Le cortex insulaire est le cinquième lobe du cerveau en charge de l'intégration de nombreuses fonctions cognitives, sous-tendues par une organisation cytoarchitectonique etune connectivité aussi riche que complexe. Ce travail vise à évaluer la connectivité fonctionnelle insulaire du cerveau humain par le biais de stimulation électrique intra-cérébrale et de potentiels évoqués cortico-corticaux (PECC) réalisés chez des patients explorés en stéréoélectroencéphalographie (SEEG) pour une épilepsie partielle réfractaire. Nous avons développé un protocole automatisé permettant destimuler successivement l’ensemble des bipoles d’enregistrement intracérébraux (deux plots contigus d’une même électrode) disponibles chez les patients explorés en SEEG. Deux sériesde 20 stimulations monophasiques d’une durée unitaire de 1 ms et d’une intentisté de 1 mA, étaient délivrés à une fréquence de 0,2 Hz au niveau de chaque bipole (105 en moyenne,produisant un total d’environ 11.000 PECC par patient). Un premier travail a consisté dans lamise au point d’une méthode fiable d’analyse statistique objective des PECC significatifs, encomplement de l’analyse visuelle, sur un échantillon de 33017 enregistrements chez trois patients. L’analyse a porté sur les quatre fenêtres temporelles post-stimulation suivantes: 10-100 ms, 100-300 ms, 300-500 ms, 500-1000 ms. La seconde partie de notre thèse a appliquéces méthodes à l’étude des connections intra-insulaires sur un échantillon de10 patients présentant au moins deux éléctrodes intra-insulaires. La dernière partie de notre travail s’est intéressé aux efférences insulaires sur un échantillon de 11 patients. L’étude des PECC apporte des éléments de connectivité fonctionnelle derésolution spatiale et temporelle inégalée, complémentaires de ceux découlant des techniquesde neuroimagerie. La gestion complexe du volume de données à gérer pour chaque patientpeut être résolu par des procédures d’analyse statistiques automatisée de sensibilité etspécificité satisfaisante. Le pattern des connections intra- et extra-insulaires révélé par cetteapproche permet une meilleure compréhension de la physiologie de l’insula chez l’Homme etdes modalités de propagations des décharges épileptiques impliquant ce lobe. / The insular cortex is the fifth lobe of the brain and is in charge of the integration of many cognitive functions, underpinned by a rich cytoarchitectonic organization and a complex connectivity. Our work aims to evaluate the insular functional connectivity of the human brain using intracerebral electrical stimulation and recording of cortico-cortical evoked potentials (CCEPs) in patients investigated with stereoelectroencephalography (SEEG) for refractory partial epilepsy. We first developed an automated protocol to stimulate successively all intracerebral recorded bipoles (two contiguous leads of the same electrode) available in patients undergoing SEEG. Two sets of 20 monophasic stimulation of 1 ms duration and 1mA intensity were delivered at a frequency of 0.2 Hz at each bipole (105 on average, producing a total of about 11,000 recordings per patient). We then develop a reliable and objective statistical method to detect significant CCEPs as a complement to visual analysis, and validate this approach on a sample of 33017 recordings in three patients. The analysis was performed over four distinct post-stimulus epochs: 10-100 ms, 100-300 ms, 300-500 ms, 500-1000 ms. In the second part of our thesis, we applied these methods to the study of intrainsular connections on a sample of 10 patients with at least two intra-insular electrodes. The last part of our work used the same approach to investigate insular efferents in a sample of 11 patients. The study of CCEPs provides novel and important findings regarding the human brain functional connectivity, with unmatched spatial and temporal resolutions as compared to neuroimaging techniques. The complex management of large volume of data in each patient can be solved by automated statistical analysis procedures with satisfactory sensitivity and specificity. The pattern of connections within and outside the insula revealed by this approach provides a better understanding of the physiology of the Human insula as well as of the propagation of epileptic discharges involving this lobe.

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Depuis 10 ans, se multiplient les tentatives d'augmentation des performances mnésiques humaines par la stimulation électrique intracérébrales (SEIC), mais avec des résultats contradictoires et peu probants. Nous sommes incapables d'activer les réseaux mnésiques de manière reproductible et ne maitrisons pas les effets des SEIC dont le choix des paramètres est empirique. Surtout, les corrélats neuronaux de la mémoire à long-terme que les SEIC sont censées activer restent imparfaitement connus. Dans ce contexte, les phénomènes expérientiels mnésiques ressentis par les patients épileptiques, du déjà-vu aux réminiscences, spontanés ou induits par la SEIC, représentent une véritable porte d'entrée vers les réseaux de la mémoire à long-terme et un modèle pour comprendre comment activer ces réseaux par la SEIC. Ils sont d'ailleurs l'une des sources d'inspiration des essais de la neuromodulation mnésique. Pourtant, ils restent sous-exploités. Nous proposons de les étudier au travers d'une approche multidimensionnelle : (1) Une dimension phénoménologique, analysant la sémiologie de certains phénomènes jusque-là mal explorés, confondus entre eux ou avec le déjà-vu : les réminiscences, le déjà-rêvé et la préscience. Nous nous sommes basés pour cela sur nos propres données et l'analyse de l'ensemble des réminiscences induites par les SEIC rapportées dans la littérature. Nous avons également étudié le cas d'une patiente épileptique avec atrophie sévère bi-hippocampique et préservation du cortex périrhinal ayant développé des déjà-vus et des phénomènes avec préscience récurrents. (2) Une dimension électrophysiologique avec exploration des effets des SEIC sur les réseaux mnésiques à différentes échelles. Nous nous sommes basés sur l'analyse rétrospective des paramètres de SEIC et de leurs effets. Nous avons aussi analysé le couplage fonctionnel entre différentes structures du lobe temporal par un traitement de l'EEG intracrânien au moment des réminiscences induites par SEIC. Nous démontrons que : - Les SEIC peuvent induire une grande variété de souvenirs appartenant aux différents systèmes de la mémoire déclarative (ex. des souvenirs sémantiques ou autobiographiques épisodiques). Mais il s'agit majoritairement de souvenirs peu contextualisés et fragmentaires. [...] / Over the past 10 years, attempts to increase human memory performances by electrical brain stimulation (EBS) led to unconvincing or contradictory results. We are still unable to activate memory networks by EBS in a reproducible way, the effects of EBS at different scales (from neuronal activity to large-scale networks) and the optimal EBS parameters are unknown. Above all, the neural correlates of the long-term memory that EBS are supposed to activate remain imperfectly known. In this context, the memory-related experiential phenomena reported by epileptic patients, like déjà-vu or reminiscences, either spontaneous or induced by EBS, are a gateway to the long-term memory networks and a precious model to understand how to activate them with EBS to improve human memory. However, they remain underused and misinterpreted. Therefore, we studied them with a multidimensional approach: (1) A phenomenological dimension, analysing the semiology of some poorly explored phenomena: reminiscences, déjà-rêvé and prescience. For this, we based our analyses on our own data and all of the reminiscences induced by EBS in the literature. We also studied the case of an epileptic patient with severe bi-hippocampal atrophy and preservation of the perirhinal cortex, who had developed frequent déjà-vu and experiential phenomena with prescience. (2) An electrophysiological dimension with the analysis of EBS effects on memory networks at different scales. We retrospectively analysed EBS parameters and their effects. We also analysed the intracranial EEG to compute the functional coupling between different structures inside the temporal lobe during the brief moments corresponding to the reminiscences. We demonstrated that: - EBS can induce a wide variety of memories belonging to the different systems of declarative memory (e.g. episodic semantic or autobiographical memories). However, most of these are little contextualized and fragmentary. - The activation of memory networks is possible only by some of their hubs, not all of them. Preferential input gates are more easily activated and the qualitative nature of memories depends largely on them. The rhinal cortex seems to be the gatekeeper of these memory networks, where EBS most frequently induce memories. [...]