L'audiométrie tonale liminaire est l'outil de référence pour évaluer le fonctionnement auditif, mais c'est un outil subjectif qui mesure des élévations de seuils témoignant de dégâts irréversibles sur le système auditif. La mesure des produits de distorsions acoustiques (PDAs), reflet du fonctionnement cochléaire, permet de dépister précocement des altérations de l'oreille interne causées par le bruit ou certains solvants ototoxiques. A partir d'un paradigme de mesure basé sur un enregistrement continu du PDA cubique (2f1-f2) et une stimulation controlatérale, nous avons pu expliquer, chez le rat, les effets pharmacologiques du toluène. Ce solvant aromatique agirait en particulier sur les centres nerveux impliqués dans le réflexe de protection acoustique de l'oreille moyenne. Devant les résultats obtenus chez l'animal, un prototype d'appareil adapté à l'homme a été mis au point, baptisé EchoScan. L'EchoScan a été testé sur 50 volontaires sains normo-entendant lors d'un premier protocole de recherche clinique pour vérifier la reproductibilité des mesures. Un second protocole a ensuite été conduit pour tester l'outil chez des salariés en entreprise, selon plusieurs conditions d'exposition : témoins non exposés, salariés exposés au bruit, exposés aux solvants, exposés au bruit et aux solvants. Les résultats des deux premières conditions sont présentés dans ce mémoire. Ils confirment la pertinence de la mesure du seuil du réflexe de l'oreille moyenne pour évaluer les effets de l'exposition au bruit. Les résultats des sujets exposés aux solvants évalueront la sensibilité de l'EchoScan dans la détection, voir la caractérisation des effets pharmacologiques de substances chimiques (inclusions en cours). Si l'avenir de l'EchoScan apparaît prometteur en médecine du travail, d'autres applications sont envisagées, comme l'étude des effets pharmacologiques des anesthésiques sur le réflexe de l'oreille moyenne / The pure-tone audiometry is a reference tool to assess auditory function but it is able to measure only threshold elevations showing irreversible damages. Measurement of distortion products oto-acoustic emissions (DPOAEs), reflecting the cochlear function, allows early detection of alterations in the inner ear caused by noise or some ototoxic solvents. From paradigm based on a continuous record of cubic DPOAEs (2f1-f2) and a contralateral stimulation triggering the middle-ear reflex, we could explain, in rats, the pharmacological effects of toluene. This aromatic solvent can act on the centers involved in the middle-ear acoustic protection reflex. With the results obtained in animals, a device adapted to humans has been developed, called EchoScan. The EchoScan was tested on 50 healthy volunteers with normal hearing in a first clinical research protocol to verify in particular the reproducibility of its measurements. A second research protocol was then conducted to test this tool among company employees, according to several exposure conditions: unexposed controls, workers exposed to noise, exposed to solvents, exposed to noise and solvents. The results of the first two conditions are presented in this thesis. They confirm the relevance of the measurement of the middle ear reflex threshold in assessing the effects of noise exposure. The results of subjects exposed to solvents will further evaluate the sensitivity of EchoScan in detection of the pharmacological effects, and even in the characterization of chemical substances exposure (in progress). In the future, EchoScan should be particularly promising in occupational medicine, but other applications are already considered, such as the study of pharmacological effects of anesthetics on the middle ear reflex

La musique a la capacité d’induire et moduler les émotions, décomposées en deux dimensions : le niveau d’activation (relaxant-stimulant) et la valence émotionnelle (déplaisant-plaisant). Une façon de mesurer objectivement la valence musicale est par le réflexe acoustique de sursaut, une réaction de défense qui consiste en un clignement de l’oeil provoqué par un bruit fort et inattendu. Le réflexe est renforcé par la musique déplaisante et inhibée par la musique plaisante. Cependant, l’effet du niveau d’activation émotionnelle lors de l’écoute musicale demeure inconnu. Cette étude a donc pour objectif d’examiner la modulation du réflexe acoustique de sursaut par la musique stimulante et relaxante jugée plaisante. Basée sur les résultats d’études antérieures avec des images, notre hypothèse était que le réflexe serait plus faible dans la condition stimulante que dans la condition relaxante. Dans un devis intrasujet, 47 participants ont écouté de la musique relaxante et stimulante. Des bruits blancs courts et forts ont été rajoutés par-dessus les extraits afin de provoquer le réflexe de sursaut, dont son amplitude et sa latence ont été mesurées par électromyographie. Les résultats ont ensuite été comparés à ceux d’une condition non-musicale, constituée de sons environnementaux plaisants, afin d’explorer si la musique est plus efficace pour inhiber le réflexe. Finalement, des caractéristiques acoustiques, telles que la clarté de la pulsation, la densité acoustique, la dissonance et l’énergie, ont été extraites puis comparées entre les trois conditions pour explorer leur relation avec les paramètres du réflexe. Les résultats rapportent une modulation de la latence du réflexe de sursaut, dans laquelle celle-ci est plus longue dans la condition stimulante comparée à la condition relaxante. Cependant, aucune différence au niveau de l’amplitude n’a été observée. Seule la latence serait donc sensible au niveau d’activation des émotions musicales lorsque la musique est plaisante. Ensuite, la latence dans la condition non-musicale était aussi longue que celle dans la condition stimulante, suggérant que la musique n’est pas plus efficace que les sons non-musicaux pour inhiber le réflexe de sursaut. Finalement, comme l’amplitude et la latence n’ont pas le même patron de réponses, cette étude suggère que le réflexe de sursaut est aussi modulé par le traitement des caractéristiques acoustiques et que ceux-ci ont un effet différent sur ces deux paramètres. En conclusion, la latence du réflexe acoustique de sursaut est une bonne méthode pour mesurer le niveau d’activation des émotions musicales. De futures recherches pourront utiliser le paradigme de la modulation affective du réflexe de sursaut pour mesurer les effets des émotions musicales selon des facteurs individuels tels que l’âge et la dépression. / Music has the capacity to evoke and modulate emotions, divided by two dimensions: arousal (relaxing-stimulating), and valence (unpleasant-pleasant). Musical valence can be objectively measured by the acoustic startle reflex, a defensive reaction consisting of an eye blink provoked by a short and loud noise. This reflex is facilitated by unpleasant music and inhibited by pleasant music. However, the arousal effect while listening to music on the startle reflex remains unknown. This study therefore aims to explore the affective startle modulation by stimulating and relaxing music. In a within-subjects design, 47 participants listened to stimulating music, relaxing music and non-musical sounds. White noises (50 ms, 105 dB(A)) were added over the excerpts to induce startle while eyeblink magnitude and latency were measured by electromyography. Excerpts’ acoustic features were then extracted and compared through experimental conditions to explore their effect on startle modulation. Startle latency was longer in the stimulating condition compared to the relaxing one, but no differences in magnitude were found, partially confirming our predictions. Exploratory analyses suggest that startle modulation is also attributed to bottom-up processes of acoustic features, and that these latter impact differently magnitude and latency. In conclusion, this study highlights startle latency measure efficiently emotional arousal while listening to music, allowing future research to use the paradigm of affective startle reflex modulation to evaluate the effect of music on emotions considering individual factors, such as age and depression. It also paves the way for comparisons of the effect of emotions and acoustic features processes on the startle reflex modulation.

Une des théories actuellement prépondérante pour expliquer le déclin cognitif observé chez les personnes âgées est une perte généralisée de la fonction inhibitrice. En revanche, de plus en plus d’études révèlent un maintien et même un gain sur le plan émotionnel chez les âgés. Afin de caractériser l’effet de l’âge sur la fonction inhibitrice et sur les émotions, nous avons utilisé le paradigme bien connu du réflexe acoustique de sursaut et de son inhibition par le prépulse, un phénomène reconnu comme reflétant le filtrage sensorimoteur, soit une mesure pré-attentionnelle d’inhibition. Le réflexe acoustique de sursaut est une réponse du corps tout entier à un bruit fort et inattendu et a été mesuré via la magnitude et la latence du clignement des yeux. La présentation d’un son faible (prépulse) quelques millisecondes avant le bruit de sursaut réduit la réponse de sursaut. Deux groupes de participants (jeunes adultes et âgés) ont visionné des images plaisantes, neutres et déplaisantes issues du International Affective Picture System (IAPS), lesquelles étaient associées à des stimuli auditifs évaluant le réflexe acoustique de sursaut et son inhibition par le prépulse. Les résultats démontrent que le réflexe de sursaut est modulé différemment par les émotions chez les jeunes adultes et les âgés. Plus particulièrement, les adultes âgés ont un plus grand réflexe de sursaut que les jeunes adultes lorsqu’ils visionnent des images plaisantes et neutres. Le processus d’inhibition par le prépulse est également modulé différemment par les émotions chez les âgés et les jeunes adultes: les âgés ont une plus grande inhibition du réflexe de sursaut que les jeunes adultes lorsqu’ils visionnent des images plaisantes et déplaisantes, mais ils ne diffèrent pas des jeunes adultes pour les images neutres. Dans l’ensemble, les résultats obtenus ne sont pas compatibles avec une perte d’inhibition chez les adultes âgés, et supportent plutôt un biais émotionnel positif. / Aging is often characterized by a decline in cognitive abilities and a loss of inhibitory function. At the same time there is promising, yet limited to date, evidence of a better emotion regulation with aging. In order to characterize the effect of age on inhibitory function and emotions, in this study the well-known acoustic startle paradigm and its inhibition by a prepulse, a phenomenon known to engage sensorimotor gating, were used. The acoustic startle reflex, a whole-body reflex in response to a loud and unexpected sound, was measured through eye blink magnitude and latency. The inhibition of this acoustic startle response by the presentation of a weak sound, a prepulse, was also measured. Two groups of 30 adults (young and older adults) viewed pleasant, neutral, and unpleasant images from the International Affective Picture System (IAPS) while startle and prepulse trials were presented. The results show that the startle response is differently modulated in the two groups, with the elderly displaying a greater startle reflex while viewing pleasant and neutral pictures compared to young adults. Prepulse inhibition is also differently modulated by emotions in young adults and their older counterparts, with the latter exhibiting a greater inhibition of the startle reflex when viewing pleasant and unpleasant pictures (but not for neutral pictures) compared to young adults. In summary, the present data do not support a decline of the inhibitory function with increasing age, but rather support a positivism effect.

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Objectif: Cette thèse avait pour objectif principal la mise en oeuvre et la validation de la faisabilité, chez l'humain, du paradigme de modulation du réflexe acoustique de sursaut par un court silence (GPIAS) afin de l'utiliser comme mesure objective de l'acouphène. Pour ce faire, trois expériences ont été réalisées. L'expérience 1 avait pour objectif de valider l'inhibition du réflexe de sursaut par un court silence chez des participants humains normo-entendants (sans acouphène) lors de la présentation d'un bruit de fond centré en hautes et en basses fréquences afin de déterminer les paramètres optimaux du paradigme. L'expérience 2 avait pour objectif de valider la précision et la fidélité d'une méthode de caractérisation psychoacoustique de l'acouphène (appariement en intensité et en fréquence). Finalement, l'expérience 3 avait pour objectif d'appliquer le paradigme d'objectivation de l'acouphène par le réflexe de sursaut à des participants atteints d'acouphènes chroniques en utilisant les techniques développées lors des expériences 1 et 2. Méthodologie : L'expérience 1 incluait 157 participants testés dans l'une des conditions de durée du court silence (5, 25, 50, 100, 200 ms) et dans l'un des deux paradigmes (court silence à l'intérieur du bruit de fond ou suivant celui-ci) à l'aide de bruits de fond en hautes et en basses fréquences. L'expérience 2 incluait deux groupes de participants avec acouphène, l'un musicien (n=16) et l'autre sans expérience musicale (n=16) ainsi qu'un groupe de simulateur sans acouphène (n=18). Ils tous ont été évalués sur leur capacité d'appariement en fréquence et en intensité de leur acouphène. Les mesures ont été reprises chez un sous-groupe de participants plusieurs semaines plus tard. L'expérience 3 incluait 15 participants avec acouphène et 17 contrôles évalués à l'aide du paradigme d'inhibition du réflexe de sursaut à l'aide d'un court silence (GPIAS). Les paramètres psychoacoustiques de l'acouphène ont également été mesurés. Toutes les mesures ont été reprises plusieurs mois plus tard chez un sous-groupe de participants. Résultats : Expérience 1 : le paradigme d'inhibition du réflexe acoustique de sursaut par un court silence est applicable chez l'humain normo-entendant. Expérience 2 : les mesures psychoacoustiques informatisées de l'acouphène incluant l'appariement en fréquence et en intensité sont des mesures précises et fidèles du percept de l'acouphène. Expérience 3 : un déficit d'inhibition au paradigme du GPIAS a été retrouvé chez le groupe de participants avec acouphène pour les bruits de fond en hautes et en basses fréquences au test et au retest. Les mesures d'appariement en fréquence ont révélé un acouphène dont la fréquence prédominante était d'environ 16 000 Hz chez la plupart des participants. Discussion : Il est possible d'appliquer le paradigme d'inhibition du réflexe acoustique de sursaut par un court silence à des participants humains atteints d'acouphène, tel qu'il est utilisé en recherche animale pour « objectiver » la présence d'acouphène. Toutefois, le déficit d'inhibition mesuré n'est pas spécifique à la fréquence de l'acouphène lorsque validé à partir des données d'appariement psychoacoustique. Nos résultats soulèvent des questions quant à l'interprétation originale du paradigme pour détecter la présence d'un acouphène chez les animaux. / Objective: The main objective of this thesis was the implementation and validation of applying the gap prepulse inhibition of the acoustic startle reflex (GPIAS) paradigm in humans, in order to objectively measure tinnitus. To do this, three experiments were carried out. Experiment 1 was designed to validate the inhibition of the acoustic startle reflex by using a short gap within high and low frequency narrowband noise in normal hearing humans (without tinnitus) to determine the optimal paradigm parameters. Experiment 2 was designed to validate the accuracy and the test-retest fidelity of a tinnitus psychoacoustic characterization method (intensity and frequency matching). Finally, Experiment 3 applied the GPIAS paradigm to participants with chronic tinnitus using the techniques developed in experiments 1 and 2. Methods: Experiment 1 included 157 participants tested with only one gap duration (5, 25, 50, 100, 200 ms) and with one of the two paradigms (gap imbedded in the background noise or following it) including high and low frequencies background noise. Experiment 2 included two groups of participants with tinnitus, one group consisting of musicians (n=16) and one group without musical experience (n=16). A third group consisted of adults who were instructed to simulate having tinnitus (n = 18). Tinnitus pitch and intensity matching abilities were assessed for all participants. A subgroup of participants was retested several weeks later. Experiment 3 included 15 participants with tinnitus and 17 controls assessed with the GPIAS. The psychoacoustic parameters of tinnitus were also measured. A subgroup of participants was retested several weeks later. Results: Experiment 1: the GPIAS is applicable in humans with normal hearing. Experiment 2: psychoacoustic measurements of tinnitus frequency and intensity using a computerized matching procedure produced precise and accurate measurements of the tinnitus percept. Experiment 3: an inhibition deficit was found using the GPIAS paradigm in the tinnitus group for background noise of high and low frequency compared to the control group, at test and retest. The frequency matching measurements revealed a 16,000 Hz tinnitus predominant frequency for most tinnitus participants. Discussion: It is possible to apply the gap prepulse inhibition of the startle reflex paradigm on human participants with tinnitus, as used in animal research to "objectify" the presence of tinnitus. However, the inhibition deficit found in the tinnitus group was not specific to their tinnitus frequency. This was validated by psychoacoustic tinnitus pitch matching. Our results question the original interpretation of the GPIAS paradigm for objectifying the presence of tinnitus.