Thèse de doctorat : Mécanique. Biomécanique : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 271-277.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [53]-63. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 5 mai 2008). Bibliogr.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 66-83. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Ps.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 86-94. Publié aussi en version électronique.

Thèse (M.Ps.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 30-34. Publié aussi en version électronique.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 206-222. Publié aussi en version électronique.

Les interfaces cerveau-machine (ICM) utilisent les signaux émis par le cerveau pour contrôler des machines ainsi que des appareils (claviers, voitures, neuro-prothèses). Après plusieurs décennies de développement, les techniques de ICM modernes montrent une maturité relative par rapport aux dernières décennies et reçoivent de plus en plus d'attention dans les applications grand public du monde réel, en particulier dans le domaine des interactions homme-machine pour personnes en bonne santé, par exemple les neuro-jeux. L'objectif de cette thèse est de développer un modèle d'ICM et des algorithmes de traitement de signaux EEG pour relever ces défis, donc conduire à une ICM non-invasive, portable et facile à utiliser, exploitant des rythmes EEG pour les applications grand public (non médicales). Pour atteindre cet objectif, un examen de l'état de l'art (prototypes existants et produits commerciaux, configurations expérimentales, algorithmes) a d'abord été effectué pour acquérir une bonne compréhension de ce domaine. Les contributions de cette thèse comprennent : 1) un paradigme ICM hybride avec peu d'électrodes, 2) la réduction de la dimensionnalité pour l'ICM multi-canal (avec un nombre élevé d'électrodes), 3) la réduction et la sélection de canal, 4) l'amélioration de la classification pour l'ICM avec des électrodes prédéterminées. Les résultats expérimentaux montrent que les méthodes proposées dans cette thèse peuvent améliorer les performances de classification et/ou augmenter l'efficacité du système (par exemple, réduire le temps d'apprentissage, réduire le coût du matériel), de manière à contribuer à des ICM pour des applications générales. / Brain-computer interfaces (BCIs) use signals from the brain to control machines and devices (keyboards , cars, neuro- prostheses) . After several decades of development, modern BCI techniques show a relative maturity compared to the past decades and receive more and more attention in real-world general public applications, in particular in the domain of BCI-based human-computer interactions for healthy people, such as neuro-games. The aim of this thesis is to develop an experimental setup and signal processing algorithms for non-invasive, portable and easy-to-use BCI systems for large public (non-medical) applications. To achieve this goal, a review of the state of the art (existing prototypes and commercial products, experimental setup, algorithms) is first performed to get a full scope and a good understanding in this field. The main contributions of this thesis include: 1) a hybrid BCI paradigm with a few electrodes , 2) dimensionality reduction for multi-channel BCI (with a high number of electrodes ), 3) reduction and selection channel , 4) improved classification for BCI with a few predetermined electrodes. The experimental results show that the methods proposed in this thesis can improve classification performance and / or increase the efficiency of the system ( for example, reduce the learning time, reduce the cost of equipment ) , so as to contribute to BCI for the general applications.

Les microglies sont les principales cellules neuro-immunitaires du cerveau, jouant un rôle important à la fois dans l'homéostasie cérébrale et les états pathologiques. Outre la sécrétion de molécules pro-inflammatoires et anti-inflammatoires, elles participent également au remodelage des circuits neuronaux par des mécanismes qui incluent l'élagage (« pruning ») synaptique, l'effeuillage (« stripping ») synaptique et la maturation synaptique. Ainsi, la microglie est connue pour ses divers rôles dans différentes conditions physiologiques et pathologiques, selon le microenvironnement dans lequel elle se trouve et du contexte qui module ses activités. La grande diversité des fonctions microgliales résulterait de la nature hétérogène de la population microgliale, ce qui signifie que toutes les cellules microgliales ne sont pas identiques et peuvent présenter des différences dans leurs modes d'action. Cette hétérogénéité microgliale a fait l'objet de quelques études dans différentes conditions physiologiques et pathologiques. En 2016, j'ai observé et publié des travaux décrivant la présence d'un nouveau phénotype microglial dans le cerveau, les microglies « sombres », lors de l'étude des interactions entre les microglies et les synapses en contextes de stress chronique, vieillissement et maladie. En microscopie électronique à transmission, nous avons décrit la présence de cellules semblables aux microglies, mais possédant un cytoplasme et un nucléoplasme denses, une perte du motif d'hétérochromatine nucléaire, ainsi que des marqueurs de stress oxydatif. Nous avons décrit la prévalence accrue de ce type de cellules dans des modèles murins de stress chronique, de la pathologie de la maladie d'Alzheimer, de vieillissement et d'altération de la communication neurone-microglie. En utilisant la microscopie électronique avec immunomarquage pour étudier la colocalisation de la microglie sombre avec différents marqueurs cellulaires, nous avons également démontré l'origine microgliale de la microglie sombre et identifié grâce aux données d'ultrastructure un rôle potentiel dans le remodelage synaptique. Nous avons également caractérisé la présence des microglies sombres pendant les stades postnatal du neurodéveloppement normal et proposé un rôle potentiel dans le remodelage synaptique au cours de mécanismes développementaux, en particulier l'affinement et la maturation des circuits neuronaux. Ma thèse décrit donc la microglie sombre comme un nouveau phénotype de la microglie présentement observé en utilisant des outils de microscopie électronique. Selon les évidences ultrastructurelles que nous avons obtenues, les microglies sombres pourraient être un sous type de microglies principalement impliqué dans le remodelage synaptique, en vue d'adapter le cerveau en condition pathologique ou en réponse à des changements de l'environnement externe. Elles pourraient également être un type cellulaire important, impliqué avec les microglies normales dans la sculpture et l'affinement des circuits neuronaux au cours du développement cérébral postnatal, par l'élimination des contacts synaptiques superflus. Nous soulignons donc l'importance d'étudier la microglie sombre la nécessité d'identifier des marqueurs spécifiques à la microglie sombre pour faciliter l'isolement et la caractérisation moléculaire de ces cellules afin de concevoir éventuellement des traitements utilisant l'activité de ces cellules pour traiter divers troubles neurologiques. / Microglia are the principle neuroimmune cells of the brain, having important roles both in brain homeostasis as well as pathological states. Apart from the secretion of pro-inflammatory or anti-inflammatory molecules, they also participate directly at the synaptic level in the remodeling of neuronal circuitries by remodeling mechanisms that include synaptic pruning, synaptic stripping, and synaptic maturation. Thus microglia are known to display diverse roles in different physiological and pathological conditions, largely depending upon the microenvironment they are present in and the context that triggers their activities. One reason for microglia displaying such diverse roles was hypothesized to be the heterogeneous nature of the microglial population, meaning that all microglial cells are not alike and may display differences in their modes of action. For a long time researchers have thus focused on studying this microglial heterogeneity in a number of physiological and pathological states. In 2016, I reported the presence of a novel microglial phenotype in the brain, named the "dark" microglia, while studying microglia-synapse interactions in the contexts of chronic stress, aging, and disease. Using transmission electron microscopy, we described the presence of a microglia-look alike cell, but with a dense cytoplasm and nucleoplasm, as well as loss of nuclear heterochromatin pattern and signs of oxidative stress. We described the increased prevalence of this cell type in mouse models of chronic stress, Alzheimer's disease pathology, aging, and neuron-microglia communication alteration. Using immunoelectron microscopy to study the colocalization of dark microglia with different cell type markers, we further demonstrated the microglial origin of the dark microglia, as well as proposed putative synaptic remodeling roles based on our observations of extensive dark microglia-synapse interactions captured at the ultrastructural level. We have also characterized the presence of dark microglia in postnatal stages of early brain development. Our findings suggested synaptic remodeling roles during normal development, especially in the refinement and maturation of the neuronal circuitry, as well as phagocytosis of apoptotic cells. My thesis thus describes dark microglia as a new microglial phenotype currently seen using electron microscopy (EM) tools. Based on the ultrastructural evidence we have, the dark microglia could represent an important microglial subtype that is primarily involved in synaptic remodeling in an attempt to bring about adaptation of the brain in response to disease or changes in external environment. They could also be an important cell type along with typical microglia that mediates the sculpting and refinement of the neuronal circuitry during early postnatal brain development, when there is an excess of synaptic contacts being formed that need to be pruned out. We therefore highlight the importance of studying the dark microglia, and the need of identifying dark microglia-specific markers to aid with the isolation and further molecular characterization of these cells, to eventually develop therapeutics that utilize the activity of these cells to treat various neurological disorders.