On s'intéresse à la localisation des sources normales et pathologiques de l'activité cérébrale électrique chez le nouveau-né et l'enfant prématuré à partir de mesures en Electro-Encéphalo-Graphie (EEG). La spécificité chez le nouveau-né est la présence, dans la couche du crâne, des fontanelles qui ont des propriétés électriques différentes de celles de l'os. Du point de vue mathématique, le problème direct en EEG consiste à calculer le potentiel électrique sur le scalp connaissant la géométrie de la tête, les conductivités de différents tissus de la tête et les caractéristiques des sources de courant localisées à l'intérieur du cerveau. Le problème inverse de sources en EEG vise à identifier les caractéristiques des sources de courant à partir de mesures du potentiel électrique enregistrées sur le scalp. Nous proposons dans cette thèse un modèle mathématique du problème direct chez le nouveau-né capable de prendre en compte la présence et l'ossification des fontanelles. L'analyse théorique et numérique des problèmes direct et inverse sont traitées et une discussion sur l'impact des fontanelles est effectuée. En outre, une étude de la sensibilité des mesures du potentiel par rapport à la variation de la conductivité est réalisée / We investigate the localization of the normal and pathological sources of electric cerebral activity in neonates from measures in Electro-Encephalo-Graphy (EEG). The specificity for neonates is the presence of fontanels in the skull. Mathematically, the forward EEG problem consists in computing the electric potential on scalp for given electrical source located in the brain and different head tissues’ conductivities. The inverse EEG source problem is identifying the characteristics of sources of current from the knowledge of the measured potentials on scalp by EEG. We propose in this thesis a mathematical model for the forward EEG problem in neonates able to take into account the presence and ossification process of fontanels. We perform the theoretical and numerical questions for the forward and inverse problems and discuss the impact of fontanels. We perform a sensitivity analysis of the model with respect to variations of the conductivity

La voix est un stimulus auditif omniprésent dans notre environnement sonore. Elle permet non seulement la parole, mais serait aussi l’équivalent d’un visage auditif transmettant notamment des informations identitaires et affectives importantes. Notre capacité à discriminer et reconnaître des voix est socialement et biologiquement importante et elle figure parmi les fonctions les plus importantes du système auditif humain. La présente thèse s’intéressait à l’ontogénèse et à la spécificité de la réponse corticale à la voix humaine et avait pour but trois objectifs : (1) mettre sur pied un protocole électrophysiologique permettant de mesurer objectivement le traitement de la familiarité de la voix chez le sujet adulte; (2) déterminer si ce même protocole pouvait aussi objectiver chez le nouveau-né de 24 heures un traitement préférentiel d’une voix familière, notamment la voix de la mère; et (3) mettre à l’épreuve la robustesse d’une mesure électrophysiologique, notamment la Fronto-Temporal Positivity to Voices, s’intéressant à la discrimination pré-attentionnelle entre des stimuli vocaux et non-vocaux. Les résultats découlant des trois études expérimentales qui composent cette thèse ont permis (1) d’identifier des composantes électrophysiologiques (Mismatch Negativity et P3a) sensibles au traitement de la familiarité d’une voix; (2) de mettre en lumière un patron d’activation corticale singulier à la voix de la mère chez le nouveau-né, fournissant le premier indice neurophysiologique de l’acquisition du langage, processus particulièrement lié à l’interaction mère-enfant; et (3) de confirmer l’aspect pré-attentionnel de la distinction entre une voix et un stimulus non-vocal tout en accentuant la sélectivité et la sensibilité de la réponse corticale réservée au traitement de la voix. / Voice is a very prominent auditory stimulus in our acoustic environment. It is not only the carrier of speech, but would also be an auditory face that conveys important affective and identity information. Our ability to discriminate and recognize voices is socially and biologically important as it is amongst the most important functions of the human auditory system. This thesis was interested in the ontogenesis and specificity of the cortical response to human voice and had three objectives: (1) to develop an electrophysiological protocol to objectively measure the processing of voice familiarity in adult subjects; (2) to assess whether the same electrophysiological protocol could also objectify preferential processing of a familiar voice in 24-hour-old newborns, in particular the mother’s voice; and (3) to test the robustness of an electrophysiological measure, more specifically the Fronto-Temporal Positivity to Voices, interested in pre-attentional discrimination between vocal and non-vocal stimuli. Results from these three experimental designs have enabled (1) to identify electrophysiological components (Mismatch Negativity and P3a) sensitive to the processing of voice familiarity; (2) to highlight a singular pattern of cortical activation to the mother’s voice in newborns, providing the first neurophysiological evidence of language acquisition, a process especially related to the mother-child interaction; and (3) to confirm that vocal/non-vocal discrimination is a pre-attentional process, while enhancing the selectivity and the specificity of voice processing cortical response.

La voix est un stimulus auditif omniprésent dans notre environnement sonore. Elle permet non seulement la parole, mais serait aussi l’équivalent d’un visage auditif transmettant notamment des informations identitaires et affectives importantes. Notre capacité à discriminer et reconnaître des voix est socialement et biologiquement importante et elle figure parmi les fonctions les plus importantes du système auditif humain. La présente thèse s’intéressait à l’ontogénèse et à la spécificité de la réponse corticale à la voix humaine et avait pour but trois objectifs : (1) mettre sur pied un protocole électrophysiologique permettant de mesurer objectivement le traitement de la familiarité de la voix chez le sujet adulte; (2) déterminer si ce même protocole pouvait aussi objectiver chez le nouveau-né de 24 heures un traitement préférentiel d’une voix familière, notamment la voix de la mère; et (3) mettre à l’épreuve la robustesse d’une mesure électrophysiologique, notamment la Fronto-Temporal Positivity to Voices, s’intéressant à la discrimination pré-attentionnelle entre des stimuli vocaux et non-vocaux. Les résultats découlant des trois études expérimentales qui composent cette thèse ont permis (1) d’identifier des composantes électrophysiologiques (Mismatch Negativity et P3a) sensibles au traitement de la familiarité d’une voix; (2) de mettre en lumière un patron d’activation corticale singulier à la voix de la mère chez le nouveau-né, fournissant le premier indice neurophysiologique de l’acquisition du langage, processus particulièrement lié à l’interaction mère-enfant; et (3) de confirmer l’aspect pré-attentionnel de la distinction entre une voix et un stimulus non-vocal tout en accentuant la sélectivité et la sensibilité de la réponse corticale réservée au traitement de la voix. / Voice is a very prominent auditory stimulus in our acoustic environment. It is not only the carrier of speech, but would also be an auditory face that conveys important affective and identity information. Our ability to discriminate and recognize voices is socially and biologically important as it is amongst the most important functions of the human auditory system. This thesis was interested in the ontogenesis and specificity of the cortical response to human voice and had three objectives: (1) to develop an electrophysiological protocol to objectively measure the processing of voice familiarity in adult subjects; (2) to assess whether the same electrophysiological protocol could also objectify preferential processing of a familiar voice in 24-hour-old newborns, in particular the mother’s voice; and (3) to test the robustness of an electrophysiological measure, more specifically the Fronto-Temporal Positivity to Voices, interested in pre-attentional discrimination between vocal and non-vocal stimuli. Results from these three experimental designs have enabled (1) to identify electrophysiological components (Mismatch Negativity and P3a) sensitive to the processing of voice familiarity; (2) to highlight a singular pattern of cortical activation to the mother’s voice in newborns, providing the first neurophysiological evidence of language acquisition, a process especially related to the mother-child interaction; and (3) to confirm that vocal/non-vocal discrimination is a pre-attentional process, while enhancing the selectivity and the specificity of voice processing cortical response.