L’objectif de ce travail de thèse a été d’avancer dans les connaissances des mécanismes de contrôle cognitif sous-tendant les détériorations et fluctuations d’attention soutenue chez les patients souffrant de schizophrénie et les sujets sains. Dans ce but, nous avons combiné mesures comportementales, électrophysiologiques et subjectives. Nos résultats montrent une préservation des capacités d’attention soutenue chez les patients ainsi qu’une origine distincte des variations d’attention soutenue chez les patients. Les détériorations sont sous-tendues par une diminution du mode de contrôle réactif chez les patients et du mode proactif chez les témoins. De plus, différents précurseurs des lapses attentionnels ont été mis en évidence chez les patients selon l’état attentionnel. Les variations d’attention soutenue sont principalement liées à une diminution des ressources attentionnelles chez les patients, alors que chez les témoins, en fonction de l’état attentionnel, elles pourraient également être liées à un désengagement, une défaillance du contrôle cognitif. / The purpose of this project was to gain more knowledge about cognitive control mechanisms underlying deteriorations and fluctuation of sustained attention in schizophrenia and healthy participants. To that end, we combined the use of behavioral, electrophysiological (event-related potentials and functional connectivity) and subjective measures. Our results revealed spared sustained attention in schizophrenia and a distinct patterns of sustained attention changes in schizophrenia. Deteriorations are underlined by a decrease of reactive mode of cognitive control in patients and by a decrease of proactive mode in controls. Our results also highlighted slightly distinct patterns of precursors of lapses in sustained attention in schizophrenia according to the attentional state. Sustained attention changes are associated with resource depletion in patients, whereas in healthy participants, according to attentional state, they could also be caused by disengagement of cognitive control.

Les pathologies du motoneurone sont caractérisées par une atteinte progressive des motoneurones au niveau de la corne antérieur de la moelle épinière. Au delà de cette susceptibilité anatomique commune, qui est responsable d’une atteinte motrice progressive et diffuse dans ces pathologies, d’autres systèmes neurologiques sont touchés. La dégénérescence du faisceau corticospinal est une caractéristique classique dans la sclérose latérale amyotrophique, qui est la maladie du motoneurone la plus commune chez l’adulte. Cependant, il est de plus en plus reconnu que la SLA est une maladie multisystémique. En particulier, une atteinte précoce du système sensoriel a été démontrée dans la modèle animal de la SLA ainsi que dans l’amyotrophie spinal liée à la mutation du gène SMN1 (survival motor neuron 1 en anglais). Chez les patients, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) a émergé comme l’approche la plus performant à l’étage cérébral, permettant d’extraire des indices quantitatifs sur la perte neuronale, la dégénérescence axonale et la démyélinisation dans les pathologies neurodégénératives. Cependant, l’investigation de l’étage médullaire dans ces pathologies est difficile à mener à cause des nombreux défis techniques et méthodologiques que représente l’IRM de la moelle épinière.L’objectif de ce projet de thèse a été d’utiliser l’approche IRM multiparamétrique au niveau de la moelle épinière pour analyser les structures de la matière grise et blanche qui sont atteintes dans deux des pathologies du motoneurone les plus répondues, c’est-à-dire la SLA et la SMA, leurs altérations au cours du temps et leurs corrélations fonctionnelles avec les données cliniques et électrophysiologiques. / Degenerative motor neuron diseases (MND) are characterized by a progressive dysfunction and loss of ventral horn motor neurons of the spinal grey matter. Beyond this common anatomical susceptibility, which is responsible for a progressive and diffuse weakness, other neurological systems are also impaired. The corticospinal tract (CST) degeneration is a classical feature of amyotrophic lateral sclerosis (ALS), which is the most common adult onset motor neuron disease, but a more widespread multisystem involvement is now well recognized. In particular, early sensory system involvement has been demonstrated in animal models of ALS and also of survival motor neuron 1 gene linked spinal muscular atrophy (SMN1-linked SMA). In human patients, magnetic resonance imaging (MRI) has emerged as the most powerful approach at the brain level to extract quantitative data on neuronal loss, axonal degeneration and demyelination in degenerative conditions. Studies at the spinal cord levels are scarce mainly because of technical and methodological difficulties. The objective of the present thesis project was to use a multi-parametric MRI approach at the spinal cord level to analyze grey and white matter structures that are impaired in two most common MND, i.e. ALS and SMN1-linked SMA, their temporal alterations during the disease course and the functional correlates, as assessed by clinical and electrophysiological examinations.

La capacité à évaluer les résultats nos actions est fondamentale pour adapter et optimiser notre comportement et dépend d’un système superviseur chargé d’évaluer l’action, détecter les erreurs, déclencher des corrections.Le réseau neuronal sous-jacent la supervision de l’action n’a pas été complètement caractérisé chez l’homme.Dans une première étude nous avons enregistré dans l’Aire Motrice Supplémentaire (AMS) des LFP évoqués par les réponses et modulés par la performance. Des LFP évoqués exclusivement par les erreurs ont été enregistrés plus tardivement dans le cortex préfrontal médian.Dans la deuxième étude, nous avons observé que les activités de hautes-fréquences gamma sont, elles aussi, modulées par la performance des sujets, mais dans un vaste réseau frontal et extra-frontal.Dans une troisième étude, utilisant des enregistrements simultanés électroencéphalographiques (EEG) et magnétoencéphalographiques (MEG), nous observé une activité évoquée par un feedback interne sur l’EEG (mais pas en MEG), alors qu'une activité évoquée par le feedback externe était bien visible sur les enregistrements MEG, indiquant que les générateurs de ces deux activités cérébrales, sont différents. Nos résultats montrent une implication de l’AMSp dans la supervision de l’action chez l’homme, bien plus importante que ce que l’on soupçonnait auparavant. L’AMS évalue précocement, et de façon continue, l’action en cours et elle engage vraisemblablement des structures préfrontales en cas d’erreur seulement. Le traitement de l’erreur d’action, selon qu'il se fonde sur des informations internes ou externes est certainement sous-tendu par des réseaux corticaux différents. / The capacity to evaluate the outcome of our actions is fundamental for adapting and optimizing behaviour. This capability depends on an action monitoring system in charge of assessing ongoing actions, detecting errors, and evaluating outcomes.Electrical brain activity evoked by negative outcomes is thought to originate within the medial part of the frontal cortex. Nonetheless, the underlying neuronal network is incompletely characterised in humans.In the two first studies, we investigated the anatomical substrates of action monitoring in humans using intracerebral local field potential (LFP) recordings of cerebral cortex from epileptic patients. Response evoked LFPs sensitive to outcome were recorded from the Supplementary Motor Area proper (SMA), while LFPs evoked exclusively by errors were recorded later in the medial prefrontal cortex. High-gamma-frequency activity (60-180 Hz) was modulated as a function of action outcome in a vast frontal and extra-frontal network.In a third study using simultaneous recording of electroencephalography (EEG) and magnetoencephalography (MEG), we found that error related activity was detected by EEG (but not by MEG), while feedback-related activity was detected by MEG, indicating that the sources of these two forms of outcome-modulated brain activity are different.To conclude the SMA is much more involved in action monitoring than previously thought. SMA rapidly and continuously assesses ongoing actions and likely engages more rostral prefrontal structures in the case of error. Processing of action errors and of negative externally delivered feedback therefore appears to be supported by distinct cortical networks.

Cette thèse explore l'analyse de l'activité électrique du cerveau. Un défi important de ces signaux est leur grande variabilité à travers différents essais et/ou différents sujets. Nous proposons une nouvelle méthode appelée "adaptive waveform learning" (AWL). Cette méthode est suffisamment générale pour permettre la prise en compte de la variabilité empiriquement rencontrée dans les signaux neuroélectriques, mais peut être spécialisée afin de prévenir l'overfitting du bruit. La première partie de ce travail donne une introduction sur l'électrophysiologie du cerveau, présente les modalités d'enregistrement fréquemment utilisées et décrit l'état de l'art du traitement de signal neuroélectrique. La principale contribution de cette thèse consiste en 3 chapitres introduisant et évaluant la méthode AWL. Nous proposons d'abord un modèle de décomposition de signal général qui inclut explicitement différentes formes de variabilité entre les composantes de signal. Ce modèle est ensuite spécialisé pour deux applications concrètes: le traitement d'une série d'essais expérimentaux segmentés et l'apprentissage de structures répétées dans un seul signal. Deux algorithmes sont développés pour résoudre ces problèmes de décomposition. Leur implémentation efficace basée sur des techniques de minimisation alternée et de codage parcimonieux permet le traitement de grands jeux de données.Les algorithmes proposés sont évalués sur des données synthétiques et réelles contenant des pointes épileptiformes. Leurs performances sont comparées à celles de la PCA, l'ICA, et du template-matching pour la détection de pointe. / This thesis investigates the analysis of brain electrical activity. An important challenge is the presence of large variability in neuroelectrical recordings, both across different subjects and within a single subject, for example, across experimental trials. We propose a new method called adaptive waveform learning (AWL). It is general enough to include all types of relevant variability empirically found in neuroelectric recordings, but can be specialized for different concrete settings to prevent from overfitting irrelevant structures in the data. The first part of this work gives an introduction into the electrophysiology of the brain, presents frequently used recording modalities, and describes state-of-the-art methods for neuroelectrical signal processing. The main contribution of this thesis consists in three chapters introducing and evaluating the AWL method. We first provide a general signal decomposition model that explicitly includes different forms of variability across signal components. This model is then specialized for two concrete applications: processing a set of segmented experimental trials and learning repeating structures across a single recorded signal. Two algorithms are developed to solve these models. Their efficient implementation based on alternate minimization and sparse coding techniques allows the processing of large datasets. The proposed algorithms are evaluated on both synthetic data and real data containing epileptiform spikes. Their performances are compared to those of PCA, ICA, and template matching for spike detection.

L'objectif de cette thèse est d'étudier le développement du système lexico-sémantique chez les enfants monolingues et bilingues. La question posée est la suivante : quand et comment les significations des mots commencent à être reliées entre elles et à s'intégrer dans un système sémantique interconnecté. Dans un premier temps, trois études ont été menées chez des enfants monolingues français. L'Etude 1, a pour but d'observer si les mots sont organisés selon des liens taxonomiques (e.g., cochon - cheval). L'Etude 2 explore si l'effet d'amorçage sémantique est sous-tendu par des mécanismes cognitifs, comme les processus d'activation automatique et contrôlé. Puis enfin, l'Etude 3 observe si les mots sont organisés en fonction de leur distance de similarité sémantique (e.g., vache - mouton versus vache - cerf). Dans un deuxième temps, deux études ont été conduites chez des enfants apprenant deux langues simultanément. L'Etude 4 vise à déterminer si les mots sont taxonomiquement liés dans chacune des langues. L'Etude 5 explore si les mots présentés dans une langue activent leurs représentations sémantiques dans l'autre langue et vice versa. Dans le but de répondre à ces questions, le traitement lexico-sémantique a été étudié en utilisant deux techniques : l'eye-tracking et les potentiels évoqués (PEs). Ces deux techniques enregistrent lors de la présentation des mots des réponses comportementales (Etude 3) et neuronales (Etude 1, 2, 4 et 5) de haute résolution temporelle. Les Etudes 1 et 2 montrent que chez les monolingues les mots sont liés taxonomiquement à l'âge de 18 et 24 mois. Durant le développement du langage, les deux processus d'activation automatique et contrôlé sont impliqués dans le traitement des mots (Etude 2). L'Etude 3 montre qu'à 24 mois, les mots sont organisés dans le système lexico-sémantique en développement selon la distance des similarités sémantiques. L'Etude 4 montre que chez les enfants bilingues, le traitement sémantique ne diffère pas selon les deux langues, mais la topographie des PEs varie selon la langue traitée. L'Etude 5 montre que les mots présentés dans une langue activent leurs représentations sémantiques dans la deuxième langue et vice versa. Toutefois, la topographie des PEs est modulée selon la direction de traduction. Ces résultats suggèrent que l'acquisition de deux langues, bien qu'elle soit très précoce, requière deux ressources neuronales bien distinctes, sous-tendant ainsi le traitement lexico-sémantique des langues dominante et non-dominante. / The present doctoral research explored the developing lexical-semantic system in monolingual and bilingual toddlers. The question of how and when word meanings are first related to each other and become integrated into an interconnected semantic system was investigated. Three studies were conducted with monolingual French learning children which aimed at exploring how words are organized, that is, according to taxonomic relationships (e.g., pig - horse) and to semantic similarity distances between words (e.g., cow - sheep versus cow - deer), and whether cognitive mechanisms, such as automatic activation and controlled processes, underlie priming effects. An additional two studies conducted with children learning two languages simultaneously, aimed at determining, first, whether taxonomically related word meanings, in each of the two languages, are processed in a similar manner. The second goal was to explore whether words presented in one language activate words in another language, and vice versa. In an attempt to answer these questions, lexical-semantic processing was explored by two techniques: eye-tracking and event-related potentials (ERPs) techniques. Both techniques provide high temporal resolution measures of word processing but differ in terms of responses. Eye-movement measurements (Study III) reflect looking preferences in response to spoken words and their time-course, whereas ERPs reflect implicit brain responses and their activity patterns (Study I, II, IV, and V). Study I and II revealed that words are taxonomically organized at 18 and 24-month-olds. Both automatic and controlled processes were shown to be involved in word processing during language development (Study II). Study III revealed that at 24-month-olds, categorical and feature overlap between items underpin the developing lexical-semantic system. That is, lexical-items in each semantic category are organized according to graded similarity distances. Productive vocabulary skills influenced word recognition and were related to underlying cognitive mechanisms. Study IV revealed no differences in terms of semantic processing in the bilinguals¿ two languages, but the ERP distribution across the scalp varied according to the language being processed. Study V showed that words presented in one language activate their semantic representations in the second language and the other way around. The distribution of the ERPs depended, however, on the direction of translation. The results suggest that even early dual language experience yields distinct neural resources underlying lexical-semantic processing in the dominant and non-dominant languages during language acquisition.

Ce qui caractérise principalement le syndrome de Gilles de la Tourette (SGT), c’est la présence de tics moteurs et vocaux chez les individus qui en sont atteints. Toutefois, les tics ne sont que la pointe de l’iceberg pour plusieurs patients. Le SGT s’accompagne souvent de troubles concomitants. Les plus fréquents sont le trouble obsessionnel-compulsif et le trouble du déficit de l’attention avec ou sans hyperactivité. De plus, certaines études neuropsychologiques ont rapporté que les patients atteints du SGT présentaient des capacités d’inhibition réduites, ce qui seraient directement associées à la difficulté de contrôler les tics. Toutefois, plusieurs résultats contradictoires ont été publiés à ce sujet. Aussi, plusieurs hypothèses ont été avancées pour expliquer la génération des tics. Parmi celles-ci, on retrouve notamment certaines études qui ont identifié une suractivité des régions motrices du cerveau. Encore ici, il n’existe pas de conclusion définitive au sein de la littérature. On ne peut guérir du SGT, mais il existe plusieurs traitements qui permettent de diminuer la sévérité des symptômes. La pharmacothérapie est généralement efficace, mais s’accompagne souvent d’effets secondaires indésirables. La thérapie cognitive-comportementale s’avère est une avenue de traitement intéressante, car elle n’entraîne pas d’effets secondaires sur le plan physique. Bien que son efficacité ait été maintes fois démontrée, on ne connaît toujours pas les mécanismes neuronaux impliqués dans son fonctionnement. L’objectif général de cette thèse était de mieux comprendre le fonctionnement cognitif des patients atteints du SGT et d’identifier les substrats neurobiologiques qui sous-tendent ces fonctions. Nous souhaitions observer comment ces fonctions évoluent suite à une thérapie cognitive-comportementale permettant de diminuer les tics. Cet objectif général a été divisé en trois volets. Le premier volet visait à mieux comprendre et à quantifier les déficits d’inhibition retrouvés au sein du SGT, ainsi que les facteurs qui les modulent. Nous voulions également identifier les corrélats électrophysiologiques des capacités d’inhibition. Le deuxième volet concernait les processus de préparation et d’exécution des mouvements et leur lien avec la symptomatologie du SGT. Dans le troisième volet, nous avons investigué l’impact d’une thérapie cognitive-comportementale sur le fonctionnement cérébral des patients atteints du SGT. Nous avons tenté également d’identifier des prédicteurs du succès thérapeutique. Pour répondre à ces objectifs, nous avons d’abord réalisé une méta-analyse pour déterminer si les patients atteints du SGT présentaient des déficits d’inhibition et pour comprendre quels facteurs influençaient les capacités d’inhibition. À l’aide des potentiels évoqués, nous avons aussi évalué les corrélats électrophysiologiques des capacités d’inhibition (P300 No-Go) à l’aide d’une tâche de compatibilité stimulus-réponse qui incluait une composante No-Go. Nous avons aussi évalué les corrélats électrophysiologiques des processus de préparation et d’exécution motrice (sLRP et rLRP) durant cette même tâche. Finalement, nous avons investigué comment une thérapie cognitive-comportementale pouvait modifier l’activité du cerveau, à la fois durant la tâche de compatibilité stimulus-réponse (sLRP et rLRP) et durant une tâche oddball (P300; onde positive apparaissant environ 300 ms après la présentation d’un stimulus et associée à l’évaluation et à la catégorisation des stimuli). Nos résultats ont d’abord démontré que les patients atteints du SGT présentaient des déficits d’inhibition durant les tâches de Stroop, de complétion de phrases, de tracement de cercles, et la Continuous Performance Task. Toutefois, la performance durant les tâches de compatibilité stimulus-réponse et Go/No-Go était quant à elle normale. La présence d’un TDAH ainsi que des tics plus sévères étaient associés à des déficits d’inhibition plus importants. Notre étude électrophysiologique a révélé une P300 No-Go plus ample au niveau frontal chez les patients atteints du SGT, en comparaison avec des sujets sains. Ensuite, dans les conditions compatibles et incompatibles, les patients atteints du SGT ont présenté un délai relatif à l’amorce du sLRP ainsi qu’une plus grande amplitude du rLRP, suggérant ainsi un délai quant à la préparation des mouvements, ainsi qu’une plus grande activité des aires motrices du cerveau lors de l’exécution des mouvements. Cette activité s’est toutefois normalisée suite à la thérapie. La latence de l’amorce du sLRP incompatible combinée à l’amplitude de la N200 (onde négative apparaissant environ 200 ms après la présentation d’un stimulus et associée au contrôle cognitif) incompatible ont permis de prédire 43% de la variance associée à la diminution des tics après le traitement. Finalement, nous avons aussi observé que la thérapie permettait une normalisation de la P300 dans une tâche oddball, ce qui suggère que davantage de ressources cognitives sont désormais mobilisées dans les processus de mémoire de travail. Cette normalisation était localisée au niveau du cortex pariétal. Toutefois, l’activité cérébrale mesurée durant cette tâche ne permettait pas de prédire le succès thérapeutique. Nous avons donc démontré que les patients atteints du SGT présentaient un patron d’activité corticale différent de celui des participants contrôles, en lien avec les fonctions motrices et l’inhibition. Les changements relatifs à la symptomatologie du SGT induits par la thérapie cognitive-comportementale se reflètent aussi au niveau du fonctionnement cérébral des patients, où certaines modifications spécifiques peuvent être vues. / Tourette syndrome (TS) is mainly characterized by the presence of motor and vocal tics. However, tics are just the tip of the iceberg for many patients. TS often comes with concomitant disorders, such as obsessive-compulsive disorder and attention deficit hyperactivity disorder. In addition, some neuropsychological studies have reported that TS patients show diminished inhibitory functions, which could be reflected in an incapacity to inhibit tics. However, no consensus has been reached on the matter of inhibitory functions in TS. Also, several hypotheses have been advanced to explain the generation of tics. Some studies that have identified overactivity of motor regions of the brain as a cause of tic generation. Here again, there is no definitive conclusion in the literature. While TS cannot be fully cured, several treatment options exist. These treatments have been shown to reduce tic severity. Pharmacotherapy is usually effective in most patients but is often accompanied by unwanted side effects. Cognitive-behavioral therapy was found to be an interesting treatment avenue since it does not cause physical side effects. Although its effectiveness has been demonstrated many times, its neural mechanisms are still poorly understood. The objective of this thesis was to give a better understanding of the cognitive functioning of TS patients and to investigate the neurofunctional substrates underlying these functions. We also wanted to evaluate the impact of a cognitive-behavioral therapy on these functions. This general objective was divided into three specific objectives. The first objective was to better understand inhibitory deficits found in TS. We also wanted to identify the electrophysiological correlates of inhibitory functions. The second objectives concerned movement preparation and execution processes, as well as the link between these processes and the symptomatology of TS. For the third objective, we investigated the impact of a cognitive-behavioral therapy on the brain function of TS patients and tried to identify predictors of treatment outcome. To this end, we first performed a meta-analysis of inhibitory functions in TS patients. This meta-analysis first aimed to determine if TS patients truly exhibited inhibitory deficits, and then to understand the factors influencing such deficits. Using event-related potentials, we also evaluated the electrophysiological correlates of inhibitory function (P300 No-Go) using a stimulus-response compatibility task that included a No-Go component. We also evaluated the electrophysiological correlates of motor preparation and execution processes (sLRP and rLRP) during the same task. Finally, we investigated how cognitive-behavioral therapy could alter brain activity, both during the stimulus-response compatibility task (sLRP and rLRP) and during an oddball task (P300; a positive wave peaking approximately 300 ms after stimuls onset and associated to stimulus evaluation and categorization). Our results first showed that TS patients had inhibitory deficits during the Stroop task, sentence completion paradigm, circle tracing task, and the Continuous Performance Task. The performance during the stimulus-response compatibility and Go/No-Go compatibility tasks was however normal. The concomitant presence of ADHD as well as more severe tics were associated with greater inhibitory deficits. Our electrophysiological study revealed a larger frontal No-Go P300 in TS patients. Then, in compatible and incompatible conditions, TS patients presented a delayed sLRP onset, as well as a larger rLRP peak. This suggests a delay in movement preparation, as well as an overactivation of motor areas during movement execution. These measures were however normalized following cognitive-behavioral therapy. The latency of the incompatible sLRP onset and the incompatible N200 (a negative wave peaking approximately 200 ms after stimuls onset and associated to cognitive control) amplitude predicted 43% of the variance associated with the decrease in tic severity after treatment. Finally, we also observed that the therapy allowed a normalization of the P300 in an oddball task, which suggests that more cognitive resources are now mobilized by working memory processes. This normalization was localized to the parietal cortex. However, brain activity measured during this task was not predictive of treatment outcome. With regards to motor function and inhibition, TS patients display a pattern of cortical activity that differs from that of control participants. Changes in the symptomatology of TS induced by cognitive-behavioral therapy are also reflected in the cerebral functioning of patients, where specific normalization in brain activity can be found.

Depuis quelques années, des recherches décrivent des effets alarmants de l’exposition à des environnements acoustiques artificiels sur les propriétés fonctionnelles des neurones du système auditif. L’objectif de ce projet était de déterminer si une exposition à très long terme à une intensité sonore, qui n’est pas reconnue par les législations pour provoquer des pertes permanentes ou temporaires (80dB SLP 8h/jour), induisait ou pas des changements au niveau des audiogrammes et des propriétés fonctionnelles des neurones du cortex auditif primaire.Des rattes adultes (Sprague Dawley) ont été exposées entre 3 mois à 18 mois (selon les groupes) à un milieu acoustique mimant les environnements sonores quotidiens de la majorité de la population et dont les effets n’ont jamais été étudiés sur de telles durées. L’originalité de ce projet réside dans l’analyse des effets à tous les niveaux du système auditif depuis le niveau périphérique (ABRs) jusqu’au niveau central (électrophysiologie corticale) ainsi que les conséquences possibles au niveau comportemental. Une tâche d’apprentissage perceptif inédite a été mise au point afin d’évaluer les effets de l’exposition. Au cours du vieillissement, nos données montrent une baisse des performances comportementales, une atteinte progressive des seuils ABRs et des atteintes de certains paramètres des réponses neuronales comme (i) la latence, (ii) la durée, (iii) la détection de silence dans une vocalisation, (iv) le suivit d’une modulation d’amplitude, (v) la reproductibilité des réponses à une vocalisation. Le principal effet de l’exposition à un environnement bruité est l’apparition d’un TTS après 6 à 12 mois d’exposition (qui disparait complètement en 3 semaines), sans que cela ait, de façon très surprenante, la moindre conséquence notable sur les seuils ABRs, l’activité évoquée corticale, ou les performances de discrimination des animaux. Ces résultats nous incitent à la prudence sur la généralisation des conclusions à tirer des expositions à des environnements bruités artificiels. / Over the last few years, studies have described alarming effects of exposure to artificial acoustic environments on the functional properties of neurons in the auditory system. The aim of this project was to determine if long-lasting exposure at a sound intensity which is not recognized by the legislation to cause permanent or temporary hearing loss (80 dB SLP 8h/ day) induced, or not, changes in the audiograms and functional properties of neurons in theprimary auditory cortex. Adult female rats (Sprague Dawley) were exposed over 3 to 18 months (depending on the group) to an acoustic environment mimicking daily sound environments surrounding a large part of the population, and whose effects have never been studied on such durations. The originality of this project lies in analyzing the effects at alllevels of the auditory system from peripheral (via ABRs) to central levels (cortical electrophysiology) and also the possible consequences at the behavioral level. A new perceptual learning task has been developed to assess the effects of exposure. During aging, our data showed a decrease in behavioral performance, a gradual impairment of ABRs thresholds as well as an impairment in parameters of the neural responses such as (i) the response latency, (ii) response duration, (iii) the ability to detect silence in a vocalization (iv) or to follow an amplitude modulation, (v) the reproducibility of response to vocalization. The main effect of exposure to a noisy environment is the appearance of a Temporary Threshold Shift (TTS) after 6 to 12 months of exposure (which completely disappears in three weeks). Surprisingly, this long lasting TTS had apparently no e ffect on ABRs thresholds, the evokedcortical activity, or the animal’s discrimination performance. These results encourage us to be quite cautious in generalizing the conclusions to be drawn from exposures to artificial noisyenvironments.

Au quotidien, notre attention sélective nous permet de sélectionner les informations pertinentes au regard de notre tâche et d'ignorer celles qui ne le sont pas, afin de maintenir un comportement cohérent avec nos buts. Néanmoins, dans certaines situations, un stimulus complètement non-pertinent peut capturer notre attention contre notre volonté et, de ce fait, produire un phénomène de distraction. La distraction a initialement été considérée comme essentiellement dépendante de la saillance perceptive des distracteurs. Cependant, de récentes études ont mis en évidence que les stimuli associés à l'obtention d'une récompense (i.e., disposant d'une histoire de récompense) sont également susceptibles de produire des effets de distraction particulièrement robustes et persistants (indépendamment de leur pertinence pour la tâche en cours et de leur saillance perceptive). Parallèlement, tout un autre champ de recherche a été consacré à l’étude du contrôle attentionnel qui peut être mis en place afin de prévenir une distraction par des stimuli visuellement saillants. Cependant, à ce jour, très peu de travaux ont tenté de manipuler la qualité du contrôle attentionnel qui peut être instauré pour éviter la distraction par des stimulus associés à une récompense. L'objectif de notre travail était donc de déterminer si, et si oui, dans quelles conditions, ces distracteurs pouvaient être ignorés efficacement ou, au contraire, pouvaient résister au contrôle attentionnel. Dans sept études, nous avons associé des stimuli visuels initialement neutres à une récompense (monétaire ou sociale) afin d’étudier leur impact sur les performances lorsqu’ils apparaissaient comme distracteurs dans des tâches recherche visuelle. Nous avons manipulé la qualité du contrôle attentionnel en faisant varier les contraintes perceptives (i.e., charge perceptive : Études 1 et 2), cognitives (i.e., charge cognitive : Étude 3) ou sensorielles (i.e., dégradation sensorielle : Études 4-7) imposées par la tâche. Nous avons mis en évidence que l'interférence provoquée par un distracteur associé à une forte récompense monétaire, contrairement à celle provoquée par des distracteurs uniquement saillants, peut résister à l'augmentation de la charge perceptive (Étude 1). L'analyse des potentiels cérébraux évoqués par ces distracteurs (Etude 2) suggère que cet effet puisse résulter d’une capture attentionnelle (N2pc) accrue en charge perceptive faible et d’une suppression attentionnelle (Pd) moins efficace en charge perceptive forte pour ces distracteurs. Contrairement à nos attentes, aucun effet de la récompense n'a été observé dans l’étude manipulant la charge cognitive (Étude 3), nous conduisant à proposer que notre manipulation ait pu drainer les ressources cognitives nécessaires à l'apprentissage de l’association distracteur-récompense. Ensuite, nous avons montré que l'augmentation de la pression temporelle (Étude 4-5), réputée pour favoriser la sélection précoce d'une cible, peut au contraire, dans certaines conditions, entrainer une plus grande difficulté à ignorer les distracteurs. Pour autant, dans ces conditions, le simple fait que des distracteurs récompensés puissent apparaître semble impacter encore plus négativement la sélection d'une cible que la pression temporelle elle-même. Enfin, nos deux dernières études (Études 6-7) ont mobilisé un cadre expérimental plus écologique, impliquant la recherche de cibles dans des photographies de scènes routières prises du point de vue d’un conducteur d’automobile et l’apparition de distracteurs récompensés sur l’écran d’un smartphone présent dans l’habitacle. Nous avons mis en évidence que la dégradation sensorielle de la cible (via une augmentation de l'intensité du brouillard) entraine une distraction plus importante pour des distracteurs associés à une récompense sociale, en particulier pour les personnes présentant un niveau élevé de FoMO (Fear of Missing Out ; peur de manquer une expérience sociale). [...] / In our daily activities, selective attention allow us to select task-relevant information among irrelevant ones, in order to maintain consistent, goal-directed behavior. However, sometimes, a completely irrelevant stimulus can capture our attention against our will and, as a result, produce a distraction phenomenon. Distraction was initially considered to be essentially dependent on the perceptual salience of the distractors. Nevertheless, recent studies have shown that stimuli associated with reward outcome (i.e., with a reward history) are also likely to produce particularly robust and persistent distraction effects (regardless of their relevance to the task at hand and their perceptual salience). Alongside, a large body of works has been devoted to the study of attentional control, which could prevent distraction by perceptually salient distractors. However, to date, very little work has attempted to manipulate the quality of the attentional control that could be implemented to avoid distraction by reward history. The objective of our work was therefore to determine whether, and if so, under what conditions, reward-distractors could be ignored or, on the contrary, could resist attentional control. Seven studies were conducted with neutral visual stimuli associated with (monetary or social) reward outcome, in order to investigate how they could affect task performance when they appeared as distractors in visual search tasks. Attentional control was manipulated by varying the perceptual (i.e., perceptual load: Studies 1 and 2), cognitive (i.e., cognitive load: Study 3) or sensory (i.e., sensory degradation: Studies 4-7) demands imposed by the task. We have shown that high-reward distractor interference resists to perceptual load increase, unlike that caused by only salient distractor (Study 1). Our event-related potentials study (Study 2) suggests that this effect may be due to an enhanced attentional capture (N2pc) under low perceptual load and by a less effective attentional suppression (Pd) under high perceptual load for high-reward distractors. Next, contrary to our expectations, no effect of reward history was observed when manipulating cognitive load (Study 3), leading us to propose that our manipulation could have drained the cognitive resources necessary to learn the distractor-reward association. Then, we have shown that the increase in time pressure (Studies 4-5), known to promote the early selection of relevant targets, could also enhanced the difficulty to ignore distractors under some circumstances. Nevertheless, in these conditions, the mere fact that rewarded distractors may appear seems to increase the difficulty to ignore the distractors, more than the time pressure itself. Finally, our last two studies (Studies 6-7) mobilized a more ecological visual search task, involving pictures of driving situations taken from a driver point-of-view, in which reward distractors were displayed on the screen of a smartphone in the vehicle cabin. The sensory degradation of the target (achieved by increasing the fog density outside the car) has led to greater distraction for distractors paired with a social reward, especially for people with a high level of FoMO (Fear of Missing Out; that is, the pervasive apprehension that others might be having rewarding social experiences from which one is absent). These results are discussed in the light of the literature on distraction by reward history and attentional control, in order to integrate the reward history into these models. Moreover, our observations are discussed under the scope of applied researches that focused on driver distraction, in which our work has a particular resonance.

L'objectif de cette thèse est d'étudier le développement du système lexico-sémantique chez les enfants monolingues et bilingues. La question posée est la suivante : quand et comment les significations des mots commencent à être reliées entre elles et à s'intégrer dans un système sémantique interconnecté. Dans un premier temps, trois études ont été menées chez des enfants monolingues français. L'Etude 1, a pour but d'observer si les mots sont organisés selon des liens taxonomiques (e.g., cochon - cheval). L'Etude 2 explore si l'effet d'amorçage sémantique est sous-tendu par des mécanismes cognitifs, comme les processus d'activation automatique et contrôlé. Puis enfin, l'Etude 3 observe si les mots sont organisés en fonction de leur distance de similarité sémantique (e.g., vache - mouton versus vache - cerf). Dans un deuxième temps, deux études ont été conduites chez des enfants apprenant deux langues simultanément. L'Etude 4 vise à déterminer si les mots sont taxonomiquement liés dans chacune des langues. L'Etude 5 explore si les mots présentés dans une langue activent leurs représentations sémantiques dans l'autre langue et vice versa. Dans le but de répondre à ces questions, le traitement lexico-sémantique a été étudié en utilisant deux techniques : l'eye-tracking et les potentiels évoqués (PEs). Ces deux techniques enregistrent lors de la présentation des mots des réponses comportementales (Etude 3) et neuronales (Etude 1, 2, 4 et 5) de haute résolution temporelle. Les Etudes 1 et 2 montrent que chez les monolingues les mots sont liés taxonomiquement à l'âge de 18 et 24 mois. Durant le développement du langage, les deux processus d'activation automatique et contrôlé sont impliqués dans le traitement des mots (Etude 2). L'Etude 3 montre qu'à 24 mois, les mots sont organisés dans le système lexico-sémantique en développement selon la distance des similarités sémantiques. L'Etude 4 montre que chez les enfants bilingues, le traitement sémantique ne diffère pas selon les deux langues, mais la topographie des PEs varie selon la langue traitée. L'Etude 5 montre que les mots présentés dans une langue activent leurs représentations sémantiques dans la deuxième langue et vice versa. Toutefois, la topographie des PEs est modulée selon la direction de traduction. Ces résultats suggèrent que l'acquisition de deux langues, bien qu'elle soit très précoce, requière deux ressources neuronales bien distinctes, sous-tendant ainsi le traitement lexico-sémantique des langues dominante et non-dominante. / The present doctoral research explored the developing lexical-semantic system in monolingual and bilingual toddlers. The question of how and when word meanings are first related to each other and become integrated into an interconnected semantic system was investigated. Three studies were conducted with monolingual French learning children which aimed at exploring how words are organized, that is, according to taxonomic relationships (e.g., pig - horse) and to semantic similarity distances between words (e.g., cow - sheep versus cow - deer), and whether cognitive mechanisms, such as automatic activation and controlled processes, underlie priming effects. An additional two studies conducted with children learning two languages simultaneously, aimed at determining, first, whether taxonomically related word meanings, in each of the two languages, are processed in a similar manner. The second goal was to explore whether words presented in one language activate words in another language, and vice versa. In an attempt to answer these questions, lexical-semantic processing was explored by two techniques: eye-tracking and event-related potentials (ERPs) techniques. Both techniques provide high temporal resolution measures of word processing but differ in terms of responses. Eye-movement measurements (Study III) reflect looking preferences in response to spoken words and their time-course, whereas ERPs reflect implicit brain responses and their activity patterns (Study I, II, IV, and V). Study I and II revealed that words are taxonomically organized at 18 and 24-month-olds. Both automatic and controlled processes were shown to be involved in word processing during language development (Study II). Study III revealed that at 24-month-olds, categorical and feature overlap between items underpin the developing lexical-semantic system. That is, lexical-items in each semantic category are organized according to graded similarity distances. Productive vocabulary skills influenced word recognition and were related to underlying cognitive mechanisms. Study IV revealed no differences in terms of semantic processing in the bilinguals¿ two languages, but the ERP distribution across the scalp varied according to the language being processed. Study V showed that words presented in one language activate their semantic representations in the second language and the other way around. The distribution of the ERPs depended, however, on the direction of translation. The results suggest that even early dual language experience yields distinct neural resources underlying lexical-semantic processing in the dominant and non-dominant languages during language acquisition.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.