L’infection virale des voies respiratoires supérieures est la cause la plus fréquente des troubles de l’odorat. L’entraînement olfactif permet un rétablissement des fonctions olfactives chez une bonne proportion des patients avec une perte olfactive post-virale. Aussi, les fonctions olfactives sont corrélées avec différentes mesures neuroanatomiques du cortex olfactif. L’objectif de ce mémoire est donc de reproduire les résultats bénéfiques de l’entraînement olfactif chez des patients avec un trouble de l’odorat post-viral et d’observer si le rétablissement des performances olfactives modifie l’épaisseur corticale des régions olfactives. Trente-neuf patients ayant un trouble de l’odorat post-viral ont complété un entraînement olfactif d’une durée de 12 semaines. L’entraînement olfactif consistait à sentir des contenants avec une odeur de rose, de citron, d’eucalyptus et de clou de girofle, deux fois par jour. Les capacités olfactives ont été mesurées avec les tests Sniffin’Sticks au début et à la fin de l’étude. L’entraînement olfactif a permis l’amélioration clinique (≥6 points SDI) des fonctions olfactives chez 59% des patients. Ces patients avaient une épaisseur corticale plus importante au niveau du cortex orbitofrontal latéral gauche à p<0,0001 non corrigé. Les patients avec une amélioration du score SDI (≥0,25 points) ont une augmentation de l’épaisseur du cortex orbitofrontal médial gauche, du cortex entorhinal droit et du cortex cingulaire postérieur gauche (p<0,0001, non corrigé). Ces résultats démontrent l’efficacité de l’entraînement olfactif chez les patients avec un trouble de l’odorat post-viral et que la rémission des fonctions olfactives semble modifier l’épaisseur corticale de certaines régions du cortex olfactif. / Viral infection of the upper respiratory tract is the most common cause of disturbances in smell. Olfactory training allows a reestablishment of olfactory functions in a good proportion of patients with post-viral olfactory loss. Also, olfactory functions are correlated with different neuroanatomic measures of the olfactory cortex. The objective of this dissertation is therefore to reproduce the beneficial results of olfactory training in patients with post-viral olfactory dysfunction and to observe whether the restoration of olfactory performances changes the cortical thickness of the olfactory cortex. Thirty-nine patients with post-viral olfactory dysfunction completed a twelve-week olfactory training. The olfactory training consisted of smelling containers with the scent of roses, lemon, eucalyptus and cloves, twice a day. Olfactory functions were measured with the Sniffin'Sticks tests at the start and end of the study. Olfactory training resulted in clinical improvement (≥6 SDI points) of olfactory functions in 59% of patients. These patients had greater cortical thickness in the left lateral orbitofrontal cortex at p <0,0001 uncorrected. Patients with improved SDI score (≥0,25 points) had an increase in the thickness of the left medial orbitofrontal cortex, right entorhinal cortex and left posterior cingulate cortex (p <0,0001, uncorrected). These results demonstrate the effectiveness of olfactory training in patients with post-viral olfactory loss and that remission of olfactory functions appears to alter the cortical thickness of certain regions of the olfactory cortex.

Le trouble de l’odorat est un symptôme fréquent bien connu de la Maladie de Parkinson (MP). Il apparaît plusieurs années avant la possibilité d’un diagnostic de la maladie et son étude est ainsi d’intérêt particulier pour aider au développement d’outils de dépistage précoces et la sélection de candidats pouvant participer à des essais cliniques visant le développement de traitements potentiellement curateurs. Pour ce faire, il est important de différencier un trouble de l’odorat associé à la MP d’autres troubles de l’odorat non reliés à une maladie neurodégénérative (trouble de l’odorat non-parkinsonien : TONP), tels que des troubles de l’odorat liés à une infection virale, à un traumatisme craniocérébral ou des troubles sinu-nasaux. Le système olfactif est plus complexe qu’il ne le semble et est intimement lié au système trigéminal, un système moins bien connu, qui permet, entre autres, la perception de sensations de fraicheur, chaleur et picotement des odeurs. L’interaction entre les systèmes olfactif et trigéminal est complexe et peu connue. La sensibilité trigéminale est typiquement réduite dans le cas d’un système olfactif altéré dans les TONP, mais il n’est pas bien compris comment les deux systèmes interagissent ensemble dans le cas d’un trouble de l’odorat associé à la MP. L’objectif principal de cette thèse visait donc la caractérisation du trouble de l’odorat associé à la MP lorsque spécifiquement comparé à des patients atteints de TONP. Par conséquent, cette thèse avait aussi pour objectif d’apporter une meilleure compréhension de l’interaction entre les systèmes olfactif et trigéminal dans le cas d’un système olfactif fonctionnel et d’un système olfactif altéré dans la MP et d’autres TONP. Nous avons donc d’abord évalué la sensibilité olfactive et trigéminale, sur le plan comportemental (étude 1). Cette première étude a permis d’identifier un patron de réponse spécifique dans la MP avec un système olfactif altéré et un système trigéminal intact,en comparaison à des contrôles, en contraste à une sensibilité trigéminale réduite dans les TONP. Dans le même ordre d’idée, nous avons ensuite évalué la perception des dimensions trigéminales et olfactives de différentes odeurs (étude 2). Nos résultats suggèrent que la perception de sensations trigéminales est intacte chez les patients avec la MP en contraste à la perception de dimensions olfactives qui est réduite, comparativement à des contrôles. Pour mieux comprendre l’interaction entre le système olfactif et trigéminal dans le cas d’un système olfactif fonctionnel, nous avons ensuite évalué l’impact d’un stimulus olfactif sur la capacité à latéraliser un stimulus trigéminal chez des participants contrôles (étude 3). Cette étude a démontré un effet d’amplification de la réponse trigéminale lors d’une co-stimulation olfactive ipsilatérale suggérant ainsi une interaction au niveau de l’épithélium nasal. Afin de mieux comprendre la réponse trigéminale dans la MP, nous avons évalué la sensibilité trigéminale périphérique et centrale en réponse à un stimulus trigéminal pur via des mesures électrophysiologiques (étude 4). Nous avons ainsi démontré une altération spécifique de la réponse trigéminale dans la MP comparativement à d’autres TONP et à des contrôles. Puisque le bulbe olfactif est l’une des premières régions affectées dans la MP, nous avons ensuite mesuré le volume du bulbe olfactif sur des images IRM (étude 5). Nos résultats ont démontré un volume réduit dans la MP et les TONP comparativement à des contrôles, mais aucune différence entre les patients atteints de la MP et de TONP. Néanmoins, l’utilisation de techniques d’apprentissage profond sur les images IRM du bulbe olfactif a permis de différencier les patients avec la MP des TONP avec une exactitude considérable. Enfin, nous avons étudié la connectivité fonctionnelle au sein du réseau chimiosensoriel (étude 6). Nous avons ainsi identifié des altérations spécifiques de la connectivité et la modularité des réseaux entre des régions de traitement olfactif et trigéminal au repos et lors de la réalisation d’une tâche olfactive et d’une tâche trigéminale chez des patients atteints de la MP en comparaison avec des TONP et des contrôles. En conclusion, la série d’études présentée dans cette thèse contribue à une meilleure compréhension du trouble de l’odorat associé à la MP et propose de potentielles pistes pour le différencier d’autres TONP, notamment par la mesure du système trigéminal. Cette thèse apporte une meilleure compréhension de l’interaction entre le système olfactif et trigéminal dans un système olfactif fonctionnel et de son altération dans les troubles olfactifs associés à la MP ou à d’autres TONP. La caractérisation de ce symptôme non-moteur pourra éventuellement aider au développement d’outils de dépistage précoce de la MP. / Olfactory dysfunction is a highly reliable non-motor symptom of Parkinson’s disease (PD) that appears several years before the possibility of a diagnosis of the disease. Hence, its study is of particular interest to help the development of early diagnosis tools and the selection of ideal candidates to participate in clinical trials that aims to test potential neuroprotective treatments. To do so, it is important to differentiate PD-related olfactory dysfunction from other non-neurodegenerative forms of olfactory dysfunctions that can be related to infections, head trauma or sinonasal disease (non-parkinsonian olfactory dysfunction: NPOD). The olfactory system is more complex than it seems and is intimately connected to the trigeminal system, a less well-known system, that allows, amongst others, the perception of sensation of freshness, warmth, and piquancy of odors. The interaction between the olfactory and trigeminal system is complex and not well understood. Trigeminal sensitivity is typically reduced in cases of an impaired olfactory system related to NPOD; however, this is not clear how both systems interact together in PD-related olfactory dysfunction. The main objective of this thesis was to principally characterize PD-related olfactory dysfunction when specifically compared to patients with NPOD. Consequently, this thesis also aimed to bring a better understanding of the interaction between the olfactory and trigeminal system in a fully functional olfactory system as well as in alterations of the olfactory system associated with PD and other NPOD. We have thus first assessed the olfactory and trigeminal sensitivity using behavioral measures (study 1). This study allowed the identification of a specific response pattern in PD patients with an altered olfactory system and an intact trigeminal system, when compared to controls, in contrast to the reduced trigeminal sensitivity observed in NPOD. We then evaluated the perception of trigeminal and olfactory dimensions of different odors (study 2). Our results suggest that the perception of trigeminal sensations is intact in patients with PD in contrast to the perception of olfactory dimensions which is reduced when compared to control participants. To better understand the interaction between the olfactory and trigeminal systems in a functioning olfactory system, we evaluated the impact of an olfactory stimulus on the capacity to lateralize a trigeminal stimulus in healthy participants (study 3). This study has demonstrated an amplification effect of the olfactory system on the trigeminal system particularly during ipsilateral co-stimulation, suggesting an interaction at the level of the olfactory mucosa. To better understand the trigeminal response in PD patients, we further investigated the peripheral and central trigeminal sensitivity in response to a pure trigeminal stimulus by means of electrophysiological measurements (study 4). We thus demonstrated a specific alteration of the trigeminal response in PD patients when specifically compared to patients with NPOD and healthy control participants. As the olfactory bulb is one of the first regions to be affected in PD, we then measured the olfactory bulb volume on MRI scans (study 5). Our results showed reduced olfactory bulb volume in PD patients as well as in NPOD, when compared to controls, but no difference between PD and NPOD patients. Interestingly, the use of deep learning techniques on MRI scans of the olfactory bulb allowed the discrimination between PD patients and NPOD patients with considerable accuracy. Finally, we investigated the functional connectivity within the chemosensory network (study 6). We identified a specific pattern of functional connectivity and chemosensory network modularity in PD patients at resting-state and while performing an olfactory or a trigeminal task, when specifically compared to patients with NPOD and controls. In conclusion, all taken together, the studies presented in this thesis contributes to a better understanding of the PD-related olfactory dysfunction and suggest potential avenues to differentiate it from NPOD, notably through the measurement of the trigeminal system. This thesis brings further knowledge regarding the interaction between the olfactory and trigeminal systems in a functional olfactory system and its alteration in cases of an impaired olfactory system related to PD or NPOD. The characterization of this non-motor symptom of the disease will eventually help the development of early diagnostic tools for PD.

The main body of the thesis deals with selected factors underlying the considerable variability in human olfactory abilities and some odour awareness-related measures, addressed in samples ranging in age from middle childhood to young adulthood. The thesis consists of two parts. The first part (Chapter 1), first presents the major advances and developments that brought about something of a renaissance of scientific interest in the human sense of smell, including the recent proliferation of psychophysical studies, both basic research and clinical. Next, an outline of olfactory psychophysical measures and related olfactory abilities that are of relevance to the studies presented in this thesis is provided. Subsequently, the selected factors contributing to interindividual differences in olfactory abilities, that have been addressed by this thesis, are reviewed, namely the effect of sex (or gender), which is approached from a developmental perspective, childhood gender nonconformity, and personality. Finally, intraindividual fluctuations in olfactory performance are also mentioned in brief. Next, the focus shifts to odour awareness by first introducing the various approaches that can be adopted to get closer to the real-life context as opposed to laboratory setting (where most olfactory studies continue to be...

Unmittelbar nach den Tode beginnen im Koerper chemische Prozesse. Waehrend der Zersetung des Gewebes gehen vom Koerper verschieden Gerueche aus - je nach Dekompositionsstadium. Da aasfressende Insektenarten durch diese charakteristischen Gerueche angelockt werden, kann ihre vorhersehbare Sukzession zusammen mit unserem Wissen ueber ihre Entwicklung genutzt werden, Rueckschlusse auf den post mortem interval (PMI) zu fuehren. Solche Berechnungen anhand von Insektenarten und ihrer Larvenentwicklung basieren auf experimentell ermittelten Daten, da das Auftreten der Arten und Temperaturadaptationen lokal variieren koennen. Jedoch sind die Zusammenhaenge zwichen den aeusseren Bedingungen, die die Dekompostion beeinflussen, und den resultierenden Geruechen unbekannt, und somit entsteht auch eine Luecke in unserem Wissen ueber die Besiedelung des Koerpers durch Insekten. Diese Studie beleuchtet die Zersetzungsprozesse in Zusammenhang auf Klima, die Produktion von fluechtigen Geruchssubstanzen der verschiedenen Dekompositionsstadien und der Attraktivitaet der fuer die Gerueche verantwortlichen Substanzen auf Aasinsekten, beispielhaft gezeigt anhand der Kaisergoldfliege Lucilia caesar Linneus, 1758 (Diptera: Calliphoridae. Weiterhin soll gezeigt werden, dass Individuen der gleichen Insektenart, die einen zersetzenden Koerper besiedeln, von verschiedenen Geruchsmustern, und somit verschiedenen Dekompositionsstadien, angelockt werden, abhaengig vonGeschlecht, Ernaehrung und Entwicklungszustand (vittellogene Phase und Paarungszustand). Die Ergebnisse tragen zum Verstaendnis von geruschssinn- und physiologisch gesteurtem Verhalten der Insekten sowie der Dekompositionsprozesse bei und ermoeglichen zuverlaessigere Leichenliegezeitbestimmungen. / After death a body undergoes chemical processes, which depend on oxygen, bacteria, temperature, humidity, and more. The longer a body remained undetected, the more important it is to know these parameters to estimate the time of death. During the decay, a dead body emits a series of odour types, depending on the stage of decomposition. As necrophagous insect species are attracted by the characteristical decomposition odour, we use their predictable succession on a corpse and our knowledge about the larval development rates to draw conclusions about the post mortem interval (PMI). These estimations are based on case-studies and locally collected data as insect succession and development can vary due to external circumstances, as well as distribution and local temperature-adaptation of the insects. However, the interactions between external factors and the resulting emission of different odours and therefore on insect settlements is largely unknown. This study gives new insights on decomposition processes according to climate conditions, the production of volatile odour pattern of distinct decay stages and the attraction of necrophagous insects, exemplified on Lucilia caesar Linneus, 1758 (Diptera: Calliphoridae), to these odours and separated volatile compounds. Furthermore it is shown that insects of the same species, settling a dead body, are attracted by different odour pattern, thus by different decomposition stages, depending on their sex, nutrition and development stage (vittellogenous phase and mating status). The results contribute to the understanding of insect behaviour mediated by odour and physiological parameters, decomposition processes and help making reliable estimates of the exact time of death.

This thesis addresses key issues of scientific realism in the philosophy of biology and chemistry through investigation of an underexplored research domain: olfaction theory, or the science of smell. It also provides the first systematic overview of the development of olfactory practices and research into the molecular basis of odours across the 19th and 20th century. Historical and contemporary explanations and modelling techniques for understanding the material basis of odours are analysed with a specific focus on the entrenchment of technological process, research tradition and the definitions of materiality for understanding scientific advancement. The thesis seeks to make sense of the explanatory and problem solving strategies, different ways of reasoning and the construction of facts by drawing attention to the role and application of scientific representations in olfactory practices. Scientific representations such as models, classifications, maps, diagrams, lists etc. serve a variety of purposes that range from the stipulation of relevant properties and correlations of the research materials and the systematic formation of research questions, to the design of experiments that explore or test particular hypotheses. By examining a variety of modelling strategies in olfactory research, I elaborate on how I understand the relation between representations and the world and why this relation requires a pluralist perspective on scientific models, methods and practices. Through this work I will show how a plurality of representations does not pose a problem for realism about scientific entities and their theoretical contexts but, on the contrary, that this plurality serves as the most reliable grounding for a realistic interpretation of scientific representations of the world and the entities it contains. The thesis concludes that scientific judgement has to be understood through its disciplinary trajectory, and that scientific pluralism is a direct consequence of the historicity of scientific development.

La naissance est l'une des étapes les plus délicates à laquelle les nouveau-nés mammifères doivent faire face. Le nouveau-né doit opérer des changements physiologiques et comportementaux pour s'adapter à l'environnement aérien, et l'un des premiers défis est d'ingérer du colostrum et du lait. Il est surprenant que la nature des stimuli et les mécanismes impliqués dans le déclenchement de la tétée soient encore mal connus, alors que la survie du nouveau-né est conditionnée par le succès de la première tétée. Par conséquent, cette étude a pour but de comprendre comment un nouveau-né immature et inexpérimenté réussit à s'orienter vers une tétine, à la saisir et à la téter de façon efficace? Cette question générale est posée chez la souris en focalisant sur : i) la nature des substrats chimiques utilisés par les souriceaux pour atteindre les tétines maternelles ; ii) la variation de la puissance attractive de ces substrats au cours du développement ; et iii) l'implication des effets de l'expérience dans l'établissement des réponses adaptatives précoces. Premièrement, nos résultats mettent en lumière que les odeurs mammaires de femelles allaitantes induisent plus d'approches et de saisies de la tétine chez les souriceaux que celles émanant de femelles non allaitantes. Deuxièmement, les odeurs de liquide amniotique et de lait déclenchent la première saisie orale de la tétine chez des souriceaux à la naissance, alors que les odeurs de salives maternelle et infantile n'induisent ce comportement qu'après une brève expérience de tétée. Troisièmement, les souriceaux âgés de 0, 2 et 6 jours postnatals (P), ayant eu une expérience de tétée, affichent une attraction sélective envers des odeurs de laits collectés en début de lactation plutôt qu'en fin de lactation, alors que les souriceaux plus âgés P15 ne montrent aucune réponse sélective envers ces odeurs. En résumé, certains substrats biologiques présents sur les tétines de femelles allaitantes sont immédiatement attractifs après la naissance, tandis que d'autres ont besoin d'être appris pour être réactogènes. Par conséquent, la réponse initiale de recherche de la tétine chez le souriceau est contrôlée par des processus d'apprentissage postnatal. A ce stade, l'implication de l'apprentissage prénatal et de processus prédisposés n'a pu être prouvée, bien qu'elle ne soit pas exclue. Ces résultats montrent des capacités d'apprentissage sophistiquées chez le souriceau nouveau-né

This thesis deals with machine learning techniques for the extraction of structure and the analysis of the vertebrate olfactory pathway based on related methods. Some of its main contributions are summarized below. We have performed a systematic investigation for classification in biomedical images with the goal of recognizing a material in these images by its texture. This investigation included (i) different measures for evaluating the importance of image descriptors (features), (ii) methods to select a feature set based on these evaluations, and (iii) classification algorithms. Image features were evaluated according to their estimated relevance for the classification task and their redundancy with other features. For this purpose, we proposed a framework for relevance and redundancy measures and, within this framework, we proposed two new measures. These were the value difference metric and the fit criterion. Both measures performed well in comparison with other previously used ones for evaluating features. We also proposed a Hopfield network as a method for feature selection, which in experiments gave one of the best results relative to other previously used approaches. We proposed a genetic algorithm for clustering and tested it on several realworld datasets. This genetic algorithm was novel in several ways, including (i) the use of intra-cluster distance as additional optimization criterion, (ii) an annealing procedure, and (iii) adaptation of mutation rates. As opposed to many conventional clustering algorithms, our optimization framework allowed us to use different cluster validation measures including those which do not rely on cluster centroids. We demonstrated the use of the clustering algorithm experimentally with several cluster validity measures as optimization criteria. We compared the performance of our clustering algorithm to that of the often-used fuzzy c-means algorithm on several standard machine learning datasets from the University of California/Urvine (UCI) and obtained good results. The organization of representations in the brain has been observed at several stages of processing to spatially decompose input from the environment into features that are somehow relevant from a behavioral or perceptual standpoint. For the perception of smells, the analysis of such an organization, however, is not as straightforward because of the missing metric. Some studies report spatial clusters for several combinations of physico-chemical properties in the olfactory bulb at the level of the glomeruli. We performed a systematic study of representations based on a dataset of activity-related images comprising more than 350 odorants and covering the whole spatial array of the first synaptic level in the olfactory system. We found clustered representations for several physico-chemical properties. We compared the relevance of these properties to activations and estimated the size of the coding zones. The results confirmed and extended previous studies on olfactory coding for physico-chemical properties. Particularly of interest was the spatial progression by carbon chain that we found. We discussed our estimates of relevance and coding size in the context of processing strategies. We think that the results obtained in this study could guide the search into olfactory coding primitives and the understanding of the stimulus space. In a second study on representations in the olfactory bulb, we grouped odorants together by perceptual categories, such as floral and fruity. By the application of the same statistical methods as in the previous study, we found clustered zones for these categories. Furthermore, we found that distances between spatial representations were related to perceptual differences in humans as reported in the literature. This was possibly the first time that such an analysis had been done. Apart from pointing towards a spatial decomposition by perceptual dimensions, results indicate that distance relationships between representations could be perceptually meaningful. In a third study, we modeled axon convergence from olfactory receptor neurons to the olfactory bulb. Sensory neurons were stimulated by a set of biologically-relevant odors, which were described by a set of physico-chemical properties that covaried with the neural and glomerular population activity in the olfactory bulb. Convergence was mediated by the covariance between olfactory neurons. In our model, we could replicate the formation of glomeruli and concentration coding as reported in the literature, and further, we found that the spatial relationships between representational zones resulting from our model correlated with reported perceptual differences between odor categories. This shows that natural statistics, including similarity of physico-chemical structure of odorants, can give rise to an ordered arrangement of representations at the olfactory bulb level where the distances between representations are perceptually relevant. / <p>QC 20120224</p>

No description available.

No description available.

Cette thèse de maîtrise est une analyse thématique des odeurs telles qu’elles se présentent dans les trois premiers romans de l’écrivaine québécoise Lise Tremblay : L’hiver de pluie (1990), La pêche blanche (1994) et La danse juive (1997). Ses principaux objectifs sont d’abord l’analyse du thème de l’olfaction présent dans ces trois romans puis sa mise en relation subséquente avec la progression narrative du texte. Pour le cadre théorique, nous avons recours à l’approche phénoménologique de Gaston Bachelard. Ce travail veut démontrer de quelles manières les manifestations olfactives épousent la trajectoire intime des héros. À partir des résultats obtenus par l’étude des œuvres de Lise Tremblay, nous voulons jeter les bases d’un outil de classification des odeurs pouvant trouver sa mise en application à d’autres corpus littéraires.