L'une des capacités humaines fondamentales est la capacité d'interpréter des symboles. Malgré plusieurs décennies de travaux en neuropsychologique et neuroimagerie sur le substrat cognitif et neuronal des représentations sémantiques, de nombreuses questions restent sans réponse. Les présents travaux de thèse tentent de démêler l'un de ces mystères: les substrats neuronaux des différentes composantes du mot sont-ils dissociables? Ce travail comporte deux composantes principales : l'une théorique et l'autre empirique. Dans la première partie, nous passons en revue les différentes positions théoriques concernant les corrélats cognitifs et neuraux des représentations sémantiques. De plus, nous proposons une distinction opérationnelle entre les dimensions moto-perceptives (c'est-à-dire les attributs des objets auxquels les mots se réfèrent perçus par les sens) et conceptuelles (c'est-à-dire l'information construite par l'intégration des multiples caractéristiques perceptives). Dans la deuxième partie, nous présentons les résultats des études menées afin d'étudier l'automaticité de la récupération, l'organisation topographique et la dynamique temporelle des dimensions moto-perceptives et conceptuelles de la signification des mots. Tout en contribuant à notre compréhension de la manière dont le sens des mots est codé dans le cerveau, les travaux présentés dans cette thèse ont des implications méthodologiques et théoriques importantes. En particulier, ils soulignent l'importance d'une intégration fructueuse entre les théories cognitives et les méthodes statistiques avancées afin d'éclairer les mystères entourant les représentations sémantiques. / One of the core human abilities is that of interpreting symbols. Notwithstanding decades of neuropsychological and neuroimaging work on the cognitive and neural substrate of semantic representations, many questions are left unanswered. The research in this dissertation attempts to unravel one of them: are the neural substrates of different components of concrete word meaning dissociated? In the first part, I review the different theoretical positions and empirical findings on the cognitive and neural correlates of semantic representations. Crucially, I propose an operational distinction between motor-perceptual dimensions (i.e., those attributes of the objects referred to by the words that are perceived through the senses) and conceptual ones (i.e., the information that is built via a complex integration of multiple perceptual features). In the second part, I present the results of the studies I conducted in order to investigate the automaticity of retrieval, topographical organization, and temporal dynamics of motor-perceptual and conceptual dimensions of word meaning. The results suggest that the neural substrates of different components of symbol meaning can be dissociated in terms of localization and of the feature of the signal encoding them, while sharing a similar temporal evolution.

Dans cette thèse, nous discutons et proposons un certains nombre de méthodes pour l'analyse de données d'IRM -imagerie par résonance magnétique- fonctionnelle. L'IRM fonctionnelle est une modalité récente de l'exploration du cerveau: elle produit des séquences d'images reflétant l'activité métabolique locale, celle-ci reflétant l'activité neuronale. Nous nous intéressons tout d'abord à la modélisation des séries temporelles obtenues pour chaque voxel séparément, en faisant appel aux techniques de prédiction linéaire et au calcul de l'information des processus modélisés. Nous étudions ensuite différentes généralisations multivariées de ce modèle. Après avoir rappelé et discuté certaines techniques classiques (analyse en composantes indépendantes, regroupement), nous proposons successivement une approche linéaire fondée sur la théorie des systèmes à état et une approche non-linéaire fondée sur les décompositions à noyau. Le but commun de ces méthodes -qui peuvent se compléter- est de proposer des décompositions qui préservent au mieux la dynamique des données. Nous introduisons ensuite une approche nouvelle par réduction de la dimension des données; cette approche offre une représentation plus structurée et relativement agréable à visualiser. Nous montrons ses avantages par rapport aux techniques linéaires classiques. Enfin, nous décrivons une méthodologie d'analyse qui synthétise une grande partie de ce travail, et repose sur des hypothèses très souples. Nos résultats offrent ainsi une description globale des processus dynamiques qui sont mis en image lors des expériences d'IRM fonctionnelle.

Le contrôle cognitif est défini comme l'ensemble des processus guidant la sélection de nos actions en fonction de nos buts et des événements externes. Ce travail étudie les bases neurales du contrôle cognitif chez l'humain au moyen de l'imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf). Dans une première étude, nous montrons qu'il existe trois niveaux hiérarchiques du contrôle cognitif : le contrôle sensoriel, exercé par le cortex prémoteur, sélectionne les actions en fonction des stimuli ; le contrôle contextuel, exercé par le cortex préfrontal latéral (CPFL) postérieur, sélectionne les associations sensorimotrices (les tâches) en fonction du contexte immédiat des stimuli ; le contrôle épisodique, exercé par le CPFL antérieur, sélectionne les tâches et les réponses en fonction des événements passés. Dans une deuxième étude, nous montrons que les contrôles sensoriel, contextuel et épisodique interviennent également dans la sélection préparatoire des actions, et engagent alors respectivement les mêmes régions qui sont engagées au moment de l'exécution. Dans une troisième étude, nous montrons que chaque région du cortex frontal latéral possède une homologue fonctionnelle dans le cortex pariétal. La réciproque n'est toutefois pas vérifiée : nous révélons une région pariétale spécifique qui serait impliquée dans le calcul, et non dans la sélection des réponses possibles associées aux stimuli perçus. En outre, alors que les régions frontales présentent une organisation hiérarchique, les régions pariétales présentent une architecture parallèle. Nos résultats expérimentaux supportent ainsi un modèle global de l'organisation du contrôle cognitif dans le cortex cérébral.

La stimulation magnétique transcrânienne (TMS) est une technique de stimulation corticale non-invasive.Depuis son apparition au milieu des années 1980, les évolutions technologiques qu’elle a connues ontconsidérablement amélioré sa fiabilité, sa précision ainsi que sa reproductibilité. Ces progrès ont favorisél’émergence d’un grand nombre d’applications, tant dans le domaine de la recherche fondamentale enneurosciences cognitives que dans celui de la recherche clinique. Cette thèse a pour objectif d’étudierles apports méthodologiques et fondamentaux de la TMS robotisée, dernière avancée technologique dudomaine. Grâce à un placement et un suivi automatisés de la bobine de stimulation, la TMS robotiséeouvre en effet la voie à l’automatisation des protocoles, ainsi qu’à l’élaboration de nouvelles approchesen neuroimagerie fonctionnelle. Les deux premières études de ce travail abordent ce premier point, enproposant le développement de deux outils nécessaires à l’automatisation du paramétrage des protocolesde TMS : CortExTool et AutoHS. CortExTool est une boîte à outils qui permet l’analyse automatisée dessignaux électromyographiques évalués durant le paramétrage, et AutoHS un modèle bayésien assurantune recherche automatique du point chaud moteur, étape essentielle de la procédure. Testée sur donnéesvirtuelles et comparée expérimentalement à la pratique manuelle d’experts sur 19 volontaires sains, laprocédure automatisée proposée ici apparaît au moins aussi fiable, tout en étant plus rapide et repro-ductible. La troisième et dernière étude de cette thèse s’attache quant à elle aux apports fondamentauxpossibles de cette technologie. Elle propose un protocole qui permet la cartographie extensive des ré-ponses électroencéphalographiques évoquées par la TMS sur 18 aires corticales réparties sur l’ensembledu néocortex. Appliquée sur 22 volontaires sains, l’analyse des propriétés dynamiques de ces réponses faitapparaître des spécificités régionales ainsi que des réseaux corticaux partageant des propriétés communes.Celles-ci étant liées aux caractéristiques cytoarchitecturales des aires stimulées, nos résultats apportent lapreuve de concept pour la cytoarchitectonie fonctionnelle, qui pourrait aboutir à une nouvelle méthodede parcellisation in vivo du cortex chez l’Homme. L’ensemble des résultats de cette thèse confirme l’intérêtde la robotisation de cette technique, qui pourrait à terme faciliter la mise en œuvre des protocoles par lescentres cliniques, et amener de nouveaux outils d’exploration fonctionnelle pour un meilleur diagnosticdes pathologies psychiatriques et neurologiques. / Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is a non invasive cortical stimulation tool. Major technologicalevolution has continuously increased the spatial reliability and reproducibility of TMS since its beginningin the middle of the 80’s, by minimizing the influence of human and experimental factors. Therefore, TMSestablished itself as a powerful technique for probing and treating the human brain. The aim of this thesisis to study the methodological and basics contribution of robotized TMS, as being the last technologicaladvance to date. By means of the automatic handling of the TMS coil, robotized TMS opens new avenues forthe automation of stimulation protocol, and to new approaches in functional neuroimaging. The two firststudies of this work aim at developing two tools that are still needed to achieve the automation of set-upprocedures of TMS protocols : CortExTool and AutoHS. CortExTool is a toolbox allowing the automaticanalysis of electromyographic signals, while AutoHS is a Bayesian model aiming at automatically finding themotor hotspot, which are two critical ingredients used during such procedures. We validated our automaticset-up procedure on both virtual and real data, during an experimental comparison against manual set-upprocedures on 19 healthy volunteers. Results showed that the automatic procedure was at least as reliableas the manual one, while being faster and more reproducible. The third and last study of this thesis aimed atexploring new basics approaches offered by this technology. We developed a protocol allowing the extensivemapping of evoked electroencephalographic responses on 18 cortical targets covering the whole neocortex,and tested it on 22 healthy volunteers. The analysis of the dynamical properties of these responses revealedregional specificities as well as cortical networks sharing similar properties. Our results provide the proofof concept of functional cytoarchitectonics, that would guide the parcellation of the human cortex in vivobased on its intrinsic responses to local perturbations. The results of this thesis are promising regarding thenew possibilities offered by robotized TMS. Its use could decrease the experimental variability, facilitatethe handling of TMS protocols used for research and clinical routine, and finally offer new functionalexploration approaches that could allow a better diagnosis of psychiatric and neurological pathologies.

Depuis des années, l’imagerie TEP des récepteurs 5-HT1A a permis une compréhension accrue du rôle physiopathologique de ces récepteurs. Toutefois les radiotraceurs actuels ne permettent pas d’évaluer le couplage entre récepteurs 5-HT1A et protéines G, susceptible d’être altéré au cours de pathologies. Les travaux effectués au cours de cette thèse visent à promouvoir l’utilisation de techniques d’imagerie translationnelles pour explorer le couplage des récepteurs 5-HT1A in vivo. La première partie a consisté à évaluer un agoniste des récepteurs 5-HT1A, le F13640, comme potentiel radiotraceur TEP. L’ensemble des résultats suggère que le [18F]F13640 est spécifique des récepteurs 5-HT1A couplés, avec des propriétés inédites par rapport aux radiotraceurs classiques.La deuxième partie a consisté à évaluer l’intérêt de l’imagerie des récepteurs 5-HT1A couplés. Les variations de densité de récepteurs couplés et totaux ont été comparées en autoradiographie postmortem au cours de la maladie d’Alzheimer. La fixation du [18F]F13640 dans l’hippocampe est diminuée dès les premiers stades, tandis que la fixation du [18F]MPPF n’est réduite qu’aux stades avancés. Ces observations démontrent la complémentarité entre traceurs agonistes et antagonistes des récepteurs 5-HT1A en imagerie TEP.La dernière partie s’est focalisée sur le concept d’agonisme biaisé, impliquant la possibilité de cibler différentes populations de récepteurs 5-HT1A en fonction de leur couplage aux protéines G. Le F13640 a été comparé au F15599 à doses pharmacologiques en imagerie TEP et en IRMf. Chez le rat, ces deux agonistes produisent des réponses hémodynamiques et métaboliques différentes. Chez le chat, ils diffèrent également en termes d’occupation des récepteurs et de réponse hémodynamique conséquente. L’ensemble des données est en faveur d’une stimulation préférentielle des récepteurs postsynaptiques par le F15599 par rapport aux autorécepteurs, contrairement au F13640 / Since the 1990s, PET imaging of 5-HT1A receptors has led to an increased understanding of the pathophysiological role of these receptors. However, the coupling between 5-HT1A receptors and G-proteins, which may be altered during pathologies, cannot be explored using current radiotracers. The work carried out in this thesis aims to promote the use of translational imaging techniques to explore the coupling of 5-HT1A receptors in vivo. In the first part, we evaluated the 5-HT1A receptor agonist F13640 as a PET radiotracer candidate. Taken together, the results suggest that [18F]F13640 binds specifically to coupled 5-HT1A receptors and displays novel properties and distribution pattern compared to classical 5-HT1A radiotracers. The second part was a proof-of-concept study regarding the interest of coupled 5-HT1A receptors imaging. Densities of coupled and total receptors were compared in postmortem autoradiography during Alzheimer’s disease. [18F]F13640 binding in hippocampus was decreased in the early stages, whereas [18F]MPPF binding was reduced in the advanced stages only. These results confirm the complementarity between 5-HT1A receptor agonists and antagonist tracers in PET imaging.In the last part we focused on the concept of biased agonism, which implies the possibility of targeting different populations of 5-HT1A receptors depending on their coupling with G-proteins. F13640 and F15599 were compared at pharmacological doses using PET and fMRI imaging. The two agonists produce different hemodynamic and metabolic responses in rat brain. They also differ in cat brain in terms of receptor occupancy and subsequent hemodynamic responses. Taken together, the results are consistent with a preferential stimulation of postsynaptic receptors over autoreceptors for F15599, in contrast with F13640

Le développement de nouveaux médicaments, la validation et la standardisation des marqueurs de neuroimagerie et biochimie de la Maladie d'Alzheimer (MA) seront les principaux objectifs de la recherche de cette maladie dans les années à venir. La présente thèse vise à aborder ces questions cruciales. La première partie de la thèse fait le point sur l’application correcte des Procédures Opérationelles Standards (SOPs) pour l'acquisition de protocoles de neuroimagerie structurelle et l’application des marqueurs de neuroimagerie cérébrale dans 10 cliniques italiennes spécialisées dans les troubles de la mémoire. La deuxième partie traite de l'application de plusieurs marqueurs de neuroimagerie structurelle et fonctionnelle dans le cadre des études cliniques sur des patients ayant des troubles précoces de la maladie d'Alzheimer. Les résultats ont révélé que la mise en oeuvre des SOPs pour l’acquisition des séquences d’imagerie par résonance magnétique (IRM), au niveau multicentrique, réduit la variance des mesures des marqueurs de neuroimagerie détectée par différents scanners. En outre, les résultats de la deuxième partie de la thèse ont montré un impact significatif des thérapies anticholinestérasiques pour réduire l'atrophie de l'hippocampe, l'amincissement cortical ainsi que une augmentation de l'activation de zones du cerveau liées à l'IRM fonctionnelle chez des patients ayant des troubles précoces de la MA. Ces résultats prometteurs confirment l'hypothèse que les marqueurs de neuroimagerie structurelle et fonctionnelle appliqués avec SOPs pourraient être utilisés comme critère d'évaluation substitutif dans les études cliniques pour les patients ayant des troubles précoces de la maladie d'Alzheimer. / The development of new drugs and the validation and standardization of neuroimaging and biological markers for Alzheimer’s Disease (AD) clinical treatment trials is expected to be one of the major goals of AD research in the upcoming years. The present thesis aims to adress these critical issues. The first part of the thesis is focused on the proper application of Standard Operating Procedures (SOPs) for the structural neuroimaging protocols of acquisition and the implementation of neuroimaging markers in 10 Italian Memory Clinics. The second part of the thesis deals with the application of several structural and functional neuroimaging markers in the context of clinical trials investigation in mild cognitive impairment individuals. Results revealed that the implementation of SOPs at multicentre level reduces the variance of neuroimaging markers measurement detected by different scanners. Moreover, results from the employment of neuroimaging markers in pre-dementia trials in mild cognitive impairment individuals showed a significant impact of anticholinesterase therapies in reducing the hippocampal rate of atrophy, the cortical thinning as well as in increasing the activation of brain areas related to functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) face and location macthing tasks. These promising results support the hypothesis that structural and functional neuroimaging markers applied in a standardized manner migh be utilized as candidate surrogate outcomes in future pre-dementia trials for AD.

On estime que 5 % de la population dans le monde souffre d’une perte auditive handicapante, dont 34 millions d’enfants. Ce déficit perceptif, lorsqu’il survient dès la naissance ou lors des premières années de vie, a de multiples répercussions sur le développement cérébral et neurocognitif. La réorganisation cérébrale ayant cours dans le cerveau des individus privés de l’audition précocement constitue un sujet d’étude très prisé par la communauté scientifique, mais pour laquelle de nombreuses questions restent en suspens. Ainsi, les articles qui composent cette thèse ont pour objectif principal d’améliorer nos connaissances portant sur les mécanismes de réorganisation cérébrale, tant au niveau fonctionnel que structurel afin de mieux comprendre leur implication comportementale chez les individus sourds. Pour ce faire, nous avons souhaité investiguer, par le biais de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, quel était le lien entre les activations cérébrales et les performances comportementales lors d’une tâche portant sur les mouvements biologiques chez des adultes sourds congénitaux, en comparaison à des pairs neurotypiques. L’article 1 révèle que les individus sourds présentent une sensibilité accrue à la reconnaissance du mouvement biologique, et notamment des emblèmes, en comparaison à des individus neurotypique. De plus, cette spécificité comportementale observée uniquement chez les individus sourds, s’accompagne d’un recrutement extensif des régions comprises dans le gyrus temporal supérieur, et tout particulièrement le cortex auditif primaire ainsi que le planum temporale. Nos résultats supportent la présence d’une réorganisation intermodale qui s’exprime par le recrutement cérébral des régions auditives lors de stimulations visuelles complexes, entraînant une amélioration de la reconnaissance des mouvements biologiques chez les adultes sourds. Par la suite, nous avons souhaité préciser les mécanismes de réorganisation cérébrale de type structurel. En raison de l’hétérogénéité des résultats rapportés précédemment dans la littérature à propos des changements de matière grise et de matière blanche chez les enfants, les adolescents et les adultes sourds privés de l’audition précocement, la réalisation d’une revue systématique a permis de répertorier l’ensemble des changements structurels obtenus par le biais de diverses techniques d’analyse en imagerie par résonance magnétique. L’article 2 de la présente thèse offre une généralisation des altérations structurelles et intègre une visée clinique à la compréhension de ces changements anatomiques et notamment leur impact sur le développement langagier et neurocognitif. Mis ensemble, ces résultats contribuent à une meilleure appréciation des changements cérébraux à la suite d’une privation précoce de l’audition. En outre, ils offrent une perspective développementale à ces changements par la description de comportements adaptatifs à la situation de handicap auditif, ainsi que du profil neurocognitif de ces individus, dans le but d’apporter de nouvelles pistes aux stratégies de restauration de l’audition et du langage. / It is estimated that 5% of the world’s population suffers from a disabling hearing loss, including 34 million children. This sensory deficit, when it occurs at birth or in the first years of life, has multiple repercussions on the brain and neurocognitive development. The brain reorganization taking place in the brain of early-deaf individuals is an area of research highly valued by the scientific community but for which many questions remain unanswered. Thus, the main objective of the articles in this thesis is to improve our knowledge of brain reorganization mechanisms, both at the functional and structural levels, in deaf individuals. This will allow a better understanding of their impact on the behavioural adaptations of deaf individuals. To do this, we investigated, through functional magnetic resonance imaging, the relationship between brain activation and behavioural performance in a task involving biological motions in early-deaf adults, compared to hearing peers. Article 1 reveals that deaf individuals are more sensitive to the recognition of biological motion, including emblems, than hearing individuals. In addition, this behavioural specificity, observed only in deaf individuals, is accompanied by extensive recruitment of the regions included in the superior temporal gyrus, such as the primary auditory cortex but more particularly, the planum temporale. Our results support the presence of intermodal reorganization, which is expressed by brain recruitment of auditory regions during complex visual stimuli, leading to improved recognition of the biological motion in early deaf adults. On the other hand, we wanted to specify the mechanisms of structural brain reorganization. Due to the heterogeneity of the results previously reported in the literature on changes in grey matter and white matter in early-deaf children, adolescents, and adults, the completion of a systematic review identified all the structural changes obtained through various magnetic resonance imaging analysis techniques. The second article of this thesis offers a generalization of structural alterations. It also integrates a clinical frame to the understanding of these anatomical changes to optimize the language and neurocognitive development of these individuals. Together, these results contribute to a better appreciation of brain changes following an early hearing loss at both the functional and structural levels. Besides, they offer a developmental perspective to these changes by describing adaptive behaviours and the neurocognitive profile of these individuals, with providing new insights into hearing and language restoration strategies.

Lors du vieillissement sain, et malgré une augmentation de la fréquence d’apparition du manque du mot, les personnes âgées manifestent une préservation des performances de dénomination orale d’objets (DO), suggérant la mise en place de stratégies efficaces de récupération et de sélection de l’information lexicale. Dans ce travail de thèse, nous avons utilisé une approche méthodologique multimodale afin d’évaluer la nature de ces stratégies. Nous nous sommes plus spécifiquement intéressés aux mécanismes de réorganisation cérébrale ainsi qu’aux activités sociales comme facteur de réserve cognitive. Ce travail de thèse se décompose en cinq études et aborde une perspective homogène (effet de l’âge) et hétérogène (effet des performances) du vieillissement. Nos résultats mettent en évidence l’existence de différents mécanismes de compensation associés au vieillissement sain. Tout d’abord, nous observons que les personnes âgées sont plus lentes que les jeunes adultes lors de la DO, mais obtiennent un taux de précision similaire. D’après la perspective homogène, le maintien des performances de DO s’expliquerait par le recrutement d’une stratégie de nature sémantique. Au niveau cérébral, nous observons une augmentation de l’asymétrie intra-hémisphérique gauche des régions temporo-pariétales chez les personnes âgées, ainsi qu’un transfert de la connectivité normalement observée du gyrus frontal inférieur (GFI) gauche avec le gyrus temporal latéral au gyrus temporal médial gauche. D’après la perspective hétérogène, le maintien des performances de DO s’expliquerait par l’utilisation d’une stratégie de nature exécutive, reflétée par une réduction de l’asymétrie inter-hémisphérique frontale chez les personnes âgées dont les temps de réponse de DO sont courts. Par ailleurs, nous proposons que l’encodage lexico-phonologique module également le taux de précision de DO, via la connectivité effective entre le GFI gauche et le gyrus temporal supérieur gauche. Enfin, nous observons une relation significative entre la fréquence de participation aux activités sociales, notamment collectives, et les performances de DO. Cette relation est partiellement médiée au niveau cérébral par l’activité du gyrus frontal supérieur médian gauche, via un mécanisme de réserve neurale. Sur la base de nos résultats, nous proposons un modèle neurocognitif des stratégies de récupération et de sélection de l’information lexicale, utilisant une approche multimodale et plurifactorielle du vieillissement sain. / Despite increased difficulties to find words in the daily life, older adults show preserved object naming performances when compared to younger ones. This suggests a supplementary recruitment of compensatory strategies in order to retrieve and select words. In this research work, we have used a multimodal methodological approach to evaluate the nature of these strategies, by using an object naming task. Specifically, we have evaluated these strategies in terms of mechanisms of cerebral reorganization. We were also interested to know how these strategies are modulated by the frequency of social activities, considered as a factor of cognitive reserve. This thesis work is composed of five studies performed under a homogeneous (effect of age) and a heterogeneous (effect of performance) perspective. Based on results, we suggest that aging is associated with multiple compensatory mechanisms to maintain a correct level of performance. Specifically, according to the homogeneous perspective, we consider that preserved object naming performances in older adults might be explained by the use of a semantic strategy. Indeed, in older compared to younger adults and at a cerebral level, we observed increased left hemispheric asymmetry with significant recruitment of the temporo-parietal regions. In addition, the inferior frontal gyrus (IFG) that is connected to the lateral temporal cortex in younger adults, seems to “switch” its connectivity toward the left medial temporal gyrus in older adults. In addition, according to the heterogeneous perspective, preserved object naming performances in older adults can be also explained by the use of an executive strategy, reflected by reduced inter-hemispheric asymmetry of frontal regions, specifically in more performant older adults (with shorter response latencies). Furthermore, we suggest that lexico-phonological processes mediate naming accuracy as reflected by the increased connectivity from the left IFG to the left superior temporal gyrus. A final result that we report in this work indicates that the frequency of participation to group social activities correlates to naming performance in older adults. This relation is partially mediated by the left superior medial frontal gyrus and is assimilated to a neural reserve mechanism. Overall, based on our findings, we propose a neurocognitive model of lexical retrieval and selection strategies in normal aging, based on a multimodal dataset and a multifactorial approach.

Introduction : La narcolepsie et l'hypersomnie idiopathique sont des troubles d'hypersomnie centrale peu compris, caractérisés par une somnolence diurne excessive causant des perturbations majeures au niveau du fonctionnement diurne et de la qualité de vie. Bien que certains aspects cliniques soient propres à chaque condition, plusieurs caractéristiques se chevauchent et ces dernières demeurent très difficile à diagnostiquer adéquatement. Le manque de distinction entre les troubles d'hypersomnolence centrale est extrêmement problématique, limitant la compréhension des mécanismes physiopathologiques sous- jacents. Objectif : À l'aide de la morphométrie cérébrale, l'objectif de l'étude est d'établir des différences anatomiques (c.-à-d., épaisseur corticale, volume sous-cortical) entre la narcolepsie avec cataplexie (NT1), la narcolepsie sans cataplexie (NT2), l'hypersomnie idiopathique (HI) et des participants en santé contrôles dans diverses régions du cerveau qui sont fonctionnellement liées au sommeil et au maintien de l'éveil. Méthodes : Une séquence d’acquisition d’images IRM anatomiques pondérées en T1 fut acquise sur 15 patients NT1, 15 NT2, 15 HI et 15 participants contrôles en santé (n = 60). Les images anatomiques furent traitées avec la suite logicielle FreeSurfer (FreeSurfer version 6.0.1) afin d'obtenir des mesures d'épaisseur corticale et de volume sous-cortical. Les mesures morphométriques obtenus pour différentes régions furent comparées entre les groupes par ANOVAs, ajustées pour l'âge. Résultats : Les résultats ont démontré une réduction volumétrique de la matière grise dans plusieurs structures sous-corticales associées au sommeil et au maintien de l'éveil dont l'hypothalamus et l'amygdale pour les patients NT1 et les patients NT2, comparés aux participants contrôles en santé. Les patients HI quant à eux n'ont pas démontré de différence volumétrique au niveau de l'hypothalamus comparativement aux participants contrôles, mais plutôt une diminution du volume de l'amygdale et du noyau accumbens, des structures associées à un réseau fonctionnel modulant la vigilance. Aucune différence significative d'épaisseur corticale n'a été retrouvée entre les groupes. Conclusion : Les résultats montrent des changements neuroanatomiques distincts entre les patients NT1 et HI, suggérant des mécanismes physiopathologiques différents et soulignent le phénotype hétérogène des patients NT2. / Introduction : Narcolepsy and idiopathic hypersomnia are poorly understood central disorders of hypersomnolence characterized by excessive daytime sleepiness leading to severe daytime disturbances and poor quality of life. Although some clinical features are specific to each condition, many characteristics overlap, and a reliable diagnosis remains difficult to achieve. The lack of clinical distinction between central disorders of hypersomnolence is extremely problematic and hinders the understanding of their underlying pathophysiological mechanisms. Objective : Using brain morphometry, the objective of this study is to establish anatomical differences (i.e., cortical thickness and subcortical volume) between narcolepsy with cataplexy (NT1), narcolepsy without cataplexy (NT2), idiopathic hypersomnia (HI) and healthy controls in brain regions involved in the modulation of sleep and wakefulness. Methods : T1-weighted MRI sequences were acquired in 15 NT1 patients, 15 NT2, 15 HI and 15 healthy controls (n = 60). Anatomical images were preprocessed using the FreeSurfer software package (FreeSurfer version 6.0.1) to obtain measures of cortical thickness and subcortical volume. Group differences in brain morphometric measurements acquired for different brain regions were analyzed using ANOVAs, adjusted for age. Results : Results displayed reduced gray matter volume in subcortical structures associated with the modulation of sleep and wakefulness, including the hypothalamus and the amygdala in NT1 and NT2 patients, compared to healthy controls. On the other hand, HI patients did not show volume changes in the hypothalamus compared to healthy controls, but instead showed a volume reduction of the amygdala and the nucleus accumbens, both structures associated with a functional network involved in the modulation of alertness. No significant group difference in cortical thickness was found. Conclusion : These results show distinct neuroanatomical changes between NT1 patients and HI patients, suggesting separate pathophysiological mechanisms and underline the heterogeneous phenotype of NT2 patients.

Introduction : Les analyses de connectivité cérébrale dans les trois troubles majeurs d'hypersomnolence centrale, la narcolepsie de type I (NT1), de type II (NT2) et de l’hypersomnie idiopathique (HI) sont rares dans la littérature. Les études de connectivité structurelle indiquent comment les réseaux de fibres de matière blanche sont organisés et affectés dans le cas de patients atteints de troubles du système nerveux central. L’objectif principal de cette étude est d’observer si la connectivité structurelle est affectée dans la NT1, NT2 et l’HI comparativement à des sujets sains. Une diminution dans les mesures de connectivité globale dans les troubles d’hypersomnolence centrale et leur association à la sévérité des symptômes comme la somnolence sont supposées. Méthodes : Des sujets sains (HC, n=8) et des patients diagnostiqués avec soit l’HI (n=14), la NT1 (n=15) ou la NT2 (n=14) ont suivi une séance d'IRM avec l’imagerie pondérée en diffusion. Les mesures d’intégration (efficacité globale) et de ségrégation (efficacité locale et transitivité), l’index de petit monde, et le degré nodal ont été utilisés. Les variables cliniques d’inertie de sommeil, la somnolence, la dépression, l’anxiété, la sévérité d’hypersomnolence et la durée symptomatique ont été évaluées. Résultats et conclusion : Seul le groupe HI a démontré une efficacité globale significativement plus élevée que le groupe HC, qui pourrait être expliquée par une augmentation de la transmission GABAergique. Le groupe NT2 a démontré une association entre l’efficacité globale et les scores au ESS et HSI. Aucune autre différence significative n’a été démontrée pour les autres mesures globales ni pour les mesures régionales entre les groupes. / Introduction: Structural connectivity studies comparing all three central primary hypersomnolence disorder types, i.e., narcolepsy type I (NT1), type II (NT2) and idiopathic hypersomnia (IH) have been scarce. Differences in structural connectivity may indicate how circuits in the brain are affected in hypersomnolence disorders compared to healthy controls. The main goal of this study is to assess if differences exist between NT1, NT2 and IH patients compared to controls using structural imaging analyses. A decrease in global connectivity measures in all three central hypersomnolence disorders compared to healthy controls and an association to symptom severity like sleepiness is hypothesized. Methods: Patients diagnosed with either NT1 (n=15), NT2 (n=13) or IH (n=14), as well as healthy participants (HC, n=8) were recruited and underwent a DWI session. Data were preprocessed and analyzed using a model based on constrained spherical deconvolution with multi-shell and multi-tissue parameters. Integration (global efficiency) and segregation measures, small-world index and nodal degree were used to evaluate structural connectivity. Clinical variables of sleep inertia, sleepiness, hypersomnia severity, depression, anxiety, and disease duration were evaluated. Results and conclusion: Only IH patients showed a significantly higher global efficiency than HC. An increase in GABAergic transmission is a potential mechanism, but how it relates to IH symptoms is unclear. Global efficiency was also demonstrated to be associated with ESS and HSI scores in the NT2 group. There were no differences between groups for any of the other global or local measures.