La prévalence des troubles du sommeil et de douleur chronique est élevée chez le patient ayant subi un traumatisme crânien cérébral léger (TCCL). L’interaction entre ces plaintes est suggérée chez les patients avec un TCCL mais son étiologie reste encore peu connue. Les résultats de recherche présentés dans le premier article de cette thèse suggèrent que les patients avec un TCCL qui souffrent de douleur ont une modification des ondes cérébrales durant leur sommeil, ce qui pourrait expliquer en partie comment les deux symptômes interagissent. De plus, la douleur, surtout si associée à des troubles de l’humeur, semble jouer un rôle majeur dans la persistance des symptômes post-commotionnels. Le deuxième article de cette thèse décrit une exacerbation des symptômes post-commotionnels chez le patient ayant eu un TCCL et souffrant de douleur. La persistance ou l’apparition de la douleur chronique à long terme serait prédite par le polymorphisme val66met du gène brain-derived neurotrophic factor (BDNF). Une étude subséquente, présentée dans le troisième article, nous a permis d’approfondir les bases génétiques et cellulaires du rôle du BDNF dans la persistance des symptômes post-commotionnels. Des polymorphismes fréquents dans le gène BDNF ont révélé des variantes liées au mauvais pronostic suite à un TCCL. De plus, l’analyse de cellules extraites de patients ayant subi un TCCL démontrent que l’expression de la protéine BDNF peut être modifiée chez le patient de génotype met66 et ayant subi un TCCL, lui conférant ainsi un rôle neuroprotecteur potentiel. En résumé, nous avons tenté de démontrer dans cette thèse que la douleur suite à un TCCL joue un rôle important dans les perturbations du sommeil et dans la persistance des symptômes post-commotionnels. Une prédisposition génétique pourrait contribuer à expliquer le mauvais pronostic et la chronicité des symptômes post-commotionnels suite à un TCCL. / Mild traumatic brain injury (MTBI) is a major public health concern as patients are left, amongst other symptoms, with sleep complaints and chronic pain. An interaction between these symptoms is suggested. For instance, a night of poor sleep is usually followed by hypersensitivity to pain and chronic pain always leads to sleep complaints. This interaction is suggested following an MTBI, however, data sustaining that hypothesis are still lacking. Data from the first article suggest that pain and other post-concussion symptoms are correlated with sleep-wake disturbances post-MTBI. MTBI patients with pain have more rapid electroencephalographic (EEG) waves during sleep than those without pain. This may suggest that there is an intrinsic physiological relationship between the two complaints. Moreover, pain seems to play an important role in the persistence of post-concussive symptoms. The second article of this thesis describes and details the exacerbation of post-concussive symptoms in the presence of pain following MTBI. The val66met polymorphism in the Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) gene is an important predisposing factor for chronic pain. Lastly, a subsequent study, presented in the third article details the genetic and cellular basis of the role of BDNF in the persistence of post-concussive symptoms. Common polymorphisms in the BDNF genes were genotyped and revealed variants related to post-concussive symptoms following MTBI. Moreover, protein expression studies in lymphoblast cells of MTBI patients showed a modified expression of BDNF with the met genotype that might be neuroprotective. In summary, this thesis first shows that pain contributes to sleep-wake disturbances following MTBI and that the chronicity of post-concussive symptoms, including chronic pain, may be dependent on polymorphisms in the BDNF gene.

L'œdème cérébral et l'hypoxie cérébrale post-traumatiques sont les acteurs principaux de l'apparition des lésions ischémiques secondaires. L'erythropoïétine (Epo) sous sa forme recombinante humaine possède une activité anti-oedémateuse dans un modèle expérimental de TC diffus. Son action sur l'hypoxie cérébrale post-traumatique reste néammoins méconnue. De plus, les effets indésirables hématologiques de l'Epo ont conduit à la synthèse de dérivés de l'Epo ne possèdant pas d'activité hématopoïétique comme l'érythropoïetine carbamylée (CEpo). Dans ce contexte, mon travail de thèse a eu pour but d'évaluer les propriétés de l'Epo et de la CEpo dans le modèle de TC diffus. Un traitement intraveineux par CEpo à la dose de 50 µg/Kg a ainsi permis de diminuer précocemment l'œdème cérébral post-traumatique évalué in vivo par IRM de diffusion et ex vivo par gravimétrie spécifique. Cette propriété a impliqué l'inhibition de la phosphorylation de la voie Erk et s'est accompagnée de l'amélioration des fonctions motrices et cognitives jusqu'à 10 jours après le TC. Après une étude de validation sur des rats sains soumis à différentes conditions d'oxygénation, une méthode de mesure IRM de la saturation locale en oxygène (lSO2) cérébrale combinant l'effet BOLD avec la mesure du volume sanguin cérébral a montré une diminution de l'oxygénation cérébrale post-traumatique. Cette hypoxie cérébrale n'était pas en lien avec une diminution du débit sanguin cérébral attestée par méthode de premier passage d'un agent de constraste. Un collapsus des capillaires cérébraux était par ailleurs retrouvé en microscopie électronique. L'Epo à la dose de 5000 UI/Kg a été capable de restaurer l'oxygénation cérébrale en diminuant l'œdème astrocytaire péricapillaire. L'ensemble de ce travail a permis d'établir les bénéfices d'un traitement par Epo ou par CEpo sur l'œdème cérébral et l'hypoxie cérébrale post-traumatiques. / Post-traumatic brain oedema and brain hypoxia play a key role for the development of secondary ischaemic lesions. Erythopoïetin (Epo) is an anti-oedematous agent in the impact-acceleration model. However its action on brain hypoxia remains unkonwn. Neuroprotective derivatives of Epo that lack haematopoïétic properties, like carbamylated Epo (CEpo), have been developped to counter Epo side effects. In this context, our study aimed to assess the effect of Epo and CEpo on post-traumatic diffuse brain oedema and brain oxygenation. CEpo (50 µg/Kg) decreased brain oedema assessed by diffusion-weighted MRI and specific gravimetry 6 hours after the trauma. The anti-oedematous effect of CEpo was linked to Erk inhibition and was associated with an improvement of cognitive and motor functions, evaluated until 10 days after the insult. MRI using the combination of BOLD contrast and blood volume fraction measurement demonstrated a decrease of local brain oxygenation in our model, without franck ischemia (measurement of mild transit time by a first passage method). Epo (5000 UI/Kg) improved brain oxygenation by decreasing post-traumatic cerebral capillaries collapse due to astrocytic end-foot swelling. All these results demonstrated that Epo and CEpo could be seen as promising neuroprotective agents in traumatic brain injury.

En raison de la complexité de sa pathogenèse, le traumatisme crânien (TC) entraîne de nombreuses lésions cérébrales pour lesquelles il n’existe aucun traitement neuroprotecteur. Il est aujourd’hui clairement établi que la neuro-inflammation est fortement impliquée dans les conséquences post-traumatiques. Cette neuro-inflammation se manifeste entre autres par l’induction de la cyclo-oxygénase de type 2 (COX-2). Bien que plusieurs données soient en faveur d’un rôle délétère de cette enzyme au cours de ce processus dévastateur, l’implication de la COX-2 dans les lésions induites par le TC reste encore controversée. Dans un modèle du TC par percussion mécanique chez la souris, nous avons mis en évidence une augmentation précoce et transitoire du contenu cérébral en COX-2 à 6 et 12 heures après le trauma. Cette induction protéique était à l’origine d’une production accrue de la prostacycline. Cependant, l’inhibition préférentielle de COX-2 était sans effet sur l’œdème cérébral et le déficit neurologique, deux indicateurs de pertinence clinique. Ces données montrent que la COX-2 ne peut pas constituer à elle seule une cible intéressante pour le traitement des conséquences post-traumatiques malgré son induction et son activité après le trauma. Par ailleurs, nous avons montré un effet bénéfique induit par l’indométacine au niveau fonctionnel, ce qui est en faveur d’un rôle délétère des COXs dans le déficit neurologique post-traumatique. Cet effet bénéfique peut impliquer uniquement la COX-1 ou en association avec la COX-2. Ces données constituent un argument supplémentaire qui s’ajoute à plusieurs preuves récentes fournies par la littérature en faveur d’un rôle délétère de COX-1 dans la neuro-inflammation. Malheureusement, ce rôle ne pourra pas être confirmé dans notre modèle car les inhibiteurs sélectifs de COX-1 disponibles à ce jour sont inexploitables dans nos conditions expérimentales. Ce travail constitue une nouvelle piste pour évaluer l’intérêt de l’inhibition des COXs au cours de la phase précoce de la prise en charge du patient traumatisé crânien. La bonne tolérance de l’usage à court terme des inhibiteurs de COX, leur disponibilité sur le marché, leur prix abordable, leur simplicité d’administration, leurs caractéristiques pharmacocinétiques et pharmacodynamiques bien connus sont des facteurs suscitant un intérêt croissant d’élargir le spectre de leurs utilisations en clinique et de la mise en place de nouveaux essais thérapeutiques dans les années à venir. / Because of its complex pathology, Traumatic Brain Injury (TBI) leads to numerous cerebral lesions for which there is no neuroprotective treatment. It is clearly known nowadays that neuro-inflammation is highly involved in post-traumatic consequences. This devastating process is manifested among others by the induction of cyclo-oxygenase type 2 (COX-2). Although many data are in agreement with a deleterious role of COX-2 in neuro-inflammation, the implication of this isoform in the TBI-induced lesions is still controversial. In a mouse model of TBI induced by mechanical percussion, we have shown an early and a transitory increase in the cerebral content of COX-2 at 6 and 12 hours after trauma. This protein induction was the source of an increased production of prostacyclin. However, the preferential inhibition of COX-2 had no effect against cerebral œdema and neurological deficit, two indicators of high clinical relevance. These data show that COX-2 cannot be considered by itself as an interesting target for the treatment of post-traumatic consequences despite its induction and activity after trauma. Besides, we have shown a beneficial effect that was induced by indomethacin at the functional level. This effect highly suggests a deleterious role of COXs in the post-traumatic neurological deficit. This neuroprotection could solely involve COX-1 or both COX isoforms. In accordance with several proofs that were recently supplied by literature, our data constitute an additional argument suggesting a deleterious role of COX-1 in neuro-inflammation. Unfortunately, this hypothesis cannot be confirmed in our model of TBI because the selective inhibitors of COX-1 available this day cannot be exploited in our experimental conditions. This experimental work is a new indication to evaluate the potential interest of COXs inhibition during the early phase of clinical management of patients with TBI. The good tolerance of the short-term intake of COX inhibitors, their availability on the market, their affordable price, their simple way of administration, their well-known pharmacokinetic and pharmacodynamic characteristics increase the need to widen the spectrum of their therapeutic indications and to design new clinical trials during the upcoming years.

Introduction : La surveillance analgésique est essentielle pour préserver le confort des patients sédationnés non-communicants après un traumatisme craniocérébral (TCC). Bien que le réflexe de dilatation pupillaire (RDP) et les comportements puissent être utilisés pour évaluer l'analgésie, ils nécessitent l'application de stimulus nociceptifs. Récemment, le réflexe photomoteur (RPM) élicité via un flash lumineux non douloureux s’est montré utile pour prédire l’état analgésique des patients sans TCC. Nous avons examiné si le RPM peut prédire l’état analgésique et la réponse comportementale des patients TCC non-communicants. Méthode : Quinze patients TCC ventilés mécaniquement (11 hommes; 54±20 ans) ont été évalués avec un vidéo-pupillomètre et une échelle comportementale (BPS) dans les 72 heures suivant l’admission aux soins intensifs. À chaque évaluation, le diamètre pupillaire au repos et le RPM ont été enregistrés, suivis immédiatement du RDP et des comportements pendant un stimulus nociceptif calibré. Les concentrations sanguines d’analgésiques/sédatifs ont été mesurées. Résultats : 103 évaluations ont été réalisées. Lorsque les réflexes pupillaires ont été élicités, le diamètre pupillaire a varié de -19 % en moyenne pour le RPM et de +10 % en moyenne pour le RDP. Les variations du RPM et du RDP étaient plus prononcées chez les participants qui présentaient un score BPS > 3 (un signe reconnu de sous-analgésie) par rapport à ceux avec un score BPS = 3. Les analyses de régression multiple montrent un chevauchement significatif entre les fluctuations des réflexes pupillaires et la concentration sanguine de fentanyl, mais pas celle du propofol. Conclusion : Le RPM pourrait être utile pour évaluer les besoins analgésiques avant une procédure nociceptive chez les patients TCC sédationnés non-communicants. / Background: Analgesia monitoring is essential to preserve comfort in critically ill sedated patients with traumatic brain injury (TBI). While pupil dilation (PD) and pain behaviors can be used to assess analgesia, these indicators require application of noxious stimulations. Recently, the pupillary light reflex (PLR) has emerged as a non-noxious parameter that may be used to predict analgesia requirements in non-brain-injured patients. Here, we investigated whether PLR can be used for the purpose of analgesia monitoring in critically ill sedated TBI patients. Methods: Fifteen mechanically ventilated TBI patients (11 men; 54±20 years) under perfusions of analgesia and sedation were assessed at predefined time within 72 hours of intensive care unit admission. Data collection was performed using video-pupillometry and the Behavioral Pain Scale (BPS). At each assessment, pupil size and PLR at rest were recorded followed immediately by the documentation of PD and pain behaviors elicited by a calibrated noxious stimulation. Blood concentrations of analgesics/sedatives were monitored. Results: 103 assessments were completed. PLR resulted in an average decrease of -19% in pupil diameter and PD resulted in average increase of +10%. Variations in PLR and PD were more pronounced in participants who showed a BPS score > 3 (a recognized sign of sub analgesia) compared to those with no behavioral reaction. Multiple regression analyzes showed a significant overlap between fluctuations in pupillary reflexes and blood levels of fentanyl, not propofol. Conclusions: PLR may be useful to assess analgesia requirements before a nociceptive procedure in critically ill sedated patients with TBI.

Le traumatisme crânien (TC) représente un des problèmes majeurs de santé publique, pour lequel à l’heure actuelle il n’existe aucun traitement. Le TC induit une neuro-inflammation délétère qui pourrait contribuer à l’apparition des lésions de la substance blanche (SB). Ces dernières sont à l’origine de lourdes conséquences neurologiques chez les patients victimes de TC. Néanmoins, très peu d’études se sont intéressées à ces lésions bien que plus sévères que les lésions de la substance grise. Ainsi une meilleure connaissance de leur évolution et des causes devient indispensable. L’hyperactivation de la poly(ADP ribose)polymérase (PARP) joue un rôle délétère dans les conséquences post-traumatiques, notamment sur la neuro-inflammation. Ainsi son inhibition pourrait être bénéfique le développement des lésions de la SB. Dans ce contexte, l’objectif de notre travail a été d’évaluer le rôle de la PARP dans les lésions de la SB dans un modèle expérimental de TC induit par impact cortical contrôlé chez la souris. Dans une première partie, nous avons étudié l’évolution de la démyélinisation dans le corps calleux, une structure riche en SB, entre 6 heures et 3 mois post-TC. Parallèlement, les évolutions de la lésion cérébrale, des déficits sensorimoteurs, de la neuro-inflammation et de l’œdème cérébral ont été étudiées. Le TC induit (1) une démyélinisation dès 7 jours et au moins jusqu’à 3 mois post-TC, précédée par (2) une lésion cérébrale entre 24 et 72 heures suivie par une cicatrisation, (3) une neuro-inflammation entre 6 heures et 7 jours et (4) un œdème cérébral entre 6 et 72 heures post-TC. De plus, le TC induit des déficits sensorimoteurs à 6 heures et 3 mois. Ces résultats montrent que ce modèle est adapté pour étudier les lésions de la SB post-TC, et que la neuro-inflammation et l’œdème cérébral pourrait être impliqués dans la démyélinisation. Dans une deuxième partie, nous avons étudié le rôle de la PARP dans les lésions de la SB suite à TC à l’aide de souris knockout (KO) et wild-type (WT) pour le gène de la PARP. Nous avons mis en évidence que les souris KO ne présentent pas de démyélinisation bilatérale du corps calleux après un TC par rapport aux souris WT à 7 jours post-TC, démontrant pour la première fois l’implication de cette enzyme dans les lésions de la SB consécutives à un TC. De plus, nous avons constaté que les souris KO non traumatisées présentent une diminution de myélinisation comparativement aux souris WT non traumatisées, suggérant un rôle de la PARP dans le processus physiologique de la myélinisation.En conclusion, l’ensemble de ce travail expérimental a permis (1) une meilleure caractérisation de la démyélinisation post-TC et des mécanismes potentiellement impliqués dans cette dernière, et (2) de démontrer pour la première fois le rôle délétère de la PARP dans la démyélinisation induite par un TC. Nos travaux suggèrent le potentiel de l’inhibition de la PARP comme stratégie thérapeutique pour la prévention des lésions de la SB post-traumatiques. / Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of death and disability for which there is no neuroprotective treatment up to date. It results in neuroinflammation that may participate in lasting motor and cognitive impairments accompanied by changes in white matter (WM) tracts. WM lesions, evidenced by demyelination, are associated with neurological disorders and in clinical studies are common consequences in patients with chronic TBI. Several studies suggest a contribution of an overactivation of the poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) to the neuroinflammatory response which may lead to demyelination. The first part of this study was dedicated to a detailed in vivo assessment of the evolution over time of neurological disorders, cerebral lesion and edema, neuroinflammation and white matter injury induced by controlled cortical impact (CCI) between 6 hours and 12 weeks post-TBI. Notably in the corpus callosum, a significant demyelination starting at 7 days appeared to be a major consequence to post-traumatic neuroinflammation associated with motor dysfunctions. The second part of this study was dedicated to the evaluation of PARP’s role in WM lesions post-TBI, using PARP knockout (KO) mice. Our main findings reveal a diminished demyelination in the corpus callosum of TBI PARP KO as opposed to TBI PARP wildtype specimens. Hence, these data suggest for the first time PARP’s deleterious role in post-traumatic demyelination. In conclusion, taken together these data give an overall view of motor/sensorimotor deficits, neuroinflammation and demyelination in a CCI model of TBI that could help to validate pharmacological strategy for preventing post-traumatic WM injury. Notably, PARP’s inhibition seems to be a valid candidate as this enzyme participates in the establishment of a demyelinating process.

La médecine de l’Antiquité voit l’individu malade et ne reconnaît pas le handicap. Les classifications C.I.H. et C.I.F. de l’O.M.S. ont modifié notre manière de voir le handicap. La loi du 11 février 2005 utilise les termes de limitation d’activité et de restriction de participation issus de la C.I.F. La grille G-MAP évalue les limitations d’activité et la restriction de participation par la mesure de l’interaction entre les dimensions individuelles et environnementales (facilitatrices / obstacles) et rend compte ainsi de la situation de handicap. Le type de travail, de formation, le fait de côtoyer au quotidien les personnes handicapées, sont les facteurs principaux modifiant les attitudes des professionnels ou des étudiants. L’évolution et la modification de l’organisation du travail limitent parfois négativement la participation des travailleurs handicapés à la vie de l’entreprise. Une ergonomie logicielle adaptée semble être une voie prometteuse pour faciliter l’insertion. L’accompagnement des professionnels d’un ESAT portant sur la compréhension des troubles cognitifs et comportementaux facilite la vie relationnelle au sein de l’entreprise adaptée. La vision socialisée et politique du handicap impulsée par la loi du 11 février 2005 a considérablement amélioré l’image de celui-ci dans l’ensemble de la population. Nous sommes peut-être, en 2012, dans la phase du balancier de l’histoire qui pointe surtout vers l’aspect social du handicap. Ce changement mérite d’être accompagné, mais il ne doit pas se faire au détriment de la prise en compte des problèmes de santé sous-jacents et plus particulièrement de ce qui concerne le handicap cognitif ou psychique. / The traditional medical model views patients as ‘illnesses’ and does not recognize disability. The WHO’s classifications of handicap (ICH) and function (ICF) have changed our understanding of disability. The Disability Discrimination law of 11th February 2005 introduced the concepts of activity and participation. G-MAP is an assessment tool that looks at the limitations of activity and participation by measuring the interaction between individual and environmental dimensions (facilitators/obstacles) that contribute to the handicap. The main factors that help modify the attitudes of professionals and students, are the nature of their work, training and being around people with disabilities in their daily lives. The evolution and development of an organisation sometimes negatively impacts on the participation of employees with a disability. Adapted software ergonomics seems to be a promising way forward, appearing to change the attitudes towards disabled employees. The use of specific work supporting activities for the professionals of an establishment that employs disabled people (ESAT) to develop an understanding of cognitive and behavioural disorders facilitates good employee relationships within the company. The socialised and political vision of disability engendered by the law of February 2005 has considerably improved the image of disabled people in the general population. This change has to be facilitated, but it should not be detrimental to the awareness of underlying health problems. In 2012 we are the point where the pendulum is starting to swing towards the social aspect of disability.

Le syndrome post-commotionnel (SPC) a été proposé comme un ensemble de symptômes qui peuvent apparaître après un traumatisme crânien léger (TCL) et perdurer des semaines, des mois, parfois jusqu’à un an, engendrant des conséquences importantes sur la vie quotidienne. Des débats entourent la définition et même l’existence du SPC. Ils portent notamment sur la spécificité des symptômes (qui peuvent apparaître dans d’autres conditions, ou chez des personnes non traumatisées), et sur la validité des outils diagnostiques qui restent très hétérogènes. La relation entre le SPC et le stress post-traumatique (SSPT) est également au cœur de ces questionnements. La cohorte PERICLES permet d’apporter un éclairage sur ces questions. Elle porte sur un groupe de patients TCL ainsi qu’un groupe de patients avec un traumatisme léger dont le siège n’est pas la tête. Dans un premier temps, nous avons étudié la spécificité des symptômes en comparant leur prévalence et évolution entre ces deux groupes de patients. Nous avons ensuite tenté de définir un critère diagnostique à partir des symptômes spécifiques à l’aide de tests de corrélations et analyse factorielle. Les facteurs prédictifs du SPC ont été évalués à partir de ce critère, à l’aide d’une régression logistique. Dans un deuxième temps, les facteurs prédictifs des SPC et SSPT ont été évalués et comparés, tout comme la proximité des symptômes des deux syndromes, à l’aide d’une analyse des correspondances multiples. Huit symptômes ont été sélectionnés comme spécifiques au TCL. Un critère diagnostique a pu être défini à partir de ces huit symptômes. Le TCL a été observé facteur prédictif du SSPT (OR = 4,47 [2,38 - 8,40]) mais pas du SPC. Enfin, les symptômes du SPC présentaient une forte proximité avec les variables de la dimension « hypervigilance » du SSPT. Ainsi, le SSPT apparaît être plus spécifique du TCL que le SPC. Les variables du SPC semblent être proches de celles du SSPT. Il semblerait que le stress lié au traumatisme joue un rôle plus important dans la persistance de symptômes à long terme que le mécanisme subi par le cerveau. / Postconcussion syndrome (PCS) has been proposed as a set of symptoms that may occur after mild traumatic brain injury (MTBI) and continue for weeks, months, sometimes up to a year, causing a significant impact on daily life. Debates surround the definition and even the existence of the PCS. They relate in particular to the specific symptoms (which may occur in other conditions or in people not traumatized), and the validity of diagnostical tools that are very heterogeneous. The relationship between the SPCS and post-traumatic stress disorder (PTSD) is also at the heart of these questions. The Pericles cohort can shed light on these issues. It focuses on a group of MTBI patients and a group of patients with mild trauma not related to the head (controls). At first we studied the specificity of symptoms by comparing their prevalence and evolution between these two groups of patients. We then attempted to define a diagnostical test based on specific symptoms using test correlations and factor analysis. Predictors of PCS were evaluated from this test, using logistic regression. In a second step, predictors of PCS and PTSD were assessed and compared, as well as the proximity between symptoms of both syndromes using a multiple correspondence analysis.Eight symptoms were selected as specific to MTBI. A diagnostic criterion has been defined from the eight symptoms. TCL was observed as a predictor of PTSD (OR = 4.47 [2.38 to 8.40]) but not of PCS. Finally PCS symptoms showed strong proximity with variables from "hypervigilance" PTSD dimension. Thus, PTSD appears to be more specific to MTBI than PCS. PCS variables appear to be similar to those of PTSD. It seems that the stress linked to the trauma plays a more important role in the persistence of long-term symptoms than the mechanism of the brain.

La cognition sociale, i.e. notre capacité à attribuer des états mentaux à autrui et à identifier ses émotions, est souvent perturbée dans certaines pathologies telles que le traumatisme crânien (TC). Cette capacité est traditionnellement évaluée à l’aide de tâches sous format « papier-crayon » n’impliquant pas le participant dans une situation d’interaction sociale. Pourtant, la cognition sociale est fondamentale dans nos interactions sociales car elle nous permet de comprendre le discours et le comportement d’autrui. Ainsi, dans ce travail de thèse, nous avons évalué les capacités d’attribution d’états mentaux et de reconnaissance émotionnelle de personnes ayant subi un TC à l’aide de tâches les impliquant activement dans une situation de communication (tâche de communication référentielle et tâche EViCog), ce qui n’a jamais été fait dans cette pathologie. La tâche EViCog (Evaluation de la cognition sociale en interaction virtuelle), créée pour cette étude, permet d’avoir des conversations audio-visuelles avec des humains virtuels, qui expriment des émotions et produisent du discours nécessitant d’inférer leurs états mentaux. Les résultats ont montré que les difficultés des personnes TC étaient encore plus importantes pour la tâche en situation d’interaction (tâche EViCog) par rapport à des tâches traditionnelles au format « papier-crayon ». Par ailleurs, en situation d’interaction, les performances de cognition sociale semblent dépendre en partie des capacités mnésiques (mémoire autobiographique et du contexte), ainsi que des fonctions exécutives, alors que pour les tâches traditionnelles, les performances ne seraient expliquées que par certaines capacités exécutives. / Social cognition, i.e. the ability to attribute mental states to others and to identify emotions, is often impaired in various pathologies, such as traumatic brain injury (TBI). This ability is traditionally assessed with “paper-and-pencil” tasks that do not involve the participant in a social interaction situation. However, social cognition is central in our daily social interactions, as it helps us understand others’ speech and behavior. Thus, in this study, we assessed mental state attribution and emotion recognition abilities of TBI participants, using tasks that involve the participant in a communication situation (referential communication task and EViCog task). The EViCog task (social cognition evaluation in virtual interaction), designed for this research, provides audio-visual conversations with virtual humans, which express emotions and produce speech requiring mental state inference. The results showed that the difficulties of the TBI participants were even more important for the task in interaction situation (EViCog task) compared to traditional tasks in paper-and-pencil format. Moreover, in interaction situation, social cognition performance seemed to rely on mnemonic abilities (autobiographical memory and context memory), and on executive functions, while for traditional tasks, performances were only explained by some executive abilities.

Le traumatisme crânien (TC) est la première cause de visite aux urgences pour la population pédiatrique. Indépendamment du niveau de sévérité du TC, les patients pédiatriques souffrent sur le long-terme de troubles cognitifs et émotionnels, cependant les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents sont encore peu connus, et il n’existe pas de traitement efficace disponible à ce jour. L’unité neurovasculaire est composée de vaisseaux sanguins, neurones et astrocytes. Les astrocytes sont essentiels à une variété de fonctions physiologiques assurées par cette unité tels que l’homéostasie cérébrale et le couplage neurovasculaire. Suite à une lésion, les astrocytes deviennent « réactifs », et cette « astrocytopatie » peut impacter leur rôle physiologique et empirer les conséquences de la lésion.Nous avons étudié le rôle de l’astrocytopatie dans le TC juvénile et fait l’hypothèse que : (1) les astrocytes réactifs contribuent à la propagation de l’œdème via les jonctions serrées connexines après un TC juvénile modéré ; (2) l’astrocytopatie se développe également après un TC juvénile léger avec des changements calciques qui pourraient contribuer à (3) une altération de la réactivité vasculaire, tout cela impactant sur les conséquences comportementales qui font suite à la lésion.Nous avons montré que :(1) Réduire l’astrocythopatie en sous-régulant la connexine 43 permettait d’améliorer les conséquences comportementales après un TC modéré juvénile, mais n’impactait pas la propagation de l’œdème.(2) Les astrocytes devenaient réactifs et subissaient des changements morphologiques après un TC juvénile léger avec des perturbations dans les signaux purinergiques-calciques liés à des changements dans l’expression du canal aqueux aquaporine 4 (AQP4).(3) Une dysfonction vasculaire majeure s’était développée après le TC juvénile léger avec des changements fonctionnels et morphologiques des vaisseaux intraparenchymaux parallèles aux altérations comportementales et précédant les dommages axonaux après la lésion.Ce travail apporte un nouvel aperçu de la pathophysiologie du TC juvénile et ouvre des possibilités pour développer des thérapies ciblant l’astrocytopatie après une lésion. / Traumatic brain injury (TBI) is the first cause for emergency department visits in the pediatric population. Regardless of the severity of TBI, pediatric patients suffer long-term cognitive and emotional impairments but the underlying cellular and molecular mechanisms are still poorly understood and there are no effective treatments available. The neurovascular unit is composed by blood vessels, neurons and astrocytes. Astrocytes are crucial for various physiological functions of this unit such as brain homeostasis and neurovascular coupling. In injuries astrocytes become “reactive”, and this “astrocytopathy” can impact their physiological roles and worsen the outcome after injury.We investigated astrocytopathy in juvenile TBI and hypothesized that: (1) reactive astrocytes contribute to spread of edema through connexin gap junctions after juvenile moderate TBI; and that (2) astrocytopathy also develops after juvenile mild TBI with calcium changes that could contribute to (3) impaired vascular reactivity, all of which impacts the behavioral outcome after injury.We have shown that:(1) Reducing astrocytopathy by downregulating the gap junction protein connexin 43 improved the behavioral outcome after juvenile moderate TBI, but did not impact the spread of edema.(2) Astrocytes became reactive and underwent morphological changes after juvenile mild TBI with disturbances in purinergic-calcium signaling related to expression changes of the water channel aquaporin 4 (AQP4).(3) Major vascular dysfunction developed after juvenile mild TBI with functional and morphological changes of the intraparenchymal vessels that paralleled behavioral impairments and preceded axonal damage after injury.This work brings new insights in the pathophysiology of juvenile TBI and opens prospects for developing therapeutics targeting astrocytopathy after injury.

Le traumatisme crânien (TC) représente un des problèmes majeurs de santé publique, pour lequel à l’heure actuelle il n’existe aucun traitement. Le TC induit une neuro-inflammation délétère qui pourrait contribuer à l’apparition des lésions de la substance blanche (SB). Ces dernières sont à l’origine de lourdes conséquences neurologiques chez les patients victimes de TC. Néanmoins, très peu d’études se sont intéressées à ces lésions bien que plus sévères que les lésions de la substance grise. Ainsi une meilleure connaissance de leur évolution et des causes devient indispensable. L’hyperactivation de la poly(ADP ribose)polymérase (PARP) joue un rôle délétère dans les conséquences post-traumatiques, notamment sur la neuro-inflammation. Ainsi son inhibition pourrait être bénéfique le développement des lésions de la SB. Dans ce contexte, l’objectif de notre travail a été d’évaluer le rôle de la PARP dans les lésions de la SB dans un modèle expérimental de TC induit par impact cortical contrôlé chez la souris. Dans une première partie, nous avons étudié l’évolution de la démyélinisation dans le corps calleux, une structure riche en SB, entre 6 heures et 3 mois post-TC. Parallèlement, les évolutions de la lésion cérébrale, des déficits sensorimoteurs, de la neuro-inflammation et de l’œdème cérébral ont été étudiées. Le TC induit (1) une démyélinisation dès 7 jours et au moins jusqu’à 3 mois post-TC, précédée par (2) une lésion cérébrale entre 24 et 72 heures suivie par une cicatrisation, (3) une neuro-inflammation entre 6 heures et 7 jours et (4) un œdème cérébral entre 6 et 72 heures post-TC. De plus, le TC induit des déficits sensorimoteurs à 6 heures et 3 mois. Ces résultats montrent que ce modèle est adapté pour étudier les lésions de la SB post-TC, et que la neuro-inflammation et l’œdème cérébral pourrait être impliqués dans la démyélinisation. Dans une deuxième partie, nous avons étudié le rôle de la PARP dans les lésions de la SB suite à TC à l’aide de souris knockout (KO) et wild-type (WT) pour le gène de la PARP. Nous avons mis en évidence que les souris KO ne présentent pas de démyélinisation bilatérale du corps calleux après un TC par rapport aux souris WT à 7 jours post-TC, démontrant pour la première fois l’implication de cette enzyme dans les lésions de la SB consécutives à un TC. De plus, nous avons constaté que les souris KO non traumatisées présentent une diminution de myélinisation comparativement aux souris WT non traumatisées, suggérant un rôle de la PARP dans le processus physiologique de la myélinisation.En conclusion, l’ensemble de ce travail expérimental a permis (1) une meilleure caractérisation de la démyélinisation post-TC et des mécanismes potentiellement impliqués dans cette dernière, et (2) de démontrer pour la première fois le rôle délétère de la PARP dans la démyélinisation induite par un TC. Nos travaux suggèrent le potentiel de l’inhibition de la PARP comme stratégie thérapeutique pour la prévention des lésions de la SB post-traumatiques. / Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of death and disability for which there is no neuroprotective treatment up to date. It results in neuroinflammation that may participate in lasting motor and cognitive impairments accompanied by changes in white matter (WM) tracts. WM lesions, evidenced by demyelination, are associated with neurological disorders and in clinical studies are common consequences in patients with chronic TBI. Several studies suggest a contribution of an overactivation of the poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) to the neuroinflammatory response which may lead to demyelination. The first part of this study was dedicated to a detailed in vivo assessment of the evolution over time of neurological disorders, cerebral lesion and edema, neuroinflammation and white matter injury induced by controlled cortical impact (CCI) between 6 hours and 12 weeks post-TBI. Notably in the corpus callosum, a significant demyelination starting at 7 days appeared to be a major consequence to post-traumatic neuroinflammation associated with motor dysfunctions. The second part of this study was dedicated to the evaluation of PARP’s role in WM lesions post-TBI, using PARP knockout (KO) mice. Our main findings reveal a diminished demyelination in the corpus callosum of TBI PARP KO as opposed to TBI PARP wildtype specimens. Hence, these data suggest for the first time PARP’s deleterious role in post-traumatic demyelination. In conclusion, taken together these data give an overall view of motor/sensorimotor deficits, neuroinflammation and demyelination in a CCI model of TBI that could help to validate pharmacological strategy for preventing post-traumatic WM injury. Notably, PARP’s inhibition seems to be a valid candidate as this enzyme participates in the establishment of a demyelinating process.