Le diagnostic de la maladie d'« Alzheimer » (MA) repose essentiellement sur des tests neuropsychologiques, démontrant d'importants déficits mnésiques en lien avec l'atrophie de l'hippocampe. Parallèlement à cela, l'existence d'une atteinte précoce de l'amygdale a très récemment été proposée dans une série d'études, suggérant que cette structure pourrait être un marqueur neuro-anatomique de l'entrée dans la maladie. Les études ayant évalué les répercussions émotionnelles de ces atteintes amygdaliennes n'ont néanmoins pas permis d'aboutir à l'identification d'un profil convergent de déficits. L'objectif de cette thèse a donc été de démontrer l'existence d'une atteinte de l'amygdale à un stade précoce de la MA entrainant des modifications des traitements émotionnels. Dans une première étude en neuroimagerie structurelle, nous avons montré des arguments robustes quant à l'existence d'atteintes anatomiques de l'amygdale chez des patients légèrement atteints par la maladie. L'amplitude de cette atrophie s'est avérée être un indicateur particulièrement sensible du niveau général d'atteintes cognitives mesurées chez nos patients. Dans les études suivantes, nous nous sommes intéressés aux répercussions de cette atteinte sur des activités cognitives sous-tendues plus directement par le fonctionnement de cette structure : les traitements émotionnels. Par l'élaboration d'une méta-analyse, nous avons pu identifier un déficit précoce de la reconnaissance des émotions. Nous avons de plus démontré que les troubles cognitifs des patients expliquaient en partie le déficit émotionnel, sans toutefois l'expliquer dans sa totalité. Enfin, une série d'études comportementales et en neuroimagerie fonctionnelle, a permis de confirmer que les atteintes anatomiques s'accompagnaient bien d'un dysfonctionnement de l'amygdale entrainant des déficits émotionnels, en particulier dans les mécanismes à l'origine de l'extraction spontanée de la saillance émotionnelle. L'ensemble de nos données convergent vers l'idée que l'atteinte amygdalienne et les altérations des mécanismes émotionnels seraient une piste prometteuse afin de préciser le diagnostic actuel de la MA. / The diagnosis of “Alzheimer's” disease (AD) relies on neuropsychological tests demonstrating massive memory decline, which is mainly associated with hippocampus lesions. In parallel, several neuroimaging studies have suggested that amygdala volume loss could be a neuroanatomical marker of AD. However, previous works dealing with behavioural indices of amygdala activity in AD have been unable to provide a converging profile of emotional impairments. The goal of this work was to corroborate data provided from various methods to demonstrate that amygdala lesions in relation to emotional disorders could be an interesting track to refine the current diagnosis of AD. In a first structural neuroimaging study, we have demonstrated that the amygdala undergoes massive atrophy in the early stage of the disease, and that volume loss predicts memory decline. In the following studies, we have shown that these lesions lead to impairments in a various set of emotional tests. Based on a meta-analytic approach, we demonstrated that emotional decoding abilities are impaired in AD, beginning in the early stage, and partly explained by the cognitive deficits characterizing the AD population. In a last set of studies we demonstrated that these emotional decoding difficulties rely on specific amygdala dysfunctions, by showing that the mechanisms behind the spontaneous extraction of emotional salience are impaired in AD. All our data converge on the idea that the amygdala damage and alteration of emotional mechanisms from the early phase of AD are a promising approach to clarify the current diagnosis of AD.

La mémoire de reconnaissance visuelle (MRV) est atteinte précocement dans la maladie d'Alzheimer (MA). Or, elle reposerait sur deux processus: la familiarité (simple sentiment d'avoir déjà rencontré un item) et la recollection (récupération de détails associés à l'item lors de son encodage). Si la recollection est clairement atteinte au début de la MA, les résultats concernant la familiarité sont à ce jour contradictoires. Supposée plus rapide que la recollection, la familiarité devrait pouvoir être évaluée directement par une approche temporelle. Son atteinte dans la MA pourrait alors être mieux comprise. Pour tester ces hypthèses, la procédure comportementale SAB (Speed and Accuracy Boosting) a été créée. Permettant d'étudier les propriétés de la MRV (sa vitesse-limite, (Articles 1 et 2, ou sa nature "bottom-up", Article 3) ainsi que l'hypothèse que la familiarité serait plus rapide que la recollection, cette méthode s'est montrée évaluer majoritairement la familiarité (Article 1). Chez des patients à risque de MA, une dissociation inattendue au sein de la familiarité a alors pu être révélée, avec une atteinte des signaux tardifs de familiarité (utilisés lors d'un jugement classique), mais une préservation des premiers signaux (supportant la détection rapide évaluée en SAB) (Article 4). En outre, la segmentation manuelle d'images IRM du lobe temporal interne (premières régions cérébrales touchées dans la MA, et clés pour la MRV) a été appliquée à la problématique connexe de l'effet de l'âge au début de la MA (Article 5). Indépendamment, ces méthodes ont permis de mieux comprendre la MRV et son atteinte au début de la MA ; leur combinaison s'annonce très prometteuse.

Le diagnostic de la maladie d'" Alzheimer " (MA) repose essentiellement sur des tests neuropsychologiques, démontrant d'importants déficits mnésiques en lien avec l'atrophie de l'hippocampe. Parallèlement à cela, l'existence d'une atteinte précoce de l'amygdale a très récemment été proposée dans une série d'études, suggérant que cette structure pourrait être un marqueur neuro-anatomique de l'entrée dans la maladie. Les études ayant évalué les répercussions émotionnelles de ces atteintes amygdaliennes n'ont néanmoins pas permis d'aboutir à l'identification d'un profil convergent de déficits. L'objectif de cette thèse a donc été de démontrer l'existence d'une atteinte de l'amygdale à un stade précoce de la MA entrainant des modifications des traitements émotionnels. Dans une première étude en neuroimagerie structurelle, nous avons montré des arguments robustes quant à l'existence d'atteintes anatomiques de l'amygdale chez des patients légèrement atteints par la maladie. L'amplitude de cette atrophie s'est avérée être un indicateur particulièrement sensible du niveau général d'atteintes cognitives mesurées chez nos patients. Dans les études suivantes, nous nous sommes intéressés aux répercussions de cette atteinte sur des activités cognitives sous-tendues plus directement par le fonctionnement de cette structure : les traitements émotionnels. Par l'élaboration d'une méta-analyse, nous avons pu identifier un déficit précoce de la reconnaissance des émotions. Nous avons de plus démontré que les troubles cognitifs des patients expliquaient en partie le déficit émotionnel, sans toutefois l'expliquer dans sa totalité. Enfin, une série d'études comportementales et en neuroimagerie fonctionnelle, a permis de confirmer que les atteintes anatomiques s'accompagnaient bien d'un dysfonctionnement de l'amygdale entrainant des déficits émotionnels, en particulier dans les mécanismes à l'origine de l'extraction spontanée de la saillance émotionnelle. L'ensemble de nos données convergent vers l'idée que l'atteinte amygdalienne et les altérations des mécanismes émotionnels seraient une piste prometteuse afin de préciser le diagnostic actuel de la MA.

La mémoire de reconnaissance visuelle (MRV) est atteinte précocement dans la maladie d'Alzheimer (MA). Or, elle reposerait sur deux processus : la familiarité (simple sentiment d'avoir déjà rencontré un item) et la recollection (récupération de détails associés à l'item lors de son encodage). Si la recollection est clairement atteinte au début de la MA, les résultats concernant la familiarité sont à ce jour contradictoires. Supposée plus rapide que la recollection, la familiarité devrait pouvoir être évaluée directement par une approche temporelle. Son atteinte dans la MA pourrait alors être mieux comprise.Pour tester ces hypthèses, la procédure comportementale SAB (Speed and Accuracy Boosting) a été créée. Permettant d'étudier les propriétés de la MRV (sa vitesse-limite, Articles 1 et 2, ou sa nature « bottom-up », Article 3), ainsi que l'hypothèse que la familiarité est plus rapide que la recollection, cette méthode s'est montrée évaluer majoritairement la familiarité (Article 1). Chez des patients à risque de MA, une dissociation inattendue au sein de la familiarité a alors pu être révélée, avec une atteinte des signaux tardifs de familiarité (utilisés lors d'un jugement classique), mais une préservation des premiers signaux (supportant la détection rapide évaluée en SAB) (Article 4).En outre, la segmentation manuelle d'images IRM du lobe temporal interne (premières régions cérébrales touchées dans la MA, et clées pour la MRV) a été appliquée à la problématique connexe de l'effet de l'âge au début de la MA (Article 5).Indépendamment, ces méthodes ont permis de mieux comprendre la MRV et son atteinte au début de la MA ; leur combinaison s'annonce très prometteuse. / Visual recognition memory (VRM) is impaired early in Alzheimer's Disease (AD), but would rely on two processes : familiarity (mere feeling that an item has been seen previously) and recollection (retrieval of details associated to the item at encoding). If recollection is clearly impaired in early AD, results concerning familiarity remain contradictory. Supposed to be faster than recollection, familiarity should be better understood using a temporal approach. Its possible impairment in AD could then be better understood.In order to test this, a behavioural procedure was designed: the SAB (Speed and Accuracy Boosting). Revealing different properties of VRM (its speed-limit, Articles 1 and 2; its « bottom-up » nature, Article 3) and some of its processes (familiarity appeares indeed faster than recollection, Article 1), results showed that the SAB procedure was mainly assessing familiarity (Article 1). In patients at risk of AD, an unexpected dissociation within familiarity processes was evidenced, with an impairment of late signals of familiarity (as used for classical judgements), but a preservation of the first signals (supporting fast detection assessed with the SAB) (Article 4).Last, manual segmentation of MRI images of the medial temporal lobe (first cerebral regions affected in AD, known for their key role in VRM) was also used to assess age effect at the early stage of AD (Article 5).Independently, both methods allowed understanding better the VRM and its impairment in early AD; their combination appears very promising.

De nombreux tests de dépistage des troubles cognitifs légers ont été élaborés ces dernières années afin d'identifier des personnes plus à risque de développer une maladie neurodégénérative telle que la maladie d'Alzheimer. Plusieurs indices (sensibilité, spécificité, valeurs de prédiction et rapports de vraisemblance) permettent d'évaluer la performance et l'utilité d'un test en pratique. L'objectif de cette thèse était d'évaluer le degré de variation de la performance d'un outil de dépistage des troubles cognitifs légers et ses conséquences sur la prise de décision clinique. Nos résultats montrent une variation importante de la performance de l'outil étudié en fonction des caractéristiques démographiques des individus, de la nature et la sévérité du trouble cognitif La performance globale d'un test ne serait donc pas constante et exposerait à un risque de sous-estimer ou de surestimer la présence de troubles cognitifs dans certains sous-groupes de l'échantillon d'étude. La mesure de ce phénomène de variation (ou effet de spectre) devrait faire partie des étapes obligatoires de la validation d'un test de dépistage des troubles cognitifs. Elle implique l'analyse de grands échantillons permettant de rendre compte de la complexité de l'interprétation d'un test et son application au niveau pratique. L'utilisation de valeurs seuils ajustées selon l'âge et le niveau scolaire, est proposée afin d'améliorer la prise de décision clinique. Nous discutons également de l'intérêt d'utiliser le concept épidémiologique de dépistage dans la recherche et l'identification de troubles cognitifs et proposons le terme plus approprié de repérage qui ne préjuge pas de leur étiologie. / In recent years, numerous tests have been proposed to screen Mild Cognitive Impairment (MCI) in order to identify individuals who are at risk for developing a neurodegenerative pathology such as Alzheimer's disease. Severa! indices (sensitivity, specificity, predictive values and likelihood ratios) enable to assess the performance and the utility of a test in clinical practice. The main objective of this thesis was to determine the degree of variation of an MCI screening test performance and its impact on clinical decision. Our results showed that performance indices of the study test may vary depending on the demographic characteristics of the individuals, the type and the degree of cognitive impairment. They also highlight that the overall performance of a screening test is not fixed and may result in failure to identify cognitive impairment in true cases and misclassified non cases as cognitively impaired in some subgroups of the study sample. These findings support the perspective that this subgroup variation ( or spectrum effect) should routinely be taken into account to assess the quality of a cognitive screening test. One way to minimize the impact of this phenomena would be to focus the assessment on broad and well defined subgroups of patients. The use of adjusted eut-offs values could help clinicians to increase their level of certainty regarding whether a cognitive impairment is present. We also discuss the interest of using the epidemiological concept of screening in the identification of cognitive impairments and propose a more appropriate term of cognitive impairment detection without prejudging its aetiology

Le plan Alzheimer 2008-2012 prévoyait la création d’une base de données nationale recueillant des données d’activité de l’ensemble des centres mémoire français. La banque nationale Alzheimer (BNA) s’est vu assignée un double objectif : contribuer à adapter l’offre de soins spécialisés et générer des données épidémiologiques sur la maladie d’Alzheimer et les maladies apparentées. Les bases de données médico-administratives sont utiles dans le champ de l’épidémiologie car les effectifs sont importants, les données reflètent les pratiques quotidiennes et le suivi longitudinal est le plus souvent possible. Des problèmes spécifiques se posent également car elles n’ont en général pas été conçues dans un objectif de recherche, manquent d’informations spécifiques d’une problématique donnée et présentent des limites en termes de validité. L’objectif de ce travail est d’étudier la BNA comme outil épidémiologique. Pour ce faire nous avons effectué des travaux relatifs à la qualité des données et à la validité externe de la base de données, nous avons également mené un travail spécifique sur l’atrophie corticale postérieure afin de montrer les possibilités de la BNA comme outil pour l’étude des affections neuro-dégénératives rares. Notre travail montre que la qualité des données est perfectible par la mise en place d’un contrôle qualité plus structuré. La BNA est actuellement capable de reproduire des résultats de recherche décrits dans la littérature et semble sensible aux grandes tendances décrites dans l’environnement. Nous proposons une série de mesures qui permettrait à la BNA d’être un meilleur outil pour la recherche en épidémiologie. / The French Alzheimer database (BNA) is part of the third French plan against Alzheimer’s disease and related disorders. The objective of this database is to collect activity data of all French memory centers in order to help health authorities to organize the care offer and to generate epidemiologic knowledge on dementia. Administrative database have advantages and drawback in terms of medical research. It can gather data related to a large population, reflects the “real life” of patients and medical practices and allows longitudinal follow-up. On this other side some specific problems exists among them validity is a real concern. The objective of this work was to assess the BNA as an epidemiologic tool. We performed quality analyses and external validity studies in this perspective and initiated a research on posterior cortical atrophy to illustrate the potential of the database for the study of rare conditions. Our work shows that quality can be increased by the setup of a more structured quality program. The BNA is currently able to reproduce known published results and is sensitive to the environment. In this work we give some recommendations to increase the value of the BNA for epidemiological research.

Nous présentons dans cette thèse un nouveau paradigme pour caractériser la maladie d’Alzheimer à travers l’écriture manuscrite acquise sur tablette graphique. L’état de l’art est dominé par des méthodes qui supposent un comportement unique ou homogène au sein de chaque profil cognitif. Ces travaux exploitent des paramètres cinématiques globaux, sur lesquels ils appliquent des tests statistiques ou des algorithmes de classification pour discriminer les différents profils cognitifs (les patients Alzheimer, les troubles cognitifs légers (« Mild Cognitive impairment » : MCI) et les sujets Contrôle (HC)). Notre travail aborde ces deux limites de la littérature de la façon suivante : premièrement au lieu de considérer un comportement homogène au sein de chaque profil cognitif ou classe (HC, MCI, ES-AD : « Early-Stage Alzheimer Disease »), nous nous sommes affranchis de cette hypothèse (ou contrainte) forte de la littérature. Nous considérons qu’il peut y avoir plusieurs comportements au sein de chaque profil cognitif. Ainsi, nous proposons un apprentissage semi-supervisé pour trouver des groupes homogènes de sujets et analysons l’information contenue dans ces clusters ou groupes sur les profils cognitifs. Deuxièmement, au lieu d’exploiter les paramètres cinématiques globaux (ex : vitesse moyenne, pression moyenne, etc.), nous avons défini deux paramétrisations ou codages : une paramétrisation semi-globale, puis locale en modélisant la dynamique complète de chaque paramètre. L’un de nos résultats importants met en évidence deux clusters majeurs qui sont découverts, l’un dominé par les sujets HC et MCI et l’autre par les MCI et ES-AD, révélant ainsi que les patients atteints de MCI ont une motricité fine qui est proche soit des sujets HC, soit des patients ES-AD. Notre travail montre également que la vitesse prise localement regroupe un ensemble riche des caractéristiques telles que la taille, l’inclinaison, la fluidité et la régularité, et révèle comment ces paramètres spatiotemporels peuvent conjointement caractériser les profils cognitifs. / We present, in this thesis, a novel paradigm for assessing Alzheimer’s disease by analyzing impairment of handwriting (HW) on tablets, a challenging problem that is still in its infancy. The state of the art is dominated by methods that assume a unique behavioral trend for each cognitive profile, and that extract global kinematic parameters, assessed by standard statistical tests or classification models, for discriminating the neuropathological disorders (Alzheimer’s (AD), Mild Cognitive Impairment (MCI)) from Healthy Controls (HC). Our work tackles these two major limitations as follows. First, instead of considering a unique behavioral pattern for each cognitive profile, we relax this heavy constraint by allowing the emergence of multimodal behavioral patterns. We achieve this by performing semi-supervised learning to uncover homogeneous clusters of subjects, and then we analyze how much information these clusters carry on the cognitive profiles. Second, instead of relying on global kinematic parameters, mostly consisting of their average, we refine the encoding either by a semi-global parameterization, or by modeling the full dynamics of each parameter, harnessing thereby the rich temporal information inherently characterizing online HW. Thanks to our modeling, we obtain new findings that are the first of their kind on this research field. A striking finding is revealed: two major clusters are unveiled, one dominated by HC and MCI subjects, and one by MCI and ES-AD, thus revealing that MCI patients have fine motor skills leaning towards either HC’s or ES-AD’s. This thesis introduces also a new finding from HW trajectories that uncovers a rich set of features simultaneously like the full velocity profile, size and slant, fluidity, and shakiness, and reveals, in a naturally explainable way, how these HW features conjointly characterize, with fine and subtle details, the cognitive profiles.