Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Nous proposons un cadre statistique pour analyser les anomalies morphologiques et organisationnelles altérant l'anatomie des circuits neuronaux chez les patients atteints du syndrome de Gilles de la Tourette. Les composants de chaque circuit (matière grise et blanche) sont représentés comme des maillages 3D et intégrés dans un seul complexe. Cela permet d'étudier leur organisation et surtout la connectivité structurelle. La méthode proposée est basée sur une approche statistique appelée construction d'atlas qui résulte en un template, capturant les invariants de la population, et en déformations template-vers-sujets, décrivant la variabilité morphologique. Premièrement, nous intégrons la construction d'atlas dans un cadre bayésien qui permet d'estimer automatiquement des paramètres autrement fixés. Deuxièmement, nous réduisons les ressources de calcul nécessaires au traitement de faisceaux de fibres en définissant un schéma d'approximation basée sur un nouveau modèle appelé courants pondérés. Troisièmement, nous décrivons un nouveau modèle de déformation pour la construction d'atlas qui permet de capturer les variations morphologiques et organisationnelles. On montre l'efficacité de la méthode par comparaison de deux groupes de 44 patients et 22 témoins. Les résultats soulignent des anomalies sur la forme des structures de la matière grise et sur la connectivité structurelle. / We propose a statistical framework to analyse morphological and organisational anomalies altering the anatomy of neural circuits in patients with Gilles de la Tourette syndrome. The components of each circuit, from both white and grey matter, are represented as 3D meshes and integrated in a single shape complex. This allows to study their organisation and in particular the structural connectivity. The proposed methodology is based on a statistical approach called atlas construction which results in a template complex, capturing the invariants of the population and in template-to-subject deformations, describing the morphological variability. First, we embed the atlas construction in a Bayesian framework which allows to automatically estimate important parameters otherwise fixed by the user. Second, we reduce the important computational resources required to process fiber bundles by defining an approximation scheme based on a new computational model called weighted currents. Third, we describe a new deformation scheme for the atlas construction which permits to model variations in structural connectivity and at the same time to capture global anatomical changes. We show the effectiveness of the proposed method by comparing two groups of 44 patients and 22 controls respectively. Results highlight anomalies about both the shape of grey matter structures and structural connectivity.

Le terme « tiqueur » est utilisé pour alléger le texte, et ce, sans préjudice. / Les tics sont des manifestations motrices ou phoniques, involontaires, soudaines, rapides, stéréotypées, non rythmiques et répétitives (Bloch & Leckman, 2009). Selon la cinquième version du manuel diagnostique et statistique des troubles mentaux (DSM-5), le Syndrome Gilles de la Tourette (SGT) inclut la présence de tics moteurs multiples associés à au moins un tic phonique se manifestant plusieurs fois par jour, depuis plus d'un an (APA, 2013). Lorsqu’au moins un tic moteur ou phonique existe de façon isolée depuis au moins un an, le diagnostic de Trouble de tics chroniques est plutôt envisagé (TTC). Plusieurs études ont permis de montrer une similarité entre le SGT et le TTC du point de vue des comorbidités, ainsi que des variables neuropsychologiques et psychosociales associées (Spencer & al., 1995; Shapiro & Shapiro, 1982). Ainsi, plusieurs auteurs suggèrent que le TTC constitue une forme moins sévère du SGT (Jedynak, 2004). Les effets néfastes associés aux tics chroniques sur la vie sociale, scolaire ou professionnelle sont suffisamment bien documentés dans la littérature scientifique (Cavanna, Servo, Monaco & Robertson, 2009; Robertson, 2006; Thibert, Day & Sandor, 1995). Les thérapies cognitivo-comportementales (TCC) représentent une bonne alternative à la médication dont les effets secondaires peuvent parfois être très incommodants. Toutefois, ces dernières montrent un taux d’efficacité très variable, de 30 % à 67 % selon les études (Verdellen, Van de Griendt, Hartmann & Murphy, 2011; Piacentini & al., 2010; O’Connor et al., 2015, 2008, 2005a, 2005b, 2001, 1997a, 1997b, 1997c). Pour cette raison, plusieurs auteurs ont tenté de prédire le taux de réussite thérapeutique associé à une TCC par une série de facteurs neuropsychologiques afin de trouver un élément d’explication à ces variations. La plupart s’accordent pour dire que le taux de réussite d’une TCC dépend du fonctionnement exécutif, et notamment des capacités d’inhibition et de flexibilité cognitive. Les participants ciblés par cette étude sont des adultes âgés entre 18 et 50 ans souffrants d’un SGT ou d’un Trouble de tics chroniques (n = 92), comparés à des participants sans problème psychiatrique ou neurologique (n = 56). La cueillette de données s’est effectuée au Centre d’Étude sur les Troubles Obsessionnel-Compulsif et les Tics (CÉTOCT), entre 2003 et 2013. L’objectif du premier volet de cette étude visait à comparer les capacités d’inhibition et de flexibilité cognitive chez un groupe de participants atteints de tics chroniques et un groupe de participants neurotypiques (groupe témoin). D’autre part, l’objectif du deuxième volet visait à mesurer les capacités d’inhibition et de flexibilité cognitive chez deux sous-groupes de participants : un sous-groupe ayant fortement réussi une Thérapie Cognitivo-Comportementale (TCC) pour les tics chroniques et un autre ayant faiblement réussi. Les résultats obtenus montrent que les participants atteints de tics chroniques présentent, de façon significative, de plus faibles capacités d’inhibition et de flexibilité cognitive qu’un groupe témoin. Toutefois, seules les capacités de flexibilité cognitive permettent de prédire significativement le taux de réussite thérapeutique associé à une TCC pour les tics chroniques. / Tics are involuntary motor movements or vocalizations which are sudden, rapid, stereotyped, non-rhythmic and repetitive (Bloch & Leckman, 2009). According to the fifth edition of the Diagnostic and statistical manual of mental disorders (DSM-5), Tourette’s Disorder (TD) includes multiple motor tics and at least one vocal tic that can be observed multiple times every day for more than a year (APA, 2013). When at least one motor or vocal tic can be observed for at least a year, Chronic Tic Disorder (CTD) is diagnosed instead. Multiple studies show similarities between TD and CTD for comorbidities as well as associated neuropsychological and psychosocial variables (Spencer & al., 1995; Shapiro & Shapiro, 1982). Many authors suggest that CTD is actually a milder form of TD (Jedynak, 2004). The harmful effects of chronic tics on social, academic or professional life are extensively documented in the scientific literature (Cavanna, Servo, Monaco & Robertson, 2009; Robertson, 2006; Thibert, Day & Sandor, 1995). Cognitive-behavioral therapies (CBT) represent an alternative to medications whose side effects can sometimes be incapacitating. However, their success rate is highly variable, from 30% to 67% depending on the study (Verdellen, Van de Griendt, Hartmann & Murphy, 2011; Piacentini & al., 2010; O’Connor et al., 2015, 2008, 2005a, 2005b, 2001, 1997a, 1997b, 1997c). For this reason, many authors tried to predict the therapeutic success rate by using a series of neuropsychological factors in order to explain these variations. The general consensus is that the success rate of a CBT depends on executive functioning, notably on inhibition and cognitive flexibility. Participants in this study are adults aged 18 to 50 suffering from TD or CTD (n = 92) who are compared to participants without a diagnosed psychiatric or neurological disorder (n = 56). The data was collected at the Centre d’Étude sur les Troubles Obsessionnels-Compulsifs et les Tics (CÉTOCT) between 2003 and 2013. The objective of the first part of this study was to compare the inhibition and cognitive flexibility of a group of participants with chronic tics and a group of neurotypical participants (control group). On the other hand, the aim of the second component was to measure inhibition and cognitive flexibility in two subgroups of participants : a subgroup that strongly succeeded in Cognitive Behavioral Therapy (CBT) for chronic tics and another with weak success. The results showed that participants with chronic tics had significantly lower inhibition and cognitive flexibility than a control group. However, only cognitive flexibility can significantly predict the therapeutic success rate associated with CBT for chronic tics.

Il est reconnu que le développement social des enfants et des adolescents est soutenu par l’évolution des capacités cognitives et sociocognitives en interaction avec les expériences relationnelles quotidiennes. Ce développement offrirait une compréhension de plus en plus vaste du monde social et culturel, permettant aux individus de s’intégrer à la société en tant que citoyen autonome et responsable au début de l’âge adulte. Malgré la validité de ce portrait global, il reste beaucoup à comprendre sur l’influence entre les capacités cognitives (ex. : fonctions exécutives) et sociocognitives (ex. : raisonnement moral (RM), théorie de l’esprit (TdE), reconnaissance des émotions) durant le développement, ainsi que sur leur impact individuel et additif sur le comportement social. Encore moins d’informations existent sur ces interactions dans le cadre du développement atypique, comme celui des jeunes présentant des troubles neurodéveloppementaux. L’objectif général de cette thèse est donc d’explorer les interrelations entre les différentes composantes du fonctionnement exécutif (FE) et de la cognition sociale chez les jeunes et leur contribution à l’adaptation sociale. Le but des travaux est aussi d’observer les effets potentiels d’un développement déficitaire de ces fonctions dans le contexte d’un trouble neurodéveloppemental, le Syndrome de Gilles de la Tourette (SGT). Cette thèse est composée de trois articles empiriques concernant trois études qui abordent ces objectifs généraux. Les deux premières études explorent le FE, la cognition sociale et les tendances d’interaction sociale chez des enfants neurotypiques de 6 à 12 ans. La première étude, centrée sur les interrelations entre les capacités cognitives et sociocognitives, montre que la maturité du RM est associée positivement au FE, à la reconnaissance des émotions et à la TdE. Le FE et la cognition sociale contribueraient de manière significative à la maturité du RM et joueraient un rôle médiateur dans la relation entre l’âge et le RM. La deuxième étude, plus centrée sur les tendances comportementales dans la vie quotidienne, montre que le FE quotidien joue un rôle médiateur qui expliquerait partiellement le lien entre l’empathie et les tendances prosociales des enfants et complètement le lien avec leurs tendances agressives. La troisième étude montre pour la première fois l’existence d’un fonctionnement plus pauvre de la TdE chez les jeunes ayant le SGT. Ces jeunes présentent également un moins bon FE quotidien et plus de difficultés et comportementales, notamment au niveau des aspects sociaux. Cette étude révèle des liens entre le RM des jeunes atteints du SGT et leur flexibilité cognitive, fluence verbale et FE quotidien, de même qu’avec la sévérité de leurs tics et leurs difficultés sociales. Les difficultés de comportement sont expliquées en grande partie par la sévérité des tics, le FE et la cognition sociale. Ensemble, les données des études présentées dans cette thèse contribuent à établir un portrait plus détaillé des relations réciproques entre le FE, la cognition sociale et l’adaptation sociale, lors du développement typique et atypique. Les résultats offrent de nouvelles pistes pour la compréhension clinique des difficultés d’adaptation sociale précoce et suggère un fondement empirique pour l’élaboration de programmes d’intervention sur les compétences sociales. / It is recognized that the social development of children and youth is supported by improvements in their cognitive and social cognitive abilities, which are driven by everyday interpersonal experiences. This development provides a broader understanding of the social and cultural world, allowing individuals to become integrated members of society and autonomous and responsible citizens in early adulthood. Despite the validity of this overall picture, there is still much to be learned about the mutual influence between cognitive (e.g.,executive functions) and socio-cognitive abilities (e.g., theory of mind, moral reasoning, emotion recognition) during development, as well as their individual and additive impact on social behavior. Even less is known about these interactions in the context of atypical development, such as in youth with neurodevelopmental disorders. The main objective of this thesis is to explore the reciprocal associations between different components of executive functioning (EF) and social cognition in youth and their contribution to social adaptation. We also aimed to observe the potential effects of impaired development of these functions in a neurodevelopmental disorder, Tourette’s Syndrome (TS). This thesis is composed of three empirical articles pertaining to three studies that address these main objectives. The first two studies explore EF, social cognition and social interaction patterns among neurotypical children aged 6 to 12 years. The first study focuses on the interrelations between cognitive and social cognitive abilities, showing that moral reasoning (MR) maturity is positively associated with EF, emotion recognition and theory of mind. EF and social cognition contribute significantly to the MR maturity and play a mediating role in the relationship between age and MR. The second study, which focuses more on behavioral patterns in everyday life, shows that everyday EF plays a mediating role that partly explains the link between empathy and prosocial tendencies in children and completely explains the link with their aggressive tendencies. The third study shows for the first time that theory of mind skills are poorer among youth with TS, and they have reduced everyday EF and more emotional and behavioral difficulties, particularly in the social domain. This study also reveals links between the MR skills of youth with TS and their cognitive flexibility, verbal fluency, everyday EF, tic severity and social difficulties. Social difficulties in this group are largely explained by tic severity, EFand social cognition. Overall, the results of the studies presented in this thesis contribute to building a more comprehensive picture of the interrelationship between EF, social cognition and social adaptation during typical and atypical development. The findings offer new avenues for improving our clinical understanding of early social adjustment difficulties and provide an empirical basis for the development of social skills intervention programs.