La leucomalacie periventriculaire est l’une des causes principales d’infirmité motrice cérébrale chez le nouveau-nés prématurés. Notre hypothèse est qu’une inflammation maternelle sensibilise le cerveau immature à des lésions de la substance blanche (SB) et neuronales excitotoxiques. Afin de la tester, des rates Sprague Dawley ont reçu de LPS d’E.coli à 19 et 20 jours de gestation. Les rates témoins ont reçu des injections de PBS. Les rats nouveau-nés ont reçu d’iboténate à P4 puis sacrifiés à P5 et P9. Dans le groupe LPS vs temoin, nous avons montré une aggravation des lésions de la substance blanche caractérisées par une activation microgliale, hypomyélinisation et astrogliose. Une diminution des neurones GABAergiques et dopaminergiques était associée aux lésions de la SB. Nous avons montré une diminution de la liaison des récepteurs dopaminergiques D1 et D2 aux ligands spécifiques. Le LPS potentialise les effets de l’Ibo en majorant les lésions cérébrales macroscopiques et diffuses. / The periventricular leucomalacia is one of the main causes of cerebral palsy in premature infants. This disorder desease is multifactorial. Our hypothesis is that maternal inflammation sensitizes the immature brain to white matter (WM) and neuronal excitotoxic lesions. To test it, Sprague Dawley rats received LPS E. Coli at 19 and 20 days of gestation. The female control have received injections of PBS. The newborn rats received iboténate at P4 and then sacrificed at P5 and P9. In LPS groups vs control groups, immunohistochemical study showed an aggravation of histological lesions of the WM characterized by microglial activation, a hypomyelinisation and astrogliose. A decrease in GABAergic neurons and dopaminergic neurons were associated with WM lesions. Autoradiographic studies also showed a decrease of dopaminergic receptors D1 and D2 binding specific ligands. In this study, we showed that the LPS potentiates the effects of the Ibo by increasing macroscopic and diffuse brain injury.

Si l'imagerie par résonance magnétique (IRM) montre la charge lésionnelle qui reflète le caractère inflammatoire de la sclérose en plaques (SEP), il n'existe pas de marqueur permettant de prédire son évolution ou de caractériser les phénomènes de neurodégénérescence. Par conséquent, cette étude a pour objectif premièrement d'identifier des marqueurs de l'intégrité tissulaire par IRM de tenseur de diffusion (DTI), permettant de détecter les dommages tissulaires de type inflammatoire et/ou dégénératif, et deuxièmement de caractériser leur évolution par une analyse longitudinale, chez des patients de différentes formes cliniques. A cette fin, nous avons proposé une première approche régionale des substances blanche (SB) et grise (SG) sous-corticale et une deuxième approche statistique globale analysant par TBSS les variations d'anisotropie de la SB et par VBM la densité de la SG. Les résultats obtenus dans la SB montrent des variations de la fraction d'anisotropie (FA), et des diffusivités radiales et axiales reflétant respectivement une atteinte myélinique et une atteinte axonale alors que la SG présente une augmentation de la FA suggérant une atteinte dendritique neuronale. L'analyse par TBSS et VBM montre des anomalies touchant plutôt les régions sous-corticales chez les patients rémittents qui s'étendent aux régions corticales chez les patients de forme progressive. Longitudinalement, on retrouve essentiellement des changements de FA dans la SB et d'atrophie de la SG chez les patients rémittents. Ces travaux montrent que la DTI constitue une méthode sensible pour une meilleure détection et compréhension des altérations cérébrales et de leur évolution dans la SEP.

Le déclin des performances motrices du sujet âgé est associé à un risque accru de morbimortalitéet représente une problématique majeure pour nos sociétés vieillissantes. Son origine est le plus souvent multifactorielle et nous nous sommes plus particulièrement intéressés au rôle des facteurs de risque vasculaire à partir des données longitudinales et transversales de la cohorte dijonnaise de l'étude des 3 Cités. Les performances motrices ont été évaluées à travers la mesure de la vitesse de marche sur 6 mètres chez des sujets âgés de 65 à 85 ans à l'inclusiondans l'étude.Nous avons ainsi observé que l'hypertension artérielle à l'inclusion dans l'étude était associée à une vitesse de marche plus lente et à un déclin de la vitesse de marche plus important au cours du suivi. Parmi les participants ayant eu une IRM cérébrale à l'inclusion, nous avons observé une relation entre la vitesse de marche et les volumes sous-corticaux de substance grise cérébrale, en particulier le volume du noyau caudé. Une vitesse de marche plus lente à l'inclusion était associée à un risque accru de mortalité toutes causes 5 ans plus tard, avec une association plus forte pour la mortalité cardiovasculaire.Ces résultats sont en faveur d'une contribution cérébrovasculaire au déclin des fonctions motrices du sujet âgé, et participent à une meilleure compréhension de ce processus.

Le but de ce travail est d’étudier deux dimensions sémiologiques, identifiées dans la littérature comme associées au trouble dépressif résistant, l’anxiété et l’apathie. Ces marqueurs cliniques et leurs corrélats radiologiques seront ensuite testés dans une analyse longitudinale du pronostic à 6 mois d’une cohorte de patients souffrant de dépression. Les données originales de ce travail sont issues de la cohorte LONGIDEP. Cette étude prospective, naturalistique, a été menée chez des patients souffrant d’un épisode dépressif majeur qui bénéficiaient, dans le cadre des soins courants, d’une évaluation clinique, neuropsychologique et d’une imagerie cérébrale à l’inclusion. Une nouvelle évaluation a été proposée à 6 mois de l’inclusion. Cette étude nous a permis de montrer que 1) l’apathie dans la dépression est associée à un profil clinique et physiopathologique spécifique, 2) l’analyse catégorielle et sémiologique de l’anxiété dans une population de sujet déprimés résistants n’étaient pas concordantes. Les déprimés résistants présentaient une hyperperfusion amygdale centro-médiane, 3) l’anxiété trait, un pattern cognitif associé à la mémoire visuo-spatiale étaient prédictifs d’une évolution péjorative de la dépression. Des anomalies structurales de régions impliquées dans la régulation émotionnelle et plus précisément l’adaptation au danger/peur, étaient associées à une évolution péjorative de la dépression. Des deux dimensions sémiologiques étudiées, l’anxiété apparaît être impliquées dans le pronostic de la dépression. L’étude des liens entre l’anxiété et les troubles de la motivation est une perspective de recherche pour la dépression résistante. / The aim of this work is to study anxiety and apathy in treatment resistant depression. These clinical factors and its imaging correlates will be tested in prediction of outcome in a 6-months follow-up. Original data were retrieved in LONGIDEP cohort. This is a prospective study conducted in routine care. Patients suffering from a mood depressive episode benefited from a clinical, neuropsychological and brain imaging. They were assessed once again at 6 months. Our study has shown that 1) apathy in depression is associated with specific clinical and pathophysiological patterns, 2) categorical and dimensional approach of anxiety in treatment resistant depression are not convergent. This latter population exhibited higher brain perfusion of centro-medial amygdala, 3) trait anxiety, cognitive patterns of visuospatial memory were predictive of pejorative outcome. Structural abnormalities in key regions involved in emotion regulation were associated with pejorative outcome of depression. Only anxiety was involved in outcome of depression. The link between anxiety and motivation should be studied in further works.

Des anomalies macro et micro-structurales des réseaux cérébraux impliqués dans la régulation émotionnelle ont été observées chez des adolescents et des adultes présentant un trouble dépressif majeur. Cependant, on ignore si ces anomalies se développent au fur et à mesure de la maladie dépressive ou si elles sont présentes avant. La dépression sub-syndromique de l’adolescent étant associée à un risque élevé, mais non systématique, de développer ultérieurement un trouble dépressif majeur, l'étude des corrélats neuro-anatomiques qui lui sont associées pourrait apporter des informations sur la physiopathologie de la dépression. Nous avons utilisé les données cliniques et d’Imagerie par Résonance Magnétique pondérée en T1 et en diffusion de l’étude européenne IMAGEN portant sur 2131 adolescents recrutés en population générale à 14 ans, puis réévalués à 16 ans, afin de comparer les données d’adolescents présentant une dépression sub-syndromique à celles d’adolescents non déprimés. Nous avons mis en évidence des changements structuraux chez des adolescents présentant une dépression sub-syndromique dans des régions impliquées dans la dépression. La relation entre dépression sub-syndromique à 14 ans et dépression clinique à 16 ans était en partie expliquée par un plus petit volume de cortex préfrontal médian chez les filles et par de plus faibles valeurs de fraction d’anisotropie dans les faisceaux connectant le corps calleux au cortex cingulaire antérieur chez les deux sexes. A l’adolescence, des changements cérébraux dans des régions impliquées dans la régulation émotionnelle semblent être associés à un risque accru de transition vers des formes syndromiques de dépression. / Neuroimaging findings have been reported in emotional regions in both adults and adolescents with depression but it still remains unknown whether such brain alterations can be detected before depression onset or reflect disease progression. Although subthreshold-depression in adolescence is a condition at risk for Major Depressive Disorder, not all youths with subthreshold depression will develop full-syndrome depression. Thus, studying brain correlates of subthreshold-depression in adolescence may inform on the pathophysiology of depression. We used clinical and, T1 weighted and diffusion magnetic resonance imaging data from the IMAGEN study, an European and population-based cohort of 2131 adolescents recruited from secondary schools at age 14 and followed-up at age 16. Regional gray and white matter morphometry and white matter microstructure were compared between adolescents with subthreshold-depression and healthy control adolescents. Macro and micro structural brain changes were found in adolescents with subthreshold-depression in regions involved in Major Depressive Disorder. The relation between subthreshold-depression at baseline and clinical depression at follow-up was mediated by lower medial-prefrontal gray matter volume in girls and by lower fractional anisotropy in tracts projecting from the corpus callosum to the anterior cingulate cortex in both sexes. The findings suggest that subthreshold-depression in early adolescence is associated with structural volumetric and connectivity changes in emotion-regulation circuits, and that some of these changes might denote high risk for later clinical depression.

Si l’imagerie par résonance magnétique (IRM) montre la charge lésionnelle qui reflète le caractère inflammatoire de la sclérose en plaques (SEP), il n’existe pas de marqueur permettant de prédire son évolution ou de caractériser les phénomènes de neurodégénérescence. Par conséquent, cette étude a pour objectif premièrement d’identifier des marqueurs de l’intégrité tissulaire par IRM de tenseur de diffusion (DTI), permettant de détecter les dommages tissulaires de type inflammatoire et/ou dégénératif, et deuxièmement de caractériser leur évolution par une analyse longitudinale, chez des patients de différentes formes cliniques. A cette fin, nous avons proposé une première approche régionale des substances blanche (SB) et grise (SG) sous-corticale et une deuxième approche statistique globale analysant par TBSS les variations d’anisotropie de la SB et par VBM la densité de la SG. Les résultats obtenus dans la SB montrent des variations de la fraction d’anisotropie (FA), et des diffusivités radiales et axiales reflétant respectivement une atteinte myélinique et une atteinte axonale alors que la SG présente une augmentation de la FA suggérant une atteinte dendritique neuronale. L’analyse par TBSS et VBM montre des anomalies touchant plutôt les régions sous-corticales chez les patients rémittents qui s’étendent aux régions corticales chez les patients de forme progressive. Longitudinalement, on retrouve essentiellement des changements de FA dans la SB et d’atrophie de la SG chez les patients rémittents. Ces travaux montrent que la DTI constitue une méthode sensible pour une meilleure détection et compréhension des altérations cérébrales et de leur évolution dans la SEP. / If magnetic resonance imaging (MRI) shows the inflammatory nature of multiple sclerosis (MS) lesions, there is no marker capable of predicting its evolution or characterizing neurodegeneration. Therefore, the aim of this work was first, to identify markers of tissue integrity by diffusion tensor MRI (DTI) for the detection of inflammatory and/or degenerative tissue damages, and second, to characterize their changes with time using a longitudinal analysis of patients with different clinical forms. To this end, we first proposed a regional approach based on several white (WM) and gray (GM) matter regions of interest, and second, a statistical approach for the analysis of global WM anisotropy changes (TBSS) and GM density changes (VBM). WM analysis showed variations of the fractional anisotropy (FA), and radial and axial diffusivities, reflecting myelin and axonal damage respectively, while the GM analysis showed increased FA suggesting neuronal dendritic loss. TBSS and VBM analysis showed abnormalities affecting mostly subcortical regions in patients with relapsing-remitting (RR) MS which extended to cortical regions in patients with progressive MS. Longitudinally, we mainly observed WM FA changes and GM atrophy in RR patients. This work showed that DTI is a sensitive method for the detection and a better understanding of brain alterations and their progression in MS

Nombre de personnes âgées, a placé le vieillissement cérébral et ses pathologies associées dans lesdéfis majeurs de ce début de XXIème siècle. Ce travail de thèse consiste à étudier et quantifierl’impact de la consommation de cigarette sur le vieillissement morphologique cérébral au seind’une grande cohorte de volontaires sains, celle de l’étude 3 Cités. Nous nous sommes attachés àévaluer et comparer son impact, par rapport à d’autres facteurs accélérant le vieillissementcérébral, dans des études transversales et longitudinales. Il en ressort que le tabac à un effet,principalement global, plus important que les facteurs de risque cardiovasculaires inclus dans cetteétude, et de même ampleur que celui de l’âge. Nous montrons que cet effet est arrêté avec laconsommation, montrant qu’une prévention chez les personnes âgés pourrait s’avérer d’un bénéficemajeur pour la société. De plus, les analyses ont été réalisées en séparant les femmes et leshommes dans nos analyses. Cela nous a permit de mettre en évidence une influence différentiellede la consommation de tabac sur le vieillissement cérébral dans les deux sexes.Néanmoins, les résultats présentés ont pour la plupart jamais été montrés et cela demande laréplication de l’étude dans une autre population / The increase in life expectancy seen during the XXth century, followed by an increase in theproportion of elderly, placed the study of brain aging and of its accompanying diseases in thespotlight. This thesis had for goal the study and quantification of the impact of tobaccoconsumption on brain morphological aging in a large cohort of elderly subjects from the Three CitiesStudy. We focused to evaluate and compare its impact, in comparison with other factors known toinfluence brain aging, in longitudinals and cross-sectionals studies. We show that tobacco smokinghas an effect, mainly global, more important than the others cardiovascular risk factors included inthis study and as important as the effect of age. Also, we have found that this effect stops with theconsumption, showing that prevention among the elderly population might be of major interest forsociety. Moreover, analysis have been conducted in men and women separately, allowing us to finddifferential effects of tobacco consumption on the brain morphological aging in the two sexes.

Le déclin des performances motrices du sujet âgé est associé à un risque accru de morbimortalitéet représente une problématique majeure pour nos sociétés vieillissantes. Son origine est le plus souvent multifactorielle et nous nous sommes plus particulièrement intéressés au rôle des facteurs de risque vasculaire à partir des données longitudinales et transversales de la cohorte dijonnaise de l’étude des 3 Cités. Les performances motrices ont été évaluées à travers la mesure de la vitesse de marche sur 6 mètres chez des sujets âgés de 65 à 85 ans à l'inclusiondans l'étude.Nous avons ainsi observé que l’hypertension artérielle à l’inclusion dans l’étude était associée à une vitesse de marche plus lente et à un déclin de la vitesse de marche plus important au cours du suivi. Parmi les participants ayant eu une IRM cérébrale à l’inclusion, nous avons observé une relation entre la vitesse de marche et les volumes sous-corticaux de substance grise cérébrale, en particulier le volume du noyau caudé. Une vitesse de marche plus lente à l'inclusion était associée à un risque accru de mortalité toutes causes 5 ans plus tard, avec une association plus forte pour la mortalité cardiovasculaire.Ces résultats sont en faveur d’une contribution cérébrovasculaire au déclin des fonctions motrices du sujet âgé, et participent à une meilleure compréhension de ce processus. / Motor decline in the elderly is associated with an increased risk of morbidity and mortality, and represents a major issue for our ageing societies. Its etiology is usually multifactorial, and, in this work, we specifically addressed the contribution of vascular risk factors, based on crosssectional and longitudinal data from the Dijon center of the Three-City study. Motor function was assessed through measures of walking speed over 6 meters in participants aged 65 to 85 years old.We observed that baseline hypertension was associated with lower walking speed at baseline and greater motor decline over follow-up. Among participants with a baseline brain MRI, we observed a relationship between walking speed and the volume of brain subcortical gray matter structures, particularly the volume of the caudate nucleus. Slower walking speed at baseline was associated with an increased risk of all-cause death over 5 years of follow-up; this association was stronger for cardiovascular deaths.These results support the hypothesis of a contribution of vascular risk factors to motor decline in the elderly and contribute to improve our understanding of this process.

L’apnée obstructive du sommeil (AOS) est l’un des troubles du sommeil les plus fréquents chez l’adulte et sa prévalence augmente avec l’âge. Elle se caractérise par des arrêts répétés de la respiration au cours du sommeil, menant à la présence de fragmentation du sommeil et à de l’hypoxémie intermittente. Lorsque non traité, ce trouble peut mener à diverses conséquences non négligeables sur la santé des individus qui en sont atteints, incluant sur la santé du cerveau. L’AOS est d’ailleurs de plus en plus reconnue comme étant un possible facteur de risque de déclin cognitif et de démence. Dans ce contexte, quelques études transversales ont caractérisé le volume de la substance grise cérébrale chez des adultes vieillissants atteints d’AOS, avec des résultats variables. En effet, certaines études ont noté de plus grands volumes de substance grise chez les personnes avec une AOS plus sévère, alors que d’autres ont retrouvé des plus petits volumes chez cette même population. Ce qui explique la variabilité entre les études demeure à ce jour mal compris, bien que certaines hypothèses aient émergé. Ainsi, cette thèse vise à évaluer l’association entre la sévérité de l’AOS et le volume de substance grise cérébrale chez des personnes d’âge moyen et âgées de manière transversale et longitudinale. La première étude de cette thèse se base sur des techniques de neuroimagerie afin d’évaluer les liens entre la sévérité de l’AOS et le volume de la substance grise cérébrale des sous-régions du lobe temporal médian, soit l’hippocampe, le cortex entorhinal et le cortex parahippocampique. Celles-ci ont été ciblées puisqu’elles peuvent être affectées tôt dans la progression de la pathologie de la maladie d’Alzheimer (MA). De plus, nous avons testé l’effet d’une correction de la portion d’eau libre sur les volumes cérébraux. Finalement, nous avions comme objectif de mieux comprendre si certaines caractéristiques démographiques ou cliniques de nos participants pouvaient avoir un impact sur les associations observées. Nous avons observé qu’une AOS plus sévère était associée à des volumes de substance grise plus grands de certaines sous-régions du lobe temporal médian (hippocampe et cortex entorhinal), mais seulement chez des groupes de participants spécifiques, soit les femmes, les participants plus âgés et ceux présentant un trouble cognitif léger de type amnésique. Le fait d’apporter une correction pour la portion d’eau libre aux volumes mesurés a rendu non significatives les associations observées. Il est donc possible que la présence accrue d’eau extracellulaire, suggérant de l’œdème cérébral, puisse expliquer la présence de plus grands volumes chez les participants présentant une AOS plus sévère. La deuxième étude visait quant à elle à évaluer les changements structurels des sous-régions du lobe temporal médian associés à la sévérité de l’AOS chez des personnes d’âge moyen et âgées sur une période d’environ 2 ans. Nous avons démontré que chez nos participants n’ayant pas utilisé un traitement pour l’AOS, la présence d’interaction entre la sévérité de l’AOS et l’âge permettait d’expliquer les changements annuels de volume de substance grise. De fait, les participants plus jeunes de notre échantillon (< 65 ans) avec une AOS plus sévère présentaient un plus grand taux de changement annuel de volume de substance grise, soulignant la présence d’hypertrophie dans ce sous-groupe. Ceci a été mis en lumière pour l’ensemble des sous-régions du lobe temporal médian. Chez les participants âgés entre 65 et 75 ans, aucune association entre la sévérité de l’AOS et les changements de volume au fil du temps n’a pu être soulignée. Les participants plus âgés (> 75 ans) avec une plus grande sévérité d’AOS présentaient quant à eux une plus grande atrophie au fil du temps dans certaines régions, soit l’hippocampe et le cortex entorhinal. Ces résultats supportent donc une hypothèse biphasique des changements au niveau de la substance grise cérébrale chez les gens présentant de l’AOS, avec une première phase caractérisée par des augmentations de volume chez les adultes plus jeunes, menant éventuellement à de l’atrophie chez les personnes plus âgées. Cette thèse permet d’avoir un portrait plus clair sur la nature des changements et des mécanismes impliqués dans l’association entre la sévérité de l’AOS et les volumes de substance grise. L’un des apports importants est l’utilisation d’une nouvelle méthodologie afin d’obtenir une portion d’eau libre, ce qui a permis de mieux comprendre l’apport potentiel de mécanismes pouvant sous-tendre les changements structuraux observés, notamment l’œdème cérébral. De plus, l’évaluation des caractéristiques individuelles des participants a permis d’expliquer partiellement les incongruences entre les études précédentes. Dans le cadre des études incluses dans cette thèse, nous avons observé des changements plus marqués chez les femmes. Nous avons également pu démontrer que l’âge des individus atteints d’AOS pouvait influencer significativement le patron de changements observés. Les résultats de cette thèse pourraient donc permettre de mieux cibler les personnes avec AOS qui pourraient le plus bénéficier d’un traitement pour maintenir leur santé cérébrale. / Obstructive sleep apnea (OSA) is one of the most common sleep disorders in adults, and its prevalence increases with age. It is characterized by repeated pauses in breathing during sleep, leading to sleep fragmentation and intermittent hypoxemia. If left untreated, this disorder can have numerous consequences, including on the brain’s health. OSA is increasingly recognized as a risk factor for cognitive decline and dementia. In this context, cross-sectional studies have characterized brain gray matter volume in aging adults with OSA, with variable results. Indeed, some studies have noted greater gray matter volumes in people with more severe OSA, while others have found smaller volumes in this same population. What explains the variability between studies remains poorly understood, although some hypotheses have emerged. Thus, this thesis aims to assess the association between OSA severity and cerebral gray matter volume in middle-aged and elderly individuals using cross-sectional and longitudinal designs. The first study in this thesis uses neuroimaging techniques to assess the links between OSA severity and cerebral gray matter volume of the medial temporal lobe subregions, i.e. the hippocampus, entorhinal cortex and parahippocampal cortex. These were chosen as they can be affected early in the progression of Alzheimer's disease (AD) pathology. We also corrected our brain volumes for free-water portion. Finally, we aimed to better understand whether certain demographic or clinical characteristics of our participants might have an impact on the associations observed. We noted that more severe OSA was associated with larger gray matter volumes in certain subregions of the medial temporal lobe (hippocampus and enthorinal cortex), but only in specific groups of participants: women, older participants and those with amnestic mild cognitive impairment. Correcting our volumes for free-water portion rendered the associations nonsignificant. It is therefore possible that the presence of extracellular water, suggestive of cerebral edema, could explain the presence of larger volumes in participants with more severe OSA. The second study aimed to assess longitudinal structural changes associated with OSA severity in middle-aged and elderly people over a period of around 2 years. We found that in participants who did not use treatment for OSA, the presence of interactions between OSA severity and age were associated with the annual changes in gray matter volume. Indeed, younger participants (< 65 years old) in our sample with more severe OSA showed a greater rate of annual change in gray matter volume, highlighting the presence of hypertrophy in this subgroup. This was underlined in all medial temporal lobe subregions. In participants aged between 65 and 75, no association between OSA severity and volume changes over time could be highlighted. Older participants (>75 years old) with greater OSA severity showed greater hippocampal and entorhinal cortex atrophy over time. These results therefore support a biphasic hypothesis of changes in cerebral gray matter in people with OSA, with an initial phase characterized by volume increases in younger adults, eventually leading to atrophy in older people. This thesis provides a clearer picture of the nature of the changes and mechanisms involved in the association between OSA severity and gray matter volumes. An important contribution is the use of a new methodology to obtain a free-water portion, which allows to better understand the potential contribution of mechanisms that may underlie the structural changes observed, notably cerebral edema. In addition, the assessment of participants' individual characteristics helped to partially explain incongruities between previous studies. Indeed, in the studies included in this thesis, we observed more marked changes in certain subgroups of participants, notably women. We were also able to demonstrate that the age of individuals with OSA could significantly influence the pattern of changes observed, either gray matter hypertrophy or atrophy. The results of this thesis could therefore make it possible to target specific subgroups of individuals suffering from OSA who may be at greater risk of displaying changes in gray matter structure, and thus promote screening and treatment when necessary.

Les progrès dans le domaine de la neuroimagerie cérébrale ont permis une certaine compréhension des maladies mentales comme la schizophrénie. Cependant, peu de résultats sont cohérents et ils sont souvent contradictoires, ce qui rend difficile de tirer des conclusions concrètes par rapport à la maladie. Plusieurs facteurs jouent un rôle dans les résultats divergents et convergents : Les différentes techniques d'imagerie et les analyses, le nombre de patients inclus dans les études, l'âge des patients, l'âge de l’'apparition de la maladie, les critères de diagnostic, les effets du traitement antipsychotique, le statut social, ainsi que les comorbidités, font partie de ces facteurs. Bien que les différences cérébrales entre femmes et hommes « normaux » sont bien établies, ce n’est que ces dernières années que des études en neuroimagerie de la schizophrénie ont abordé les différences homme-femme comme une explication potentielle des résultats discordants de l’imagerie cérébrale. L'objectif de cette thèse est de comprendre le rôle du sexe (genre féminin et masculin) dans les anomalies anatomiques observées dans la schizophrénie; ceci, en réalisant des études qui contrôlent, autant que possible, l'effet de différentes variables confondantes et en utilisant des analyses d’IRM automatisées chez des patients et des sujets sains de même âge et du même sexe. Une brève revue globale des résultats actuels dans le domaine de la schizophrénie ainsi que des résultats liés aux différences entre les sexes dans la schizophrénie vont être présentés. La première étude visait à étudier l'influence des différences de sexe sur des mesures de la gyrification corticale de la schizophrénie. Étant donné que la schizophrénie est une maladie dont les «symptômes cliniques » ont un impact négatif sur la qualité de vie des patients qui en souffrent, nous avons exploré la relation entre la gyrification corticale et les différents symptômes de la schizophrénie chez les hommes et les femmes atteints de ce trouble psychiatrique. Le rôle du sexe sur la gyrification corticale et son association aux symptômes a été à peine étudié chez les patients atteints de schizophrénie ; c’est pour cette raison que, nous croyons que cette étude est d’une importante valeur. Dans cette première étude, des images 3T T1 ont été acquises auprès de 48 patients atteints de schizophrénie (24 hommes [SZ-M] et 24 femmes [SZ-F]) et 48 volontaires sains (24 hommes [NC-M] et 24 femmes [NC-F]), appariés en fonction de l'âge et du sexe. Des mesures d’indice de gyrification (IG) pour chaque hémisphère et les quatre lobes cérébraux (frontaux, temporal, pariétal, et occipital) ont été effectuées en utilisant le pipeline de CIVET, lequel est entièrement automatisé. Plusieurs résultats intéressants ont émergé: les patients avaient des valeurs inférieures importantes de l’IG global par rapport aux témoins; SZ-M avaient des valeurs d'IG hémisphériques significativement inférieurs par rapport à NC-M, cela n'a pas été observé dans les groupes de femmes. Aucune différence entre les sexes dans les valeurs de diminution de l’IG avec l'âge n’a été observés chez les témoins sains par contre, une diminution de la valeur de l’IG avec l’âge chez les patients était plus importante chez les patients homme que les patients femmes. Une détérioration plus progressive dans l'hémisphère droit dans les deux groupes de patients a été observée, tout comme des réductions significatives des valeurs d’IG en relation avec la durée de la maladie chez SZ-M, mais pas chez SZ-F. Dans les groupes de patients, on observe des diminutions des valeurs d’IG dans les lobes frontaux bilatéraux et, le lobe occipital droit; le groupe SZ-M a montré une valeur d’IG significativement plus élevée par rapport à NC-M dans le lobe temporal droit; SZ-F a montré des valeurs d’IG significativement plus faibles dans les lobes bilatéraux frontaux, temporaux, pariétaux et le lobe occipital droit, par rapport à NC-F. Aucune corrélation significative n'a été trouvée entre les valeurs de l'IG et le profil de la symptomatologique dans les deux groupes de patients. Etant donné que l’IG reflète, en partie, des altérations dans le développement et la connectivité cérébrale, la diminution de l’IG observée chez les patients est en accord avec le modèle de développement neurobiologique de disconnectivité dans la schizophrénie. De plus, nous soulignons l'importance de l'âge ainsi que la durée de la maladie lorsque nous comparons les hommes et les femmes atteints de schizophrénie. Cependant, nous n'avons pas observé de corrélation significative n'a été trouvée entre les valeurs de l'IG et les symptômes, ce qui est d'un intérêt particulier et inattendu compte tenu des résultats de la neuroimagerie montrant par exemple certaines corrélations entre les symptômes positifs et certaines anomalies du lobe temporal dans la schizophrénie. Considérant ces résultats, nous avons décidé d'investiguer, dans notre deuxième étude, l'association entre les symptômes et les densités de matière grise (DMG) et de matière blanche (DMB) à la place des mesures de gyrification corticale. Nous avons utilisé la morphométrie basée sur le voxel "Voxel Based Morphometry (VBM8.0 with Diffeomorphic Anatomical Registration (Through Exponentiated Lie Algebra [DARTEL])" et la modélisation linéaire automatique (SPSS21.0 ALM) sur les images 3T T1 MPRAGE acquises auprès de 40 patients atteints de schizophrénie (SZ) et 41 témoins sains (NC). Nous avons trouvé que les patients atteints de schizophrénie avaient une DMG réduite dans le cortex cingulaire antérieur, le cortex temporal médian gauche et une DMG plus élevée dans le cortex cingulaire postérieur gauche par rapport aux sujets sains. Une diminution significative de DMB dans la région fronto-rectal inférieure gauche et la région pariétale postérieure gauche a été observée chez les patients comparés aux sujets sains. Nous avons trouvé des corrélations positives entre les symptômes positifs et la DMG dans l'insula gauche et le noyau caudé droit; et entre les symptômes négatifs et la DMG dans le cortex frontal médian droite et le lobe postérieur de cervelet droit. Nous avons aussi trouvé des corrélations négatives de DMG dans la région pariétale droite (précuneus), le lobe postérieur du cervelet gauche et les symptômes positifs; ainsi qu'entre la DMG du lobe antérieur du cervelet gauche et les symptômes négatifs. En outre, des corrélations positives ont été trouvées entre la DMB dans le cortex frontal médian droit et les symptômes positifs et entre le DMB dans la région frontale supérieure droite et les symptômes négatifs. Des corrélations négatives ont été trouvées entre les symptômes positifs et la DMB dans la région occipitale inférieure droite et le cunéus occipital droit, tandis que des corrélations négatives ont été trouvées entre la DMB et la région frontale supérieure gauche. Il est intéressant de noter que lorsque les symptômes ont été analysés par regroupement, nous avons trouvé que le symptôme de la désorganisation conceptuelle corrélait positivement avec la DMG totale et la DMB totale. L’augmentation de DMG a été associée à une diminution de la gravité des hallucinations et du manque de spontanéité; tandis que l'augmentation de DMB totale a été associée à la diminution de la sévérité de l'hostilité et des idées de grandeur. Une comparaison entre les groupes d'hommes a montré une diminution de la DMG chez les patients schizophrènes, tandis qu’aucune différences n’a été observée dans les groupes de femmes. Nous n’avons trouvé aucune corrélation entre la DMG, la DMB, le liquide cérébro-spinal, le volume total du cerveau, les symptômes individuels et la schizophrénie chez les sujets féminins. Chez les hommes atteints de schizophrénie, on observe des corrélations négatives importantes entre les idées de grandeur et la DMB; des corrélations positives entre la désorientation et la DMB. De plus on observe des corrélations entre et les déficits d'attention et de DMG et DMB. Nos résultats montrent que ces associations sont différentes chez les hommes et les femmes atteints de la schizophrénie. La symptomatologie de schizophrénie est un mélange de déficits cognitifs et socio-affectifs. Dans ce contexte, le but de notre troisième étude est d'étudier chez les patients atteints de la schizophrénie des DMG et DMB et leur relation avec l’acuité mnésique avec des contenus émotionnelles (négatives, positives et neutres) ainsi que étudier l'effet des différences de sexe sur nos résultats. Quarante et un patients droitiers, traités par antipsychotique, souffrant de schizophrénie (SZ) et 40 témoins sains (NC), tous droitiers, ont participé à l’étude. Nous avons utilisé des images de l'International Affective Picture System (IAPS), une banque d'images émotionnelles, et de l’IRM. On observe chez les témoins sains des corrélations entre les valeurs élevées de DMG du cortex pariétal postérieur, du lentiform, du putamen, noyau caudé, le cortex orbitofrontal inférieur gauche et la reconnaissance des images négatives. On observe des corrélations entre la DMG dans la région temporale gauche, fusiforme et la reconnaissance des images positives ; et également dans le cervelet antérieur gauche et l’acuité des images neutres. Chez les patients on observe des valeurs élevées des DMG dans le cortex occipital inférieur gauche et la reconnaissance des images négatives, mais aucune corrélation entre la capacité de reconnaissance des images positives ou neutres. Nous avons observé chez les témoins sains: des relations significatives entre la DMB dans le cortex pariétal postcentral gauche et la capacité de reconnaître des images négatives; dans le cortex temporal inferieur gauche, le cortex pariétal gauche (précuneus), le cortex frontal gauche et la capacité de reconnaissance des images positives; des valeurs de DMB du cortex temporel médian et l’acuité des images neutres. Les patients atteints de schizophrénie ont montré des relations significatives entre de DMB dans le cortex occipito-lingual gauche et la reconnaissance des images négatives ; dans le cortex pariétal angulaire gauche et la reconnaissance des images positives ; et dans le cortex temporal supérieur droit et les images neutres. Les différences de sexe dans la schizophrénie ont été observées : chez les patients de sexe masculin, des corrélations négatives ont été trouvées entre les DMB et la capacité de reconnaître des images négatives et positives. Chez les hommes sains, nous avons trouvé des corrélations positives entre des valeurs totales de DMG et la capacité de reconnaître des images négatives. Nous n’avons pas observé de corrélations dans les groupes de femmes. Ces résultats soutiennent l'hypothèse de l'atrophie fronto-temporale régionale chez les patients schizophrènes. Toutefois, nous notons qu’ils ont des augmentations relatives des valeurs de DMB dans le cortex occipito-pariétal. Nous avançons l'hypothèse que les déficits mnésiques chez les patients sont liés à des perturbations dans la coordination des réseaux cérébraux, ce qui peut être affecté par des déficits structuraux plus évidents chez les patients masculins. Par conséquent, nous préconisons que les futures études devraient utiliser le connectome ou l’approche « réseaux cérébraux » pour étudier l’impact du sexe (genre masculin-féminin) sur les déficits cognitifs et symptomatologiques dans la schizophrénie. Nos résultats globaux soulignent l'importance de la différence entre homme et femme dans la modulation de manifestations cliniques et fonctionnelles de la schizophrénie. Ainsi, nous croyons que le contrôle des covariables comme l'âge, la durée de la maladie et le statut social est insuffisant et que les études futures sur la schizophrénie devraient systématiquement séparer les hommes des femmes, afin de mieux comprendre cette maladie mentale complexe et dévastatrice. / Advances in cerebral neuroimaging techniques have helped our understanding of mental illnesses, such as schizophrenia. Few findings remain consistent and are often contradictory, making it difficult to draw informative conclusions about the disease. Several factors play a role in both diverging and converging results. Imaging technique and analyses, number of patients involved, age of patients, age at onset of the disease, diagnostic criteria, antipsychotic treatment effects, social status, comorbidities, are among some of the reasons. Despite well established cerebral sex differences in healthy population, it is only in recent years that neuroimaging studies in schizophrenia have addressed sex differences as a major possible explanation for discrepant neuroimaging finding. The aim of this thesis is to help understand the role of sex on brain structures in schizophrenia, by conducting studies that control as much as possible for other variables and by using MRI automated analyses for patients and controls matched for age and sex. This work will briefly present findings in schizophrenia in general, and then an extensive review of the literature on sex differences in schizophrenia will be presented. From it, we are able to conclude that sex differences have been reported with rare exception in almost all aspects involved in the life of patients with schizophrenia. Chapters 1. The first study investigated sex differences in cortical gyrification in schizophrenia patients (SZ). In addition, considering that schizophrenia is a disease of “clinical symptoms” that determine the quality of life of patients afflicted by it, we explored the relation between cortical gyrification and symptoms in males and females with schizophrenia. The role of sex on cortical gyrification and its association with symptoms has been scarcely investigated in patients with schizophrenia. In this study, 3T T1 images were acquired from 48 schizophrenia patients (24 males [SZ-M] and 24 females [SZ-F]) and 48 normal controls [NC] (24 males [NC-M] and 24 females [NC-F]) matched for age, sex, and handedness. Gyrification Index (GI) analyses for each hemisphere and four cerebral regions (frontal, temporal, parietal, and occipital) were performed using the fully automated CIVET pipeline. Patients had significant lower values of the overall GI relative to normal controls and SZ-M had significant lower right hemispheric GI values compared to NC-M. This was not observed in either NC-F or in SZ. No gender difference in GI values decreases with age were observed in NC. In patients, GI decreases with age were greater in SZ-M than SZ-F, with a more progressive deterioration in the right hemisphere in both patient groups. Significant GI value reductions in association with duration of illness were observed in SZ-M but not in SZ-F. Patient groups had lower GI in bilateral frontal, temporal, and parietal lobes than controls. SZ-F had significant lower GI values in left frontal, bilateral temporal and left parietal lobe compared to NC-F. No significant correlations were found between GI values and symptom scores in either group of patients. Since GI reflects, in part, alterations in cerebral development and connectivity, the decrease in GI observed in patients is in agreement with the neurodevelopmental model of disconnectivity in schizophrenia, and may explain the worse prognosis and social outcome observed in male patients. Furthermore, we emphasize the importance of age and duration of illness when comparing males and females with schizophrenia. Observed differences between male and female patients may reflect a more diffuse and generalized cortical loss in males. Female patients had cortical loss in specific regions, while preserving cortical gyrification in compensatory regions. Our latter finding -no significant correlation between GI values and symptom scores- was of particular interest and was unexpected in view of neuroimaging findings of correlations between positive symptoms and temporal lobe abnormalities. 2. In the second study, we examined the association between symptoms and brain structure using gray (GMD) and white matter (WMD) densities. Voxel-based morphometry (VBM8.0 with Diffeomorphic Anatomical Registration Through Exponentiated Lie Algebra [DARTEL]) and Automatic Linear Modeling (SPSS21.0 ALM) were used on 3T T1 MPRAGE images acquired from 40 schizophrenia patients (SZ) and 41 normal controls (NC). We found that SZ had lower GMD in the anterior cingulate cortex and left middle temporal gyrus, and higher GMD in the left posterior cingulate in comparison to NC. SZ had significantly lower WMD in the left inferior fronto-rectal and the left posterior parietal regions in comparison to NC. Significant positive correlations were found between positive symptoms and GMD in the left insula and right caudate, and between negative symptoms and GMD in the right middle frontal and the posterior lobe of the right cerebellum (uvula). Inverse relationships between GMD in the right parietal (precuneus), the left posterior lobe of the cerebellum (uvula) and positive symptoms, and between GMD in the left anterior lobe of the cerebellum and negative symptoms were observed in SZ. In addition, positive correlations were found between WMD in the right middle frontal lobe, and between positive symptoms and WMD in the right superior frontal region with negative symptoms. Negative correlations were found between positive symptoms and WMD in the right inferior occipital and the right occipital cuneus, while negative symptoms correlated negatively with the WMD of the left superior frontal. When symptom clusters were analyzed, conceptual disorganization symptom positively correlated with both total GMD and WMD. While increases in GMD were associated with decreased severity of lack of spontaneity and hallucinations symptom, increases in total WMD were associated with decreased severity of hostility and grandiosity symptoms. Comparison between male subjects revealed decreased GMD in male schizophrenia patients, while no differences were observed between females across groups. No correlations were found in female groups between GMD, WMD, CSF, or total brain volume and individual symptoms. In males with schizophrenia, significant negative correlation between ideas of grandiosity and WMD, a positive correlation between disorientation and WMD, and attention deficits and GMD and WMD were found. The current data suggest region-specific GMD and WMD association with negative and positive symptoms. In addition, it reveals that such associations are different in male and female schizophrenia patients. 3. The third study investigated the relationships of GMD and WMD with memory accuracy for emotionally negative, positive, and neutral pictures in schizophrenia patients relative to normal controls. Schizophrenia is characterized by an amalgam of cognitivo-socio-emotional deficits. The relationship between emotion processing on cognition and neurobiological underpinnings merit more attention than it has received so far. Memory deficits are among the most common deficits in schizophrenia and have a widespread impact on cognition in general. Additionally, consistently with the major theme of the present thesis, we investigated the effect of gender on the observed effect. Forty one, right-handed medicated patients with schizophrenia (SZ) and 40 right-handed normal controls (NC) matched by age and sex were assessed for memory accuracy using negative, positive and neutral pictures taken from the International Affective Picture System (IAPS). Imaging methods and analyses were similar to our second study. Fifteen minutes after presentation of selected IAPS images (incidental encoding), subjects were asked to recognize the previously seen images among other images. We found higher GMD in NC in the right posterior parietal cortex, lentiform, putamen, and caudate, as well as the left inferior orbitofrontal cortex, in relation with the negative images accuracy. NC had higher GMD in the left temporal and fusiform regions in relation with the positive images accuracy, and higher GMD in the left anterior cerebellum in relation with neutral images. Schizophrenia subjects had higher GMD in the left inferior occipital cortex in relation with the negative images accuracy, but GMD was not correlated with positive or neutral images accuracy in this group. WMDs correlations were higher in NC in the left postcentral parietal region for negative images; in the left inferior temporal, left precuneus parietal, and left frontal regions for positive images; and in the left middle temporal region for neutral images. Schizophrenia patients had higher WMD in the left lingual occipital for negative images; in the left angular parietal for positive images; and in the right superior temporal region for neutral images. While examining the two sexes separately, we observed inverse correlations between WMD and both negative and positive pictures in male patients. In addition, only in male controls, GMD positively correlated with negative pictures and this correlation was absent in female SZ subjects and NC females. These findings support the hypothesis of fronto-temporal regional atrophy in schizophrenia. Schizophrenia patients have relatively increased occipito-parietal WMD, advancing the hypothesis that the core pathophysiological problem underlying recall memory in SZ may be related to disruptive alterations in the coordination of large-scale brain networks, and this may be affected by structural deficits that are more evident in male patients. It is recommended that future studies should use the connectomes or the brain networks approach to investigate the effect of sex on memory deficits in schizophrenia. Our overall findings point out to the importance of sex in modulating the clinical and functional manifestations of schizophrenia. We believe that controlling for covariates as age, duration of illness, social status, etc. is insufficient and that future studies in schizophrenia should systematically separate male and female findings, if we wish to understand this complex and devastating mental illness.