Méthodes et principaux résultats. Dans une revue systématique des études sur les facteurs déclenchants des infarctus cérébraux, nous n'avons identifié qu'une seule étude, négative, consacrée aux événements de vie. Nous avons montré, dans une étude prospective portant sur 247 patients admis pour un infarctus cérébral, qu'une exposition à au moins 1 évènement de vie était plus fréquente dans le mois précédant l'infarctus cérébral que dans les 5 périodes témoins (OR=2,96 ; IC à 95% 2,19-4,00). L'exposition à des évènements de vie était aussi un facteur prédictif des dépressions survenant dans les 6 mois suivant un infarctus cérébral. Les autres facteurs prédictifs de dépression post-AVC étaient un score de Rankin > 2, un antécédent de dépression, une lésion caudée et/ou lenticulaire gauche, le sexe féminin et des pleurs pathologiques. Conclusion et perspectives. Ce travail de thèse apporte des arguments en faveur d'un rôle des évènements de vie d'une part, dans la survenue à court terme d'un infarctus cérébral, d'autre part dans la survenue d'une dépression dans les 6 mois suivant un AVC. Il souligne aussi les difficultés spécifiques de l'étude des événements de vie concernant leur définition, l'évaluation de leur sévérité, les biais de rappel et la définition de la période à risque. Nos résultats doivent être confirmés et précisés avant d'évaluer le bénéfice d'une stratégie préventive.

Méthodes et principaux résultats. Dans une revue systématique des études sur les facteurs déclenchants des infarctus cérébraux, nous n’avons identifié qu’une seule étude, négative, consacrée aux événements de vie. Nous avons montré, dans une étude prospective portant sur 247 patients admis pour un infarctus cérébral, qu’une exposition à au moins 1 évènement de vie était plus fréquente dans le mois précédant l’infarctus cérébral que dans les 5 périodes témoins (OR=2,96 ; IC à 95% 2,19-4,00). L’exposition à des évènements de vie était aussi un facteur prédictif des dépressions survenant dans les 6 mois suivant un infarctus cérébral. Les autres facteurs prédictifs de dépression post-AVC étaient un score de Rankin > 2, un antécédent de dépression, une lésion caudée et/ou lenticulaire gauche, le sexe féminin et des pleurs pathologiques. Conclusion et perspectives. Ce travail de thèse apporte des arguments en faveur d’un rôle des évènements de vie d’une part, dans la survenue à court terme d’un infarctus cérébral, d’autre part dans la survenue d’une dépression dans les 6 mois suivant un AVC. Il souligne aussi les difficultés spécifiques de l’étude des événements de vie concernant leur définition, l’évaluation de leur sévérité, les biais de rappel et la définition de la période à risque. Nos résultats doivent être confirmés et précisés avant d’évaluer le bénéfice d’une stratégie préventive. / Methods and main results. In our systematic review of potential triggers of ischemic stroke, the only study that examined stressful life events didn’t show any association with stroke onset. In a prospective study of 247 consecutive patients admitted for ischemic stroke, exposure to at least one stressful life event was significantly more common during the first month preceding stroke onset than during the five control periods (OR=2.96 ; 95% CI 2.19-4.00). Stressful life events exposure also predicted depression occurring within six months after ischemic stroke onset. The other predictors of post-stroke depression were a modified Rankin score > 2, a prior history of depression, a left caudate and/or lenticular lesion, the female sex and pathologic crying.Conclusion and perspectives. Our results support the role of stressful life events as triggers of ischemic stroke and predictors of post-stroke depression. Our research also highlights the difficulty of studying stressful life events, due to potential influence of memory biases and lack of precise definitions of stressful life events, severe vs. minor events and hazard period durations. These preliminary results should be confirmed in order to assess benefits of preventive strategies.

Ce mémoire décrit la conception d’un dispositif, communicant sans fil, estimant la dépense énergétique liée à une activité physique (DEAP) de patients présentant de faibles niveaux d’activité physique (post-AVC) dans un milieu sensible comme les hôpitaux en associant fiabilité et sécurité. La nécessité d’une nouvelle conception s’appuie sur les résultats d’études préalables et de tests des dispositifs commercialisés dans ce domaine basés sur des accéléromètres. Pour limiter l’impact des radiofréquences, nous utilisons une technologie optique sans fil avec un émetteur porté par le patient en mouvement (plateforme existante associée à un accéléromètre et un système d’émission par diode infrarouge) et des récepteurs fixés au plafond reliés via Ethernet à un ordinateur distant permettant l’analyse des données. La probabilité de coupure d’un lien mobile en optique sans fil par transmission diffuse a été établie théoriquement en considérant un débit faible et une haute qualité de service classique dans le domaine médical. La mesure du nombre de pertes de trame durant la communication a permis de valider les performances théoriques de la technologie optique sans fil et d’établir la fiabilité de ce type de transmission infrarouge en fonction du nombre de récepteurs. Le calcul de la DEAP a été effectué à partir d’un pré-étalonnage sur deux personnes en comparant les résultats obtenus avec ceux donnés par calorimétrie et ceux donnés par un dispositif commercial. Nous avons optimisé l’étalonnage en réalisant un protocole d’essais avec un échantillon de personnes plus vaste puis avec un échantillon de onze personnes post-AVC pour valider le prototype. / This thesis describes the design of a wireless device, communicating and estimating the energy expenditure (EE) related to physical activity of patients with low levels of physical activity (post stroke) in a sensitive environment such as hospitals by combining reliability and safety. The necessity of a new device is based on the results of preliminary studies and tests of commercially available devices (for the same use) based on accelerometers. To limit the impact of radio frequencies, we use optical technology with a wireless transmitter worn by a mobile patient (existing platform combined with an accelerometer and a system of transmission with infrared diode) and receiver fixed on the ceiling and connected via Ethernet to a remote computer for data analysis. The outage probability of a mobile wireless diffuse optical transmission was theoretically established by considering a low speed and a high quality of service in the conventional medical area. Measuring the number of frame losses during communication validates the theoretical performance of the optical wireless technology and proves the reliability of this type of mobile infrared transmission according to the number of receivers. The calculation of the EE has been performed on a pre-calibration from two people by comparing the results with those given by calorimetry and those given by a commercial device. We optimized the calibration by performing a test protocol with a larger sample of people and with a sample of eleven stroke people to validate the prototype.

La recherche de prédicteurs d’habilités langagières en aphasie post-accident vasculaire cérébral (AVC) basés sur la matière blanche a récemment vu un élan. Cela a été motivé par l’émergence du modèle à double-voie où des faisceaux de matière blanche dorsaux et ventraux jouent un rôle important dans le langage, ainsi que par l’avènement de la tractographie basée sur l’imagerie par résonance magnétique (IRM) de diffusion permettant l’étude in-vivo des faisceaux de matière blanche et de leurs propriétés structurelles. Les caractéristiques structurelles et la charge lésionnelle des faisceaux de matière blanche ont permis de prédire les troubles langagiers dans la phase chronique dans quelques études. Cependant, les prédicteurs aigus de matière blanche des habilités syntaxiques en aphasie post-AVC chronique sont méconnus. L’exploitation de la tractographie dans l’étude des faisceaux langagiers de matière blanche a été limitée par plusieurs défis méthodologiques, dont la difficulté de reconstruire des faisceaux ayant une architecture complexe. Des progrès méthodologiques ont été récemment introduits afin d’adresser ces limites, dont le plus important est la tractographie basée sur l’imagerie à haute résolution angulaire (« HARDI »). Cependant, la fiabilité test-retest de la reconstruction et des propriétés structurelles d’une approche de tractographie HARDI de pointe n’a pas encore été évaluée. Le premier article de cette thèse visait à évaluer la fiabilité test-retest de la reconstruction et des propriétés structurelles (anisotropie fractionnelle, FA; diffusivité moyenne, axiale et radiale, MD, AD, RD; nombre d’orientations de fibres, NuFO; volume du faisceau; longueur moyenne des « streamlines ») de faisceaux langagiers majeurs (arqué, inférieur fronto-occipital, inférieur longitudinal, unciné, AF, IFOF, ILF, UF) obtenus avec une approche de tractographie HARDI de pointe. La majorité des mesures de propriétés structurelles ont montré une bonne ou excellente fiabilité. Ces résultats ont des implications importantes pour l’utilisation d’une telle approche pour l’étude des faisceaux langagiers de matière blanche, car ils renforcent la confiance dans la stabilité des reconstructions et les propriétés structurelles obtenus avec la tractographie HARDI. Le second article de cette thèse visait à déterminer si et quelles propriétés structurelles (FA, AD, volume du faisceau), et la charge lésionnelle, de l’AF et l’UF gauches dans la phase aigüe (≤ 3 jours), obtenus avec l’approche de tractographie HARDI utilisée dans le premier article, prédisent les habilités syntaxiques dans le discours spontané en aphasie post-AVC chronique (≥ 6 mois). Des régressions multiples ascendantes ont révélé que le volume de l’AF prédit la production des verbes, la complexité des phrases et la complexité de la structure argumentale du verbe. Le volume de l’UF a amélioré la prédiction de cette dernière. Ces résultats indiquent que le volume semble être un bon prédicteur précoce des habilités syntaxiques dans le discours spontané en aphasie post-AVC chronique. Mis ensemble, les résultats de cette thèse soulignent l’utilité d’une approche de tractographie HARDI de pointe et son potentiel pour le développement futur de biomarqueurs précoces pouvant améliorer le pronostic de patients ayant une aphasie post-AVC chronique. Cela pourrait promouvoir l’optimisation des soins et le développement de thérapies pour le bienfait des patients et leurs familles. / The search for white matter predictors of language abilities in post-stroke aphasia has gained momentum in recent years. This growing interest has been driven by the emergence of the dual-stream framework where dorsal and ventral white matter bundles play an important functional role in language, as well as the advent of diffusion magnetic resonance imaging (MRI)-based tractography which allows the in-vivo investigation of white matter bundles and their structural properties. Structural characteristics, as well as the lesion load, of white matter bundles have been previously found to predict language impairments in the chronic phase. However, little is known about acute white matter predictors of syntactic abilities in chronic post-stroke aphasia. Leveraging tractography to study white matter language bundles has been limited by several methodological challenges, such as the difficulty of reconstructing white matter bundles with a complex fiber architecture. A number of methodological advances have been introduced fairly recently to address these limitations, the most important of which is the advent of tractography based on High Angular Resolution Imaging (HARDI). However, the test-retest reliability of the reconstruction and structural properties of a state-of-the-art HARDI-based tractography pipeline has not been previously assessed. The first article of the present thesis aimed to assess the test-retest reliability of the reconstruction and structural properties (fractional anisotropy, FA; mean, axial, radial diffusivity, MD, AD, RD; number of fiber orientations, NuFO; bundle volume; mean length of streamlines) of major white matter language bundles (arcuate, inferior fronto-occipital, inferior longitudinal, and uncinate fasciculi, AF, IFOF, ILF, UF) obtained using a state-of-the-art HARDI-based tractography pipeline. Most measures of structural properties showed good to excellent test-retest reliability. These findings have important implications for the use of such a pipeline for the study of white matter language bundles, as they increase our confidence that the reconstructions and structural properties obtained from the tractography pipeline are stable and not due to random variations in measurement. The second article of the thesis aimed to determine whether and which structural properties (FA, AD, bundle volume), as well as the lesion load, of the left AF and UF in the acute phase post-stroke (≤ 3 days), obtained with the same state-of-the-art HARDI-based tractography pipeline used in the first article, predict syntactic abilities in connected speech in chronic post-stroke aphasia (≥ 6 months). Forward multiple regressions revealed that the left AF’s volume predicted the percentage of verbs produced, the structural complexity of sentences, as well as verb-argument structure complexity. The left UF’s volume improved the prediction of verbs with a complex argument structure. These findings indicate that the bundle volume may be a good early predictor of syntactic ability in connected speech in chronic post-stroke aphasia. Overall, the findings of this thesis highlight the usefulness of a state-of-the-art HARDI-based tractography approach and its potential for the future development of early biomarkers that could improve the prognosis and personalized care of patients with chronic post-stroke aphasia. This would promote the optimization of patient care and the development of therapies for the benefit of patients and their families.

Les interfaces cerveau-ordinateur basées sur l’imagerie mentale (MI-BCIs) offrent de nouvelles possibilités d’interaction avec les technologies numériques, telles que les neuroprothèses ou les jeux vidéo, uniquement en effectuant des tâches d’imagerie mentale, telles qu’imaginer d’un objet en rotation. La reconnaissance de la commande envoyée au système par l’utilisateur repose sur l’analyse de l’activité cérébrale de ce dernier. Les utilisateurs doivent apprendre à produire des patterns d’activité cérébrale reconnaissables par le système afin de contrôler les MI-BCIs. Cependant, les protocoles de formation actuels ne permettent pas à 10 à 30 % des personnes d’acquérir les compétences nécessaires pour utiliser les MI-BCIs. Ce manque de fiabilité des BCIs limite le développement de la technologie en dehors des laboratoires de recherche. Cette thèse a pour objectif d’examiner comment le feedback fourni tout au longde la formation peut être amélioré et adapté aux traits et aux états des utilisateurs. Dans un premier temps, nous examinons le rôle qui est actuellement donné au feedback dans les applications et les protocoles d’entraînement à l’utilisation des MI-BCIs. Nous analysons également les théories et les contributions expérimentales discutant de son rôle et de son utilité dans le processus d’apprentissage de contrôle de correlats neurophysiologiques. Ensuite, nous fournissons une analyse de l’utilité de différents feedback pour l’entraînement à l’utilisation des MI-BCIs. Nous nous concentrons sur trois caractéristiques principales du feedback, i.e., son contenu, sa modalité de présentation et enfin sa dimension temporelle. Pour chacune de ces caractéristiques, nous avons examiné la littérature afin d’évaluer quels types de feedback ont été testés et quel impact ils semblent avoir sur l’entraînement. Nous avons également analysé quels traits ou états des apprenants influaient sur les résultats de cet entraînement. En nous basant sur ces analyses de la littérature, nous avons émis l’hypothèse que différentes caractéristiques du feedback pourraient être exploitées afin d’améliorer l’entraînement en fonction des traits ou états des apprenants. Nous rapportons les résultats de nos contributions expérimentales pour chacune des caractéristiques du feedback. Enfin, nous présentons différentes recommandations et défis concernant chaque caractéristique du feedback. Des solutions potentielles sont proposées pour à l’avenir surmonter ces défis et répondre à ces recommandations. / Mental-Imagery based Brain-Computer Interfaces (MI-BCIs) present new opportunities to interact with digital technologies, such as neuroprostheses or videogames, only by performing mental imagery tasks, such as imagining an object rotating. The recognition of the command for the system is based on the analysis of the brain activity of the user. The users must learn to produce brain activity patterns that are recognizable by the system in order to control BCIs. However, current training protocols do not enable 10 to 30% of persons to acquire the skills required to use BCIs. The lack of robustness of BCIs limit the development of the technology outside of research laboratories. This thesis aims at investigating how the feedback provided throughout the training can be improved and adapted to the traits and states of the users. First, we investigate the role that feedback is currently given in MI-BCI applications and training protocols. We also analyse the theories and experimental contributions discussing its role and usefulness. Then, we review the different feedback that have been used to train MI-BCI users. We focus on three main characteristics of feedback, i.e., its content, its modality of presentation and finally its timing. For each of these characteristics, we reviewed the literature to assess which types of feedback have been tested and what is their impact on the training. We also analysed which traits or states of the learners were shown to influence BCI training outcome. Based on these reviews of the literature, we hypothesised that different characteristics of feedback could be leveraged to improve the training of the learners depending on either traits or states. We reported the results of our experimental contributions for each of the characteristics of feedback. Finally, we presented different recommendations and challenges regarding each characteristic of feedback. Potential solutions were proposed to meet these recommendations in the future.

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