires. Dans le deuxième article, l’intégrité structurelle des régions fronto-limbiques a été investiguée, au moyen de mesures du volume, de l’épaisseur corticale et de la superficie corticale. Les résultats ont mis en évidence, chez les jeunes à risque de trouble bipolaire, un volume plus élevé du cortex préfrontal dorsolatéral, par rapport aux jeunes à risque de dépression majeure et contrôles. De plus, les jeunes à risque de trouble bipolaire présentaient un volume plus élevé du cortex cingulaire postérieur, en comparaison aux jeunes à risque de dépression majeure. Enfin, une diminution de l’épaisseur corticale du cortex orbitofrontal et du gyrus frontal moyen a été observée chez les adolescents à risque de trouble bipolaire, en comparaison au groupe contrôle. L’ensemble de ces résultats démontre ainsi l’existence de particularités comportementales et d’altérations neuronales sur les plans fonctionnel et structurel, chez des jeunes à risque élevé de troubles de l’humeur, et ce, avant même l’émergence des premiers symptômes thymiques. Plus particulièrement, ces caractéristiques pourraient constituer des marqueurs du risque de développer un trouble de l’humeur. Par conséquent, ces marqueurs pourraient aider à mieux identifier les jeunes qui sont le plus à risque de développer un trouble de l’humeur, et ainsi permettre la mise en place précoce de stratégies préventives adaptées, afin d’éviter des trajectoires développementales psychopathologiques. / This thesis aims to investigate the behavioral and neural reward circuitry, in youths at high parental risk for major depressive and bipolar disorder, in comparison to youths at low parental risk for mood disorders. More specifically, the goal is to identify behavioral and neural markers of the risk to develop a major depressive or a bipolar disorder in order to early detect and prevent these disorders, and ultimately to avoid, or at least delay, their emergence. To do so, we conducted two experiments, presented herein in two empirical articles. In the first article, behavioral and neuronal reward circuitry were investigated in youths at high parental risk for major depressive disorder (i.e, asymptomatic youths which one of the parents is suffering from major depression), youths at high parental risk for bipolar disorder (i.e, asymptomatic youths which one of the parents is suffering from bipolar disorder) and control youths (i.e, asymptomatic youths from mentally healthy parents). Therefore, we used a monetary incentive delay task allowing the assessment of monetary gain and loss anticipation and outcome. Behaviorally, results revealed a better performance in youths at risk for major depressive disorder on trials involving potential losses of various magnitude (0,20$, 1$ or 5$), as well as a better performance in youths at risk for bipolar disorder on trials involving potential null losses (0$). Regarding imaging data, youths at risk for major depressive disorder demonstrated a reduced activity in the dorsolateral prefrontal cortex during the anticipation of potential monetary losses of various magnitude, while youths at risk for bipolar disorder showed a reduced activity in the dorsolateral prefrontal cortex during the anticipation of potential null losses. Moreover, youths at risk for major depressive disorder tended to have an increased activity in the orbitofrontal cortex during successful avoidance of monetary losses, while youths at risk for bipolar disorder tended to demonstrate an increased activity in the orbitofrontal cortex during feedback of monetary losses. In the second article, structural integrity of fronto-limbic regions was investigated, through volumetric, cortical thickness and surface area measures. Results have highlighted, in youths at risk for bipolar disorder, an increased volume in the dorsolateral prefrontal cortex, compared to both youths at risk for major depressive disorder and controls. Moreover, youths at risk for bipolar disorder showed an increased volume in the posterior cingulate cortex, in comparison to youths at risk for major depressive disorder. Finally, a reduced thickness in the orbitofrontal cortex and middle frontal gyrus were observed in youths at risk for bipolar disorder, in comparison to control youths. Taken together, these results demonstrate the existence of behavioral particularities, and neuronal alterations regarding functional and structural data, in youths at high risk for mood disorders, and this, even before the emergence of the first mood symptoms. More specifically, these characteristics might constitute markers of the risk to develop a mood disorder. Consequently, these markers could help to better identify youths who are most at risk to develop a mood disorder, and thus allow the early implementation of adapted preventive strategies to avoid psychopathological developmental trajectories.

3D printing applications have achieved increased success as an additive manufacturing (AM) process. Micro-structure of mechanical/biological materials present design challenges owing to the resolution of 3D printers and material properties/composition. Biological materials are complex in structure and composition. Efforts have been made by 3D printer manufacturers to provide materials with varying physical, mechanical and chemical properties, to handle simple to complex applications. As 3D printing is finding more medical applications, we expect future uses in areas such as hip replacement - where smoothness of the femoral head is important to reduce friction that can cause a lot of pain to a patient. The issue of print resolution plays a vital role due to staircase effect. In some practical applications where 3D printing is intended to produce replacement parts with joints with movable parts, low resolution printing results in fused joints when the joint clearance is intended to be very small. Various 3D printers are capable of print resolutions of up to 600dpi (dots per inch) as quoted in their datasheets. Although the above quoted level of detail can satisfy the micro-structure needs of a large set of biological/mechanical models under investigation, it is important to include the ability of a 3D slicing application to check that the printer can properly produce the feature with the smallest detail in a model. A way to perform this check would be the physical measurement of printed parts and comparison to expected results. Our work includes a method for using ray casting to detect features in the 3D CAD models whose sizes are below the minimum allowed by the printer resolution. The resolution validation method is tested using a few simple and complex 3D models. Our proposed method serves two purposes: (a) to assist CAD model designers in developing models whose printability is assured. This is achieved by warning or preventing the designer when they are about to perform shape operations that will lead to regions/features with sizes lower than that of the printer resolution; (b) to validate slicing outputs before generation of G-Codes to identify regions/features with sizes lower than the printer resolution.