L’autisme est caractérisé par des difficultés majeures de la socialisation. Ces perturbations ont été mises en lien avec des déficits de perception des stimuli sociaux (voix, visages) chez des adultes avec autisme. L’objectif de ce travail est d’étudier la réponse électrophysiologique de la voix humaine au cours du développement dans l’autisme en comparaison au développement normal. Une réponse positive, spécifique à la voix, localisée au niveau fronto-temporal (Fronto-Temporal Positivity to Voice : FTPV) et latéralisée à droite a été mise en évidence chez les adultes et enfants sains. Bien que retardée d’environ 20 ms, cette réponse est également enregistrée chez les enfants avec autisme. En revanche, elle n’est pas observée chez les adultes avec autisme. Cette perte de fonctionnalité des réseaux neuronaux impliqués dans le traitement de la voix est discutée selon une perspective développementale et en lien avec les déficits d’interactions sociales qui caractérisent l’autisme. / Autism is characterized by major social disorders with difficulties that have been linked to disorders of perception of social stimuli (voices, faces) in adults with autism. The aim of this study was to investigate the electrophysiological response to human voice in normal development and in adults and children with autism. A specific positive response to voice located over the fronto-temporal region (Fronto-Temporal Positivity to Voice: FTPV) with right lateralization was identified in normal adults and children. Although delayed by about 20 ms, this specific response was also recorded in children with autism. In contrast, the FTPV was not present in adults with autism. This loss of function in neural networks involved in voice processing is discussed from a developmental perspective and in relation with the disorders of social interaction found in autism.

Les techniques de monitorage per-opératoire par potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral (PEAop) sont utiles pour la chirurgie de l'angle ponto-cérébelleux et visent à augmenter la préservation del'audition. Le monitorage auditif informe le chirurgien des modifications de la fonction auditive, mais les techniques existantes ont leurs limites, et de nouvelles méthodes doivent être inventées. Dans ce but, un nouveau système compact de PEAop a été conçu qui donne une information en temps réel (moins de 10 sec) sur la fonction auditive. Un algorithme original de réjection d'artéfact et une analyse par transformée de Fourier ont été développés. Les tests cliniques ont porté sur 23 patients. Les résultats indiquent que notre technique a des avantages significatifs par rapport aux autres méthodes de monitorage, bien qu'aucune différence statistiquement significative dans le taux de préservation auditive n'ait pu être rapporté. Pour augmenter l'efficacité du monitorage auditif per-opératoire, des enregistrements par potentiels directs sur nerfs seront associés aux PEAop. Dans ce but, nous avons mis au point une micro-électrode flexible à haute résolution spatio-temporelle pour réaliser des enregistrements directs. Des tests sur modèle animal par enregistrement multi-sites des aires auditives corticales, en réponse à une stimulation acoustique ou électrique au niveau du noyau cochléaire, ont prouvé la faisabilité de la technique. L'utilisation de micro-électrodes souples devrait permettre une meilleure compréhension du codage du signal le long des voies auditives, et conduire à de nouvelles applications pour le système auditif chez l'homme.

Les enfants sourds congénitaux ne peuvent pas acquérir le langage oral. L'acquisition du langage après réhabilitation montre des différences individuelles qui peuvent être liées à la réorganisation corticale consécutive à la surdité. Le fonctionnement auditif cortical peut être exploré par les méthodes électrophysiologiques. Notre première étude a permis de montrer une relation entre les réponses auditives temporales (onde N1c) et les capacités langagières chez des enfants avec une réhabilitation audioprothétique. Dans une seconde étude, nous avons mis en évidence une réponse spécifique à la voix humaine chez les enfants implantés cochléaires ayant un bon niveau de langage. La distribution de cette réponse est cependant différente de celle obtenue chez les enfants normo-entendants. La réduction de l'artefact dû à l'implant cochléaire a été une étape préliminaire indispensable à l'analyse des potentiels évoqués auditifs corticaux. L’identification de tels marqueurs permettra de définir des facteurs pronostics et de mieux repérer les enfants nécessitant une adaptation précoce de la rééducation. / Congenitally deaf children cannot acquire spoken language. Language development following auditory rehabilitation varies widely from child to child; this variability could be explained by cortical reorganisation following congenital deafness. Electrophysiological techniques make it possible to investigate cortical auditory processing. Our first study identified a relationship between auditory temporal responses (N1c wave) and language performance in children fitted with hearing aids for moderate congenital deafness. Our second study investigated cortical voice processing in children with a cochlear implant (CI) and with good language performance. Minimisation of the CI artifact was a preliminary step to analyse cortical auditory evoked potentials. A specific response to voice was found in children with CI, broader and more frontally distributed than this recorded in normal hearing children. The identification of such markers shoult it make possible to identify prognostic factors and to better indentify children in need of early care management.

L’hyperacousie est définie comme une hypersensibilité aux sons d’intensité modérée. Il s’agit d’un trouble de la perception auditive qui a des répercussions néfastes sur la qualité de vie des patients. Un mécanisme impliquerait la modification du gain central des neurones auditifs centraux sous l'influence des régions cérébrales non auditives. Toutefois, la question de l'endroit où ces anomalies surviennent dans le système auditif reste ouverte, plus particulièrement lorsque l'hyperacousie survient sans perte auditive neurosensorielle. Nous avons utilisé un modèle animal d’hyperacousie réversible et sans perte audiométrique, induit par injection aigue de salicylate. Nous avons observé un raccourcissement significatif de la latence des ondes III et IV des PEA aux fréquences inférieures à 10 kHz corrélé à une diminution de 15 dB du seuil de réflexe de sursaut acoustique à basses fréquences. La diminution de l’efficacité du réflexe musculaire de l’oreille moyenne suite à l’injection de salicylate semble trop modérée pour expliquer l'hyperacousie, qui semble plutôt être causée par une altération du codage temporo-spatial de la sonie dans le tronc cérébral. L’hyperacousie fait partie des troubles de perception retrouvés dans la migraine, nous avons étudié les changements physiologiques auditifs dans un modèle animal de migraine induit par administration extradurale de soupe inflammatoire. Dans un contexte migraineux, aucun des paramètres modifiés par le salicylate n'est affecté de sorte que l'hypersensibilité au son est plutôt une phonophobie, réponse émotionnelle au son résultant d’une activation anormale du système limbique et du système nerveux autonome. / Hyperacusis is a disorder of loudness perception defined as decreased tolerance to ordinary environmental sounds that are felt as disagreeable, or even, unbearably painful. The idea that hyperacusis is underpinned by an increase in central auditory gain is now widely invoked. Besides, the neural bases of this gain abnormality remain unclear, as well as more generally the mechanisms of loudness perception. We used an animal model of reversible and hearing-loss-free hyperacusis induced by acute salicylate injection. We observed a significant shortening of the latency of ABR waves III and IV at frequencies below 10 kHz correlated to a 15 dB decrease of the threshold of acoustic startle reflex at low frequencies and without sensorineural hearing loss. The decreased effectiveness of middle ear muscle reflex following salicylate injection seems too moderate for explaining hyperacusis, which is more likely produced by impaired temporo-spatial loudness coding with a brainstem origin. Hyperacusis is one of the perceptual disorders found in migraine. We studied auditory physiological changes in an animal model of migraine induced by extradural administration of inflammatory soup. In a migraine context, none of the salicylate-induced changes was observed so that the reaction to sound is likely closer to phonophobia, an emotional response to sound resulting from abnormal activation of the limbic system and the autonomic nervous system.

La compréhension actuelle de l'état comateux est très limitée. La technique des potentiels évoqués s'est démontrée des plus prometteuses en vue de l'élaboration du pronostic des patients en coma. La MMN, une onde cognitive auditive, est perçue comme reflétant un processus automatique de sélection dans le cortex auditif primaire, pouvant être enregistrée sans que le sujet porte attention au stimulus. Quelques études ont rapportées que la présence d'une MMN chez les patients comateux est un facteur de pronostic favorable. Ce mémoire vise à répliquer les résultats des études antérieures, avec un contrôle optimal des paramètres d'enregistrements, sur un échantillon composé de 16 enregistrements provenant de patients ayant subi un traumatisme craniocérébral (TCC) modéré à sévère à différents niveaux de conscience. Les conclusions soulèvent l'intérêt de la MMN pour la validation du niveau conscience des patients et l'évaluation du traitement cognitif dans le cortex auditif durant les différents états de conscience.

J'ai débuté ma recherche par l'étude d'une nouvelle méthode de monitoring auditif per-opératoire par potentiels évoqués auditifs durant la chirurgie des schwannomes vestibulaires avec tentative de préservation de l'audition. L'utilisation de techniques combinées avec enregistrement de potentiels directs de nerf est en cours de développement dans l'espoir d'améliorer les chances de préservation auditive. Les potentiels directs de nerf reposent notamment sur des technologies microélectrodes souples que j'ai testées sur modèle animal. Des enregistrements du cortex auditif obtenus par stimulation acoustique et électrique dans le noyau cochléaire ont démontré la faisabilité de l'enregistrement par microélectrode souple sur support poliimide. J'ai ainsi pu mener en collaboration avec l'Université de Tokyo un programme de recherche sur un nouveau type d'implant du tronc cérébral par électrode de stimulation profonde, qui permet un meilleur accès à la représentation tonotopique du noyau cochléaire. Les réponses électrophysiologiques ont été obtenues par technique de mapping de surfaces corticales avec des microélectrodes souples à haute résolution spatiale (64 sites), développées en collaboration avec le département d'ingénierie de l'Université de Tokyo. Nous avons montré qu'il est possible d'accéder à la tonotopie du noyau cochléaire par stimulation électrique profonde. Des études complémentaires de tolérance et d'efficacité, notamment au cours d'implantation chronique sont cependant indispensables. J'ai également participé à un travail de recherche clinique sur l'audition et le vestibule sur des patients ayant des atrésies aurales. L'étude de ces patients par méthode électrophysiologique (PEA bilatéraux et étude des composants d'interaction binaurale, potentiels évoqués saculo-colliques myogènes), comportementale (étude des facteurs de localisation, en particulier le facteur de compensation temps/intensité) est une approche originale de la plasticité cérébrale existante chez les patients ayant vécus des expériences auditives anormales

L’hypothèse de ce travail est que les sujets schizophrènes souffrant d’hallucinations auditives verbales perçoivent leur propre voix comme une voix étrangère. L'objectif de notre travail est donc d'étudier les réponses électrophysiologiques évoquées par la voix des participants et celle d’une personne inconnue. Nos résultats chez les sujets sains montrent que nous allouons moins de ressources attentionnelles automatiques à notre propre voix que par rapport à une voix inconnue. Cet effet d’atténuation de l’orientation automatique de l’attention pour sa propre voix n’est pas observé chez les patients schizophrènes. De plus, conformément à notre hypothèse initiale, cet effet est d’autant plus faible que la sévérité des hallucinations est forte. / The hypothesis of this study was that schizophrenic patients with auditory verbal hallucinations perceive their own voices as alien voices. The aim of the study was to investigate the electrophysiological responses evoked by participants’own voices and those of unknown individuals. Our results in healthy subjects showed that they allocated fever automatic attentional resources to their own voices than to unfamiliar voices. This attenuation effect of the automatic orientation of attention to own voice was not observed in schizophrenic patients. In addition, in agreement with our initial hypothesis, the attenuation decreased even further as the hallucinations became more severe.

Ce travail s’est intéressé au traitement sous cortical de la parole dégradée par le bruit, notamment par la caractérisation première de l’importance de certains traits acoustiques dans la perception de la parole normale. Pour cela, nous avons d’abord participé à la mise au point de la technique électrophysiologique de potentiels évoqués auditifs obtenus en réponse à des sons de parole, technique proche de celle des potentiels évoqués auditifs précoces, mais qui a des exigences propres en matière de traitement du signal et de techniques de recueil, qui nécessitent une adaptation importante de part la nature différente des stimuli français par rapport aux stimuli anglais utilisés par l’équipe de référence américaine. Les différents axes de notre recherche ont, par ailleurs, permis de mettre en évidence l’importance de l’encodage sous cortical de certaines caractéristiques acoustiques telles que l’enveloppe temporelle, le voisement, mettant par là même en évidence un possible effet corticofuge sur l’encodage de celui-ci. Ces différentes expériences nous ont amenés à nous poser la question des conditions idéales de recueil des PEASP, et notamment l’effet de l’intensité sur le recueil de ceux-ci, mettant en évidence une relation non-linéaire entre l’intensité de stimulation, et les caractéristiques des PEAPSP. Si une intensité de 20 dB SL semble nécessaire au recueil d’un PEAPSP, les réponses montrent une variabilité qui reste très grande à l’échelon individuel, ce qui rend l’utilisation de l’outil PEAPSP à visée diagnostique, que ce soit dans les troubles du langage chez l’enfant, ou dans les troubles de l’audition dans le bruit, difficile. / The major purpose of my thesis was the investigation of brainstem structures implications into speech in noise processing, particularly by identifying the impact of acoustic cues on normal speech perception. Firstly, we were involved in the engineering of the speech auditory brainstem responses (SABR) recording system. SABR are similar to brainstem auditory evoked responses to clicks, but require different acquisition and signal processing set-ups, due to the difference between the French and the American stimuli used by the American reference team. The different studies presented here, permitted to emphasize the role of brainstem structures into the subcortical processing of acoustical cues, such as the temporal enveloppe, or the voicing, with a possible evidence of a corticofugal effect on SABR. These experimentations lead us to a more fundamental question on the best conditions required for PEASP collection, in particular, the best stimulation intensity needed. The results of the experiment on intensity effect showed a non linear relation between the stimulation intensity and PEASP characteristics. Even if an intensity of only 20 dB SL seems enough for SABR recording, individual results are still highly variable so that diagnostic application of SABR on, for example, children with language learning problems or subject suffering from speech in noise perception impairment remains difficult.

La présente recherche explore les conséquences d’une perte auditive périphérique sur le traitement de l’information auditive. Des études ont montré que les enfants malentendants ont de la difficulté à effectuer des tâches d’écoute complexes. De plus, des études menées auprès d’adultes malentendants montrent que l’activité corticale associée à l’écoute de stimuli auditifs est différente de celle d’adultes entendants. Cependant, les résultats de ces études ne mettent pas en lumière la nature des difficultés de traitement de l’information auditive des enfants malentendants. Cette recherche examine donc cet aspect en ayant recours à des mesures comportementales et neurophysiologiques. Les données ont été recueillies auprès de 40 enfants âgés de 9 à 12 ans : 12 enfants ayant une surdité neurosensorielle, 12 enfants ayant trouble de traitement auditif et 16 enfants normo-entendants. Les enfants ont reproduit dans l’ordre des séquences de deux, trois et cinq stimuli verbaux ou non verbaux avec un intervalle interstimuli de 425 ms. Les enfants ont également reproduit des séquences de deux stimuli avec un intervalle interstimuli de 20 et 1000 ms. Enfin, les enfants ont été soumis à des mesures neurophysiologiques à partir de potentiels évoqués auditifs de latence longue et de négativité de discordance avec des paires de stimuli verbaux et non verbaux. Les résultats obtenus permettent d’avancer que les participants du groupe d’enfants malentendants ont un trouble spécifique de traitement auditif. En effet, les résultats de la tâche comportementale montrent que les enfants malentendants ont de la difficulté à traiter des séquences de stimuli lorsque ceux-ci sont verbaux et acoustiquement similaires. Quant aux données neurophysiologiques, les résultats ont démontré que l’amplitude de l’onde tardive N2 était réduite chez les enfants malentendants comparativement à celle de l’onde N2 des deux autres groupes d’enfants. Cette onde pourrait être considérée comme étant un marqueur neurophysiologique reflétant l’influence d’une perte auditive sur le traitement auditif central. De plus, l’amplitude de l’onde de négativité de discordance pourrait être aussi un marqueur pour distinguer les enfants malentendants de ceux ayant un trouble de traitement auditif.Mots-clés : organisation séquentielle auditive, potentiels évoqués auditifs de latence longue, négativité de discordance, enfants malentendants d’âge scolaire / The present research explores the effects of peripheral hearing loss on central auditory processing. Previous studies showed that children with hearing loss have significant difficulties in performing complex listening tasks. Moreover, studies of adults with hearing loss revealed that cortical activity related to listening to acoustic stimuli differed from that of adults without hearing loss. However, results of these studies do not clarify the nature of the difficulties in processing auditory information among children with hearing loss. The present research examines this issue using behavioural and neurophysiological measures. Behavioural and neurophysiological data were collected with forty 9- to 12-year-old children: 12 with hearing loss, 12 with central auditory processing disorder (CAPD) and 16 with normal hearing. Children repeated, in order, two, three, and five verbal and nonverbal stimuli with an interstimulus interval of 425 ms. They also repeated sequences of two stimuli with an interstimulus interval of 20 or 1000 ms. Finally, late-latency auditory evoked potentials and mismatch responses were recorded in the participants using pairs of verbal and nonverbal stimuli. Results suggest that children with hearing loss have a specific central auditory processing disorder. Results of the behavioural task showed that children with hearing loss had difficulty processing sequences of stimuli when the stimuli were verbal as well as similar and complex acoustically. As for the neurophysiological data, results indicated that the amplitude of late N2 waveform was smaller in children with hearing loss than in the other two groups of children. The N2 waveform has the potential to be a neurophysiological marker revealing the influence of hearing loss on central auditory processing. Moreover, the amplitude of the mismatch response could be another marker to distinguish the children with hearing loss from those with central auditory processing disorder. Keywords : Auditory sequential organization, late-latency auditory evoked potentials, mismatch responses, school-aged children with hearing loss

L’objectif de cette thèse est l’étude du développement de l’attention auditive et des capacités de discrimination langagière chez l’enfant né prématurément ou à terme. Les derniers mois de grossesse sont particulièrement importants pour le développement cérébral de l’enfant et les conséquences d’une naissance prématurée sur le développement peuvent être considérables. Les enfants nés prématurément sont plus à risque de développer une variété de troubles neurodéveloppementaux que les enfants nés à terme. Même en l’absence de dommages cérébraux visibles, de nombreux enfants nés avant terme sont à risque de présenter des troubles tels que des retards langagiers ou des difficultés attentionnelles. Dans cette thèse, nous proposons donc une méthode d’investigation des processus préattentionnels auditifs et de discrimination langagière, à l’aide de l’électrophysiologie à haute densité et des potentiels évoqués auditifs (PEAs). Deux études ont été réalisées. La première visait à mettre sur pied un protocole d’évaluation de l’attention auditive et de la discrimination langagière chez l’enfant en santé, couvrant différents stades de développement (3 à 7 ans, 8 à 13 ans, adultes ; N = 40). Pour ce faire, nous avons analysé la composante de Mismatch Negativity (MMN) évoquée par la présentation de sons verbaux (syllabes /Ba/ et /Da/) et non verbaux (tons synthétisés, Ba : 1578 Hz/2800 Hz ; Da : 1788 Hz/2932 Hz). Les résultats ont révélé des patrons d’activation distincts en fonction de l’âge et du type de stimulus présenté. Chez tous les groupes d’âge, la présentation des stimuli non verbaux a évoqué une MMN de plus grande amplitude et de latence plus rapide que la présentation des stimuli verbaux. De plus, en réponse aux stimuli verbaux, les deux groupes d’enfants (3 à 7 ans, 8 à 13 ans) ont démontré une MMN de latence plus tardive que celle mesurée dans le groupe d’adultes. En revanche, en réponse aux stimuli non verbaux, seulement le groupe d’enfants de 3 à 7 ans a démontré une MMN de latence plus tardive que le groupe d’adulte. Les processus de discrimination verbaux semblent donc se développer plus tardivement dans l’enfance que les processus de discrimination non verbaux. Dans la deuxième étude, nous visions à d’identifier les marqueurs prédictifs de déficits attentionnels et langagiers pouvant découler d’une naissance prématurée à l’aide des PEAs et de la MMN. Nous avons utilisé le même protocole auprès de 74 enfants âgés de 3, 12 et 36 mois, nés prématurément (avant 34 semaines de gestation) ou nés à terme (au moins 37 semaines de gestation). Les résultats ont révélé que les enfants nés prématurément de tous les âges démontraient un délai significatif dans la latence de la réponse MMN et de la P150 par rapport aux enfants nés à terme lors de la présentation des sons verbaux. De plus, les latences plus tardives de la MMN et de la P150 étaient également corrélées à des performances langagières plus faibles lors d’une évaluation neurodéveloppementale. Toutefois, aucune différence n’a été observée entre les enfants nés à terme ou prématurément lors de la discrimination des stimuli non verbaux, suggérant des capacités préattentionnelles auditives préservées chez les enfants prématurés. Dans l’ensemble, les résultats de cette thèse indiquent que les processus préattentionnels auditifs se développent plus tôt dans l'enfance que ceux associés à la discrimination langagière. Les réseaux neuronaux impliqués dans la discrimination verbale sont encore immatures à la fin de l'enfance. De plus, ceux-ci semblent être particulièrement vulnérables aux impacts physiologiques liés à la prématurité. L’utilisation des PEAs et de la MMN en réponse aux stimuli verbaux en bas âge peut fournir des marqueurs prédictifs des difficultés langagières fréquemment observées chez l’enfant prématuré. / The aim of this thesis is to investigate early auditory attention and language development in full-term and preterm children. The last months of pregnancy are particularly important for the child’s cerebral development, and the impacts of a premature birth on his/her neurodevelopment can be substantial. Prematurely born children are at higher risk of developing a variety of neurodevelopmental disorders compared to full-terms. Even without visible brain injury, many premature children are at risk of presenting disorders such as language delays and attentional difficulties. In this thesis, we suggest an approach to investigate pre-attentional processes and early language discrimination abilities in infants using high-density electrophysiology and auditory event-related potentials (AERPs). We conducted two studies. The first one aimed at establishing a paradigm to evaluate auditory attention and language discrimination development in healthy full-term children, over different developmental stages (3 to 7 years, 8 to 13 years, adults; N = 40). To do so, we analyzed the Mismatch Negativity (MMN) component in response to speech (spoken syllables /Ba/ and /Da/) and non-speech stimuli (frequency-synthesized tones, Ba: 1578 Hz/2800 Hz; Da: 1788 Hz/2932 Hz). Distinct patterns of activation were revealed according to stimulus type and age. In all groups, non-speech stimuli elicited an MMN of larger amplitude and earlier latency than did the presentation of speech stimuli. Moreover, in response to speech stimuli, both children groups (3 to 7 years, 8 to 13 years) showed a significantly delayed MMN response compared to the adults group. In contrast, in response to non-speech stimuli, only the youngest group (3 to 7 years) showed a significantly delayed MMN compared to the adults. Age-related differences for tone discrimination therefore appear to occur earlier in children’s development than do the discriminative processes for speech sounds. In the second study, we aimed at identifying the electrophysiological markers of auditory attention and language deficits often incurred by a premature birth. We thus presented this paradigm to 74 infants born preterm (before 34 gestational weeks) or full-term (at least 37 gestational weeks), aged 3, 12 and 36 months old. Our results indicated that preterm children of all age groups showed a significantly delayed MMN and P150 responses to speech stimuli compared to full-terms. Moreover, significant correlations were found between the delayed MMN and P150 responses to speech sounds and lower language scores on a neurodevelopmental assessment. However, no significant differences were found between full-term and preterm children for the MMN in response to non-speech stimuli, suggesting preserved pre-attentional auditory discrimination abilities in these children. Altogether, the findings from this thesis indicate that the neurodevelopmental processes associated with auditory pre-attentional skills occur earlier in childhood compared to language discrimination processes. Cerebral networks involved in speech discrimination are still immature in late childhood. Furthermore, neural networks involved in speech discrimination and language development also appear to be particularly vulnerable to the impacts of prematurity. The use of AERPs and the MMN response to speech stimuli in infancy can thus provide predictive markers of language difficulties commonly seen in premature infants.