L’épilepsie est une pathologie neurologique caractérisée par une activité neuronale excessive et hypersynchrone soit localisée soit diffuse. L’activité neuronale est principalement évaluée par la mesure de l’activité électrique neuronale en électroencéphalographie (EEG). L’EEG dispose d’une excellente résolution temporelle, mais d’une résolution spatiale médiocre. L’enjeu actuel est de développer une technique non-invasive capable d’explorer et de localiser l’activité neuronale avec une bonne résolution temporo-spatiale afin d’améliorer la prise en charge de l’épilepsie. L’activité neuronale peut également être définie par des modifications hémodynamiques et métaboliques (couplage neurovasculaire). L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) mesure ces dernières au travers de l’étude du signal BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent) et permet l’exploration de l’activité neuronale avec une bonne résolution spatiale. L’EEG-IRMf permet l’étude du signal BOLD spécifiquement lors des événements EEG. Si cette technique a démontré un certain intérêt dans la localisation des générateurs des anomalies épileptiformes intercritiques, il n’est pas rare d’observer des discordances entre les réponses observées et le foyer épileptique supposé. En effet, les résultats représentent l’activité globale cérébrale au cours de l’anomalie EEG. Dans une première partie, nous avons cherché à améliorer la spécificité des réponses BOLD observées lors des anomalies intercritiques. Pour cela nous avons exploré l’effet des fluctuations de l’état de vigilance au cours de l’enregistrement EEG-IRMf. Les variations des rythmes EEG physiologiques, reflets de la vigilance, sont responsables de fluctuations du signal BOLD significatives. L’intégration de ces données dans le modèle linéaire général diminue la variance du signal BOLD de la période contrôle. Ainsi, les réponses BOLD obtenues pour les anomalies épileptiformes devraient être améliorées et moins discordantes avec la localisation du foyer supposé. Dans une deuxième partie, nous avons souhaité étudier les crises épileptiques. L’application de la technique d’EEG-IRMf dans les crises permettrait d’obtenir des informations spatiales plus fiables que les anomalies intercritiques (meilleur rapport signal sur bruit) et cruciales dans la définition de la zone épileptogène. Sur une série de 8 patients atteints de malformation de développement cortical, nous avons démontré la faisabilité de l’enregistrement des crises épileptiques en EEG-IRMf mais également l’intérêt des informations obtenues sur les structures impliquées lors de la décharge critique. Cependant, l’analyse actuelle modélise la crise comme un événement stationnaire dans le temps et dans l’espace. Et de façon plus nette que lors de l’étude des anomalies intercritiques, les réponses BOLD obtenues pour les crises sont diffuses et reflètent l’activité globale cérébrale sans distinction claire entre la zone génératrice et la zone de propagation. Au cours d’un deuxième travail, nous avons intégré dans l’analyse statistique les informations temporelles fournies par la mesure du signal BOLD. La résolution temporelle de l’IRMf apporte un bon échantillonnage de la réponse hémodynamique et permet une analyse fiable des variations temporelles du signal BOLD. Nous avons analysé les réponses BOLD des crises de 10 patients avec leur décours temporel. Les zones impliquées dans le départ des crises ont pu être discriminées de celles impliquées secondairement dans la propagation. Dans une troisième partie, nous avons utilisé les données BOLD non plus dans un but localisateur de l’activité neuronale mais afin de définir le rôle des structures impliquées dans l’activité épileptique. / "Epilepsy is a neurological disorder defined by an excessive and hypersynchronous neuronal activity. This abnormal cerebral activity can be focal or diffuse. The neuronal activity is commonly determined by the neuronal electric activity explored in electroencephalography (EEG). The EEG is characterized by a high temporal resolution and a low spatial resolution. The development of a new technique that can explore and localize the neuronal activity with a good temporal and spatial resolution is real challenge in the epilepsy field. The neuronal activity may also be defined by hemodynamic and metabolic changes (neurovascular coupling). These changes can be explored by the functional magnetic resonance imaging (fMRI).The fMRI records the BOLD signal (Blood Oxygenation Level Dependent) changes and allows the study of neuronal activity with an excellent spatial resolution. The simultaneous EEG-fMRI recording provides information about BOLD changes specifically correlated in time with EEG events. It has been demonstrated that this technique could provide valuable results on the generators of epileptiform interictal events. However, EEG-fMRI studies showed also some discrepancies between the location of BOLD responses and the suspected epileptic focus. Indeed, BOLD responses reflect not only the generator’s activity but also the global cerebral activity occurring at the time of the epileptiform event. In the first part, we tried to improve the specificity of the BOLD responses observed during interictal epileptiform abnormalities. Therefore, we explored the BOLD effect of the alertness fluctuations during prolonged EEG-fMRI recording. Physiological rhythms variations reflecting the brain state changes are responsible for noteworthy BOLD changes. Physiological EEG rhythms may be integrated to the EEG-fMRI analysis in studies with fluctuation of alertness, to eliminate possible confounding factors. The accuracy of the BOLD results obtained for interictal epileptiform events would be improved. In a second part, we proposed to use the EEG-fMRI technique to study epileptic seizures. This new application would provide information with a better spatial definition than the interictal study (better signal to noise ratio) and crucial for the definition of the epileptogenic zone in presurgical exploration. On a population of eight patients with a malformation of cortical development, we demonstrated that the EEG-fMRI recording during seizures is feasible and that the results showed original and valuable information on cerebral structures involved in the ictal discharge. However, the actual method uses a “bloc design” model and then suggests that the seizure is a stationary event in time and in space. With this method, BOLD responses obtained during ictal event are diffuse and reflect the cerebral global activity without discrimination between the seizure onset zone and the structures secondary involved in the propagation. In a second work, we proposed a new method adding in the statistical analysis the temporal information provided by the BOLD signal measurement. The temporal resolution of fMRI and the temporal sampling used in fMRI protocol are sufficient to study with a good accuracy the temporal variations of the BOLD signal. We analyzed the dynamic time course of the BOLD signal in ten patients with seizures inside the MRI.

Les techniques modernes d'imagerie fonctionnelle du cerveau utilisent le métabolisme cérébral comme marqueur d'activité neuronale. En effet le cerveau dépend intimement des apports sanguins en métabolites pour son fonctionnement. Cependant les mécanismes de régulation du métabolisme sont encore mal connus. Dans cette étude nous avons utilisé le modèle du bulbe olfactif chez le rat anesthésié pour caractériser la consommation d'oxygène en réponse à une stimulation physiologique. La quantification précise de la vascularisation du bulbe olfactif a pu mettre en évidence que la couche glomérulaire, très dense en synapses, est l'une des zones les plus vascularisées du cerveau. Cette couche est aussi le lieu d'une intense consommation d'oxygène lors du traitement de l'information olfactive. Par contraste, la couche du nerf, complètement dénuée d'interactions synaptiques et très peu vascularisée, consomme peu d'oxygène. L'étude pharmacologique de ces réponses métaboliques nous a permis de montrer que le compartiment post-synaptique du glomérule est le siège de cette intense activité métabolique. Cette dernière est aussi dépendante du traitement de l'information olfactive qui est effectué à la fois dans le bulbe olfactif et à la périphérie, dans la cavité nasale. Ceci nous a permis de caractériser l'effet de l'adaptation périphérique sur la consommation d'oxygène et le traitement local de l'information olfactive. Enfin, nous avons décrit en détail l'importance des phénomènes de diffusion au niveau du réseau microvasculaire dans le rééquilibrage transitoire du taux d'oxygène local.

Le couplage étroit entre l'activité neuronale et l'augmentation du flux sanguin, appelé couplage neurovasculaire (CNV), est essentiel aux fonctions cérébrales. Ce processus est à la base de l'imagerie médicale cérébrale non invasive utilisée pour déterminer l'activité neuronale chez l'individu sain ou malade. Cependant, les mécanismes cellulaires et moléculaires du CNV restent encore débattus. La compréhension de ce processus permettra non seulement une interprétation plus fine des signaux d'imagerie cérébrale mais également un meilleur diagnostic des maladies neurologiques.De nombreux messagers vasoactifs sont impliqués dans le CNV du cortex cérébral. Les prostanoïdes, notamment libérés lors de l'activation des récepteurs NMDA, sont impliqués dans l'augmentation du flux sanguin cérébral. Cependant, l'origine cellulaire, moléculaire, la nature ainsi que les cibles de ces messagers lipidiques restent incertaines.La prostaglandine E2 (PGE2) et la prostacycline (PGI2), produits par les cyclo-oxygénases de type 1 ou 2 (COX-1 ou COX-2) et des enzymes terminales, sont les deux principaux prostanoïdes vasodilatateurs du cortex cérébral. Ce travail a montré que les vasodilatations induites par le NMDA dépendent de la COX-2 et nécessitent également l'activation des récepteurs EP2 et EP4 de la PGE2 et IP de la PGI2et que les neurones pyramidaux sont les principales cellules du cortex cérébral équipées pour la biosynthèse de la PGE2 et de la PGI2.L'ensemble de ces travaux démontre que les neurones pyramidaux jouent donc un rôle clé dans le CNV cortical via la libération de la PGE2. Produite par la COX-2, la PGE2 agit sur les récepteurs EP2 et EP4 et induit des vasodilatations. / The tight coupling between neuronal activity and cerebral blood flow, known as neurovascular coupling (NVC), is essential for brain functions. It is also the physiological basis of cerebral imaging, widely used to map neuronal activity in health and disease. Despite this importance, its cellular and molecular mechanisms are poorly understood. A better understanding of NVC will not only permit an accurate interpretation of cerebral imaging but also a better diagnosis of neurological diseases. In the cerebral cortex, numerous messengers are involved in NVC. Prostanoids, released during NMDA receptors activation, play a key role in NVC. However, the cellular and molecular origins, as well as the nature and the targets of this lipid messengers remain elusive. Prostaglandin E2 (PGE2) and prostacyclin (PGI2), produced by the rate limiting cyclo-oxygenases 1 or 2 (COX-1 or COX-2) and specific terminal enzymes, are the main cortical vasodilatory prostanoid. This work shows that NMDA-induced vasodilations are COX-2 dependent and require the activation of EP2 and EP4 receptors of PGE2 and IP receptors of PGI2. Furthermore, pyramidal cells are the main cell type equipped for the biosynthesis of PGE2 and PGI2 derived from COX-2 activity. In summary, these observations demonstrate that pyramidal cells play a key role in NVC by releasing PGE2 produced via COX-2 and acting on the vasodilatory EP2 and EP4 receptors.

Les épilepsies sont des hyperactivités neuronales pathologiques largement distribuées au sein du système nerveux. Aborder la question de l'organisation spatiotemporelle de ces crises est un premier pas crucial vers la dissection des mécanismes qui les sous-tendent. Alors qu'il existe de nombreux modèles d'hyperactivité épileptiforme, il est plus difficile d'étudier les crises spontanées, qui sont altérées par la sédation. Dans cette thèse, j'ai développé une approche combinant l'électroencéphalogramme (EEG) avec l'imagerie fonctionnelle ultrasonore (fUS), sur le rat mobile. Ainsi, sur un modèle d'épilepsie absence, j'ai pu enregistrer simultanément la survenue des crises et les variations hémodynamiques, marqueurs du métabolisme cellulaire. Le suivi additionnel de l'activité hémodynamique n'avait pas d'effet en soi sur l'occurrence et la durée des crises épileptiques. L'analyse des enregistrements a permis de mettre en évidence des corrélations entre les activités électriques et vasculaires durant les crises. Tandis que le thalamus présentait des zones d'hyperperfusion pendant les crises, le cortex présentait des corrélats variables suivant les aires, avec une hyperémie des aires somato-sensorielles accompagnée parfois d'une baisse de perfusion des tissus adjacents. La sensibilité du fUS a révélé, à partir d'événements uniques, qu'une série de pointe-ondes observée par une électrode EEG ne s'accompagne pas toujours d'une hyperactivité vasculaire au même endroit. Ainsi, cette approche permet de délimiter le contour des aires présentant une activité vasculaire pendant les crises et montre une dichotomie partielle entre les composantes électriques et vasculaires des crises. / Epilepsies consist in neuronal hyperactivities distributed across the nervous system that need first to be located in order to later decipher the mechanisms of these pathologies. While there are many models of epileptiform hyperactivity, it is more difficult to study spontaneous seizures, which are altered by sedation. In this thesis, I developed an approach that combines electroencephalography (EEG) and functional ultrasound imaging (fUS), on the mobile rat. Thus, on a model of absence epilepsy, I could record simultaneously the occurrence of seizures and the hemodynamic variations, which reflect cellular metabolism. Seizures were unaltered by the recording protocol, compared to rats with EEG alone. Correlations were observed between electric and vascular activities. The thalamus showed areas of hyperperfusion during seizures. The cortex exhibited different correlates in distinct areas, with hyperaemia in somato-sensory areas, occasionally associated with a decrease in perfusion in adjacent tissue. The sensitivity of fUS, which could resolve blood changes from single occurrences, revealed that series of spike-wave discharges recorded from an EEG electrode were not always associated with vascular hyperactivity in the same region. Thus, this approach can delimit the contour of areas presenting vascular activity during seizures and shows a partial dichotomy between the electric and vascular components of seizures.

La cartographie des réseaux épileptiques est cruciale lors des explorations fonctionnelles chez les patients pharmacorésistants (30%). Parmi les techniques récentes, l'acquisition simultanée en IRMf et EEG apparaît adaptée à l'exploration des épilepsies. L'IRMf/EEG est une méthode non invasive permettant de localiser les régions épileptiques et fonctionnelles.<br />L'objectif de cette thèse était la mise en place, au CHU de Grenoble, de protocoles d'acquisition et de traitement de l'IRMf/EEG afin de localiser les réseaux épileptiques lors des évaluations pré- et post-chirurgicales. Les bénéfices sont de maximiser les chances de guérison en identifiant le réseau épileptique et de limiter les effets secondaires en préservant les aires fonctionnelles.<br />L'acquisition de l'EEG en milieu magnétique produit des artefacts. Nous avons d'abord évalué la performance de plusieurs algorithmes de correction d'artefacts selon différentes configurations expérimentales. Nous avons ensuite évalué l'influence du couplage hémodynamique et proposé une méthode robuste estimant la réponse hémodynamique optimale pour chaque patient afin d'améliorer la sensibilité des examens.<br />Nos résultats montrent que (i) la plupart des algorithmes sont efficaces mais qu'un filtrage trop strict peut détériorer l'EEG ; (ii) l'estimation de la réponse hémodynamique est cruciale en IRMf/EEG. Ceci suggère que l'épilepsie peut induire une modification des propriétés hémodynamiques.<br />L'IRMf/EEG est une méthode prometteuse pour les investigations préchirurgicales. En raison de l'hétérogénéité du couplage neurovasculaire, l'interprétation des cartes d'activation reste délicate et nécessite l'emploi d'approches complémentaires.

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Le regroupement des neurones de propriétés similaires est à l’origine de modules permettant d’optimiser l’analyse de l’information. La conséquence est la présence de cartes fonctionnelles dans le cortex visuel primaire de certains mammifères pour de nombreux paramètres tels que l’orientation, la direction du mouvement ou la position des stimuli (visuotopie). Le premier volet de cette thèse est consacré à caractériser l’organisation modulaire dans le cortex visuel primaire pour un paramètre fondamental, la suppression centre / pourtour et au delà du cortex visuel primaire (dans l’aire 21a), pour l’orientation et la direction. Toutes les études ont été effectuées à l’aide de l’imagerie optique des signaux intrinsèques sur le cortex visuel du chat anesthésié. La quantification de la modulation par la taille des stimuli à permis de révéler la présence de modules de forte et de faible suppression par le pourtour dans le cortex visuel primaire (aires 17 et 18). Ce type d’organisation n’avait été observé jusqu’ici que dans une aire de plus haut niveau hiérarchique chez le primate. Une organisation modulaire pour l’orientation, similaire à celle observée dans le cortex visuel primaire a été révélée dans l’aire 21a. Par contre, contrairement à l’aire 18, l’aire 21a ne semblait pas être organisée en domaine de direction. L’ensemble de ces résultats pourront permettre d’alimenter les connaissances sur l’organisation anatomo-fonctionnelle du cortex visuel du chat mais également de mieux comprendre les facteurs qui déterminent la présence d’une organisation modulaire. Le deuxième volet abordé dans cette thèse s’est intéressé à l’amélioration de l’aspect quantitatif apporté par l’analyse temporelle en imagerie optique des signaux intrinsèques. Cette nouvelle approche, basée sur l’analyse de Fourier a permis d’augmenter considérablement le rapport signal / bruit des enregistrements. Toutefois, cette analyse ne s’est basée jusqu’ici que sur la quantification d’une seule harmonique ce qui a limité son emploi à la cartographie de l’orientation et de rétinotopie uniquement. En exploitant les plus hautes harmoniques, un modèle a été proposé afin d’estimer la taille des champs récepteurs et la sélectivité à la direction. Ce modèle a par la suite été validé par des approches conventionnelles dans le cortex visuel primaire. / The clustering of neurons of similar properties is at the basis of the brain modular architecture and is considered as a strategy to optimized processing. One consequence of this clustering is the presence of functional maps in the primary visual cortex of several mammals based on features such as orientation, direction of motion and stimulus position (retinotopy). The first section of this thesis was aimed at characterizing the modular organization of functions in primary and higher-order areas. First, we investigated the possibility that a fundamental cell property, the receptive field center / surround suppression, could be orderly represented in the primary visual cortex. Second, we determined the level of modular organization in area 21a for two key properties, orientation and direction of motion. All studies were based on the optical imaging of intrinsic signals in anesthetized cats. Results indicate the presence of high and low surround suppression modules in the primary visual cortex (areas 17 and 18). To date, such organization has been discovered only in a higher-order area in primate. A modular organization for orientation, similar to the one observed in areas 17 and 18 was observed in area 21a. On the other hand, in contrast to area 18, no direction modules were discovered in area 21a. Overall, the first part of this thesis increased our knowledge about the anatomo-fonctional organization of cat visual cortex. They will also be instrumental to better understand the factors leading to the presence of a modular organization in the cortex. The second section of this thesis was directed to the development of a novel quantitative tool for the temporal analysis of optical imaging intrinsic signals. This new approach, based on Fourier decomposition, allowed to greatly increase the signal to noise ratio of the recordings. Until now, this analysis was only been based on single harmonic quantification, limiting its application for orientation and rétinotopy mapping only. A model exploiting higher harmonics was then developed to estimate additional parameters such as the receptive field size and direction selectivity. Thereafter, this model was validated with success by conventional approaches on the primary visual cortex.

Les athlètes utilisent les suppléments nutritionnels avec pour objectif d'améliorer leur performance sportive. La performance sportive dépend de facteurs physiques, mais également de facteurs cognitifs. Les suppléments nutritionnels riches en flavanols issu du cacao (CF) peuvent stimuler la fonction vasculaire, réduire le stress oxydant et améliorer la fonction cognitive. L'objectif de cette thèse est donc d’analyser les effets d'une consommation aigue, ou pendant une semaine, de CF, sur la performance physique et cognitive chez des athlètes, chez des sujets actifs et chez des personnes ayant un diabète de type 1 (DT1). De plus, l’objectif est d’investiguer les effets des CF en altitude simulé, où l’hypoxie limite la performance cognitive et physique.La consommation aigue de 900 mg CF (dont 196 mg d'épicatéchine) suscite une augmentation de l’oxygénation cérébrale, mais pas de la concentration de BDNF sérique et n'a pas d’effet sur la fonction cognitive chez des sportifs sains. L’effet bénéfique des CF sur l’oxygénation cérébrale au repos est dépassé par l’ampleur de l’augmentation de la perfusion et de l’oxygénation cérébrale à l’exercice physique et n'est donc plus visible en post-exercice.En hypoxie (altitude simulée de 4000 m), la consommation aigue de 530 mg CF (dont 100 mg d'épicatéchine) augmente la réponse hémodynamique du cortex préfrontal durant une tâche cognitive, mais n’affecte pas l’activité neuronale. Les CF améliorent la pensée abstraite en normoxie, mais n’améliorent aucun autre domaine des fonctions cognitives. Seule la précision lors du test de Stroop est diminuée par l’hypoxie. De plus, la réponse hémodynamique du cortex préfrontale et l’activité neuronale ne diffèrent pas en hypoxie vs. en normoxie.Le diabète de type 1 (DT1) est associé avec une dysfonction endothéliale, qui constitue un des facteurs de déclin cognitif lié au diabète. Dans une 3ième étude, la fonction cognitive n’est pas altérée chez les patients DT1, en comparaison des sujets sains, alors que l'activation cérébrale diffère entre ces 2 groupes. Cette différence d'activation cérébrale pourrait alors jouer un rôle compensatoire chez les patients DT1. La consommation aigue de CF peut améliorer les fonctions exécutives chez des patients DT1 et des sujets sains, et peut augmenter le signal BOLD dans les régions du cerveau activées par les tâches cognitives.Ainsi, la consommation aigue de CF augmente la vasoréactivité cérébrale. Ces changements sont associés avec une meilleure fonction cognitive chez des patients DT1, alors que ce n’est pas le cas chez des sujets entraînés, ni au niveau de la mer, ni en hypoxie. Malgré ces effets bénéfiques des CF, l’exercice physique semble rester un moyen beaucoup plus efficace pour stimuler la vasoreactivité cérébrale et les fonctions cognitives.Nous nous sommes aussi intéressés aux effets de CF sur la capacité antioxydante, le stress oxydant et la production de NO pendant l’exercice, ainsi que sur les implications pour la performance physique et la récupération, chez des athlètes. La consommation aigue de 903 mg CF augmente la capacité antioxydante au repos et pendant l’exercice, mais sans réduire le stress oxydant et la production de NO. La consommation pendant une semaine de 530 mg CF (dont 100 mg d'épicatéchine) atténue la peroxydation lipidique induite par l’exercice, mais n’influence pas la capacité antioxydante. Les CF ne modifient pas la production et la biodisponibilité du NO pendant un exercice en normoxie et en hypoxie (altitude simulée de 3000 m). La consommation de CF pendant une semaine peut augmenter la fonction endothéliale de repos, et peut réduire les effets nuisibles de l'hypoxie sur l’oxygénation préfrontale au repos et pendant l’exercice modéré. Par contre, cet effet disparait pendant l’exercice intense. La consommation aigue, et pendant une semaine, de CF n’augmente pas la performance physique, ni en normoxie, ni en hypoxie. / Sports performance depends on physical factors, but also on cognitive functioning. Nutritional supplements as potential ergogenic aids can impact muscle, but also the brain. Cocoa flavanols (CF) have antioxidant capacities, can stimulate vascular function, and potentially enhance cognitive function. CF intake might thus improve exercise performance and recovery by reducing oxidative stress, increasing NO availability and/or boosting cognitive function. It is the purpose of this PhD to identify the effects of CF on physical and cognitive performance in healthy athletes at sea level and altitude, as well as in patients with type 1 diabetes. Our systematic review showed that CF can reduce exercise-induced oxidative stress, but without improving exercise performance. Combining CF intake and exercise training improves cardiovascular risk factors and vascular function in healthy and overweight participants, but evidence on the synergistic effects of CF and exercise training on oxidative stress, inflammation and fat and glucose metabolism is lacking.In a randomized, placebo-controlled, double blind cross-over study, we showed that 900 mg CF intake increased prefrontal oxygenation in athletes, but without affecting executive function. BDNF was not affected by CF intake. The effects of high-intensity exercise largely overruled the effects of CF intake: large beneficial effects of exercise on prefrontal oxygenation and cognitive function were observed and CF supplementation did not enlarge these effects. In a 2nd study, the effect of acute CF intake (530 mg CF) on performance on a demanding cognitive test was assessed in normoxia and hypoxia (simulated altitude 4000 m). Electroencephalogram and fNIRS were used to analyse neuronal activity and hemodynamic changes. Acute CF intake improved the neurovascular response, but did not affect neuronal activity and cognitive performance in normoxia and hypoxia. Most cognitive functions, the cerebrovascular response and neuronal activity, were not altered in hypoxia in healthy subjects. In a 3rd study, we found that acute intake of 900 mg CF enhanced cognitive performance on the Flanker test in patients with type 1 diabetes, and their healthy matched controls. CF intake increased the BOLD response in brain areas activated during this specific task. While cognitive performance was not deteriorated in patients with type 1 diabetes, a different brain activation pattern during the cognitive task was observed, compared to healthy controls and this brain activation pattern was altered by CF intake. To conclude, acute CF intake improves prefrontal oxygenation and cerebrovascular responsiveness. This can be associated with better cognitive function in patients with type 1 diabetes, but does not result in improved executive function in healthy persons. Compared to exercise, the magnitude of the CF-induced neurovascular changes is small.Two studies were conducted examining the effects of CF on exercise-induced oxidative stress, NO availability and its implications for exercise performance, in well-trained cyclists. We found that acute CF (900 mg) improved the exercise-induced increase in total antioxidant capacity, but did not reduce the exercise-induced increase in lipid peroxidation. One week CF intake (530 mg CF) improved vascular function at rest, and prefrontal oxygenation at rest and during low-intensity exercise, but did not influence muscular oxygenation. One week CF intake partially restored the hypoxia-induced decline in prefrontal oxygenation during rest and low-intensity exercise, but not during high-intensity exercise. One week CF intake reduced exercise-induced lipid peroxidation, but did not alter total antioxidant capacity. Both acute and 1-week CF intake did not improve exercise performance and recovery and do not change NO production during exercise (in normoxia and hypoxia) in well-trained athletes.

Le regroupement des neurones de propriétés similaires est à l’origine de modules permettant d’optimiser l’analyse de l’information. La conséquence est la présence de cartes fonctionnelles dans le cortex visuel primaire de certains mammifères pour de nombreux paramètres tels que l’orientation, la direction du mouvement ou la position des stimuli (visuotopie). Le premier volet de cette thèse est consacré à caractériser l’organisation modulaire dans le cortex visuel primaire pour un paramètre fondamental, la suppression centre / pourtour et au delà du cortex visuel primaire (dans l’aire 21a), pour l’orientation et la direction. Toutes les études ont été effectuées à l’aide de l’imagerie optique des signaux intrinsèques sur le cortex visuel du chat anesthésié. La quantification de la modulation par la taille des stimuli à permis de révéler la présence de modules de forte et de faible suppression par le pourtour dans le cortex visuel primaire (aires 17 et 18). Ce type d’organisation n’avait été observé jusqu’ici que dans une aire de plus haut niveau hiérarchique chez le primate. Une organisation modulaire pour l’orientation, similaire à celle observée dans le cortex visuel primaire a été révélée dans l’aire 21a. Par contre, contrairement à l’aire 18, l’aire 21a ne semblait pas être organisée en domaine de direction. L’ensemble de ces résultats pourront permettre d’alimenter les connaissances sur l’organisation anatomo-fonctionnelle du cortex visuel du chat mais également de mieux comprendre les facteurs qui déterminent la présence d’une organisation modulaire. Le deuxième volet abordé dans cette thèse s’est intéressé à l’amélioration de l’aspect quantitatif apporté par l’analyse temporelle en imagerie optique des signaux intrinsèques. Cette nouvelle approche, basée sur l’analyse de Fourier a permis d’augmenter considérablement le rapport signal / bruit des enregistrements. Toutefois, cette analyse ne s’est basée jusqu’ici que sur la quantification d’une seule harmonique ce qui a limité son emploi à la cartographie de l’orientation et de rétinotopie uniquement. En exploitant les plus hautes harmoniques, un modèle a été proposé afin d’estimer la taille des champs récepteurs et la sélectivité à la direction. Ce modèle a par la suite été validé par des approches conventionnelles dans le cortex visuel primaire. / The clustering of neurons of similar properties is at the basis of the brain modular architecture and is considered as a strategy to optimized processing. One consequence of this clustering is the presence of functional maps in the primary visual cortex of several mammals based on features such as orientation, direction of motion and stimulus position (retinotopy). The first section of this thesis was aimed at characterizing the modular organization of functions in primary and higher-order areas. First, we investigated the possibility that a fundamental cell property, the receptive field center / surround suppression, could be orderly represented in the primary visual cortex. Second, we determined the level of modular organization in area 21a for two key properties, orientation and direction of motion. All studies were based on the optical imaging of intrinsic signals in anesthetized cats. Results indicate the presence of high and low surround suppression modules in the primary visual cortex (areas 17 and 18). To date, such organization has been discovered only in a higher-order area in primate. A modular organization for orientation, similar to the one observed in areas 17 and 18 was observed in area 21a. On the other hand, in contrast to area 18, no direction modules were discovered in area 21a. Overall, the first part of this thesis increased our knowledge about the anatomo-fonctional organization of cat visual cortex. They will also be instrumental to better understand the factors leading to the presence of a modular organization in the cortex. The second section of this thesis was directed to the development of a novel quantitative tool for the temporal analysis of optical imaging intrinsic signals. This new approach, based on Fourier decomposition, allowed to greatly increase the signal to noise ratio of the recordings. Until now, this analysis was only been based on single harmonic quantification, limiting its application for orientation and rétinotopy mapping only. A model exploiting higher harmonics was then developed to estimate additional parameters such as the receptive field size and direction selectivity. Thereafter, this model was validated with success by conventional approaches on the primary visual cortex.