En 2010, plus de 200 000 personnes dans le monde en étaient équipées, dont plus de 10 000 en France (adultes et enfants). La technologie utilisée pour les premiers implants commercialisés au milieu des années 1980 a beaucoup évolué et l’implant cochléaire permet désormais à son utilisateur d’avoir accès à des caractéristiques acoustiques de plus en plus précises des sons de son environnement et notamment des sons de parole. Cependant, l’information auditive fournie par l’implant reste limitée, ce qui a pour conséquence des difficultés persistantes de production de certains sons de parole par l’utilisateur d’implant cochléaire, même après plusieurs années d’utilisation. Ces difficultés de production peuvent se traduire également par une intelligibilité moindre, et peuvent avoir des répercussions sur les relations familiales et sociales, en particulier chez l’enfant.Les études disponibles dans la littérature se concentrent sur les effets et les bénéfices à court-terme de l’implant cochléaire chez l’enfant, et il existe relativement peu d’études de production de parole chez l’enfant en âge scolaire, en particulier chez l’enfant francophone. L’objectif de ce travail est donc de proposer une évaluation des difficultés de production de plusieurs contrastes phonologiques chez l’enfant sourd, porteur d’implant cochléaire, plusieurs années après l’implantation cochléaire, et des facteurs qui influencent son intelligibilité.Dans le cadre de notre thèse, nous avons constitué un corpus de productions de parole de 13 enfants âgés de 6;6 à 10;7 ans, atteints de surdité pré- ou périlinguistique, ayant reçu un implant cochléaire entre 1;1 et 6;6 ans, et l’utilisant depuis plus d’un an et de 20 enfants normo-entendants appariés en âge chronologique (de 5;7 à 10;6 ans).Dans un premier temps, nous avons comparé les caractéristiques acoustiques des voyelles orales, des occlusives et des fricatives du français, ainsi que la réalisation de la coarticulation dans des séquences occlusive-voyelle par ces deux groupes d’enfants. Les résultats montrent une grande proximité entre les productions des enfants typiques et implantés, et certaines différences, par exemple sur les voyelles antérieures arrondies, les fricatives alvéolaires et les occlusives vélaires. Ces différences peuvent s’expliquer par les caractéristiques technologiques de l’implant et son usage par l’enfant, et révèlent également le poids des différents facteurs du développement phonologique : contraintes articulatoires, contraintes perceptives, caractéristiques de l’input langagier et de la langue maternelle.Dans un deuxième temps, nous avons élaboré une méthode d’évaluation perceptive de l’intelligibilité de la parole, que nous avons soumise à 9 auditeurs experts en parole pathologique et à 17 auditeurs naïfs, tous francophones. Notre étude perceptive d’intelligibilité met en évidence 1) une absence d’effet d’expertise sur le jugement d’intelligibilité puisque les notes données par les auditeurs experts et naïfs sont corrélées, 2) un effet de l’audition sur l’intelligibilité, puisque les enfants sourds porteurs d’implant cochléaire sont jugés moins intelligibles que les enfants normo-entendants, et 3) une meilleure intelligibilité chez les enfants implantés précocement (avant 20 mois) mais pas d’effet de la durée d’utilisation de l’implant cochléaire sur l’intelligibilité.Ce travail montre donc le bénéfice apporté par l’implant pour la communication orale, mais aussi l’existence de difficultés persistantes, qui doivent être prises en compte dans la rééducation et l’accompagnement familial, scolaire et social des enfants.Notre étude fournit en outre un ensemble de données de référence sur le développement phonologique tardif des enfants francophones, et un corpus de parole utilisable pour d’autres travaux de recherche sur le développement typique et pathologique. / As of 2010, cochlear implant has been used by over 200 000 persons (adults and children) worldwide and by 10 000 persons in France. Technology has largely improved since the first devices were put on the market in the 1980’s, and it now provides its user with more and more detailed acoustical information about the sounds of their environment in general, and about speech sounds in particular. However, perception with a cochlear implant remains limited, which leads to persisting difficulties in producing some speech sounds, even after several years of implant use. These difficulties in speech production can translate into a lower intelligibility, with effects on interactions with family and community members for its users, especially for children.A large body of studies in the literature focusses on short-term effects and gains of cochlear implant for young children and infants, but fewer studies in speech production in school-age children are available, especially in French-speaking children. The goal of this project is to assess the difficulties in the production of selected phonological contrasts in cochlear-implanted children, several years after cochlear implantation, and the factors influencing their intelligibility.For this thesis, we recorded thirteen 6;6-to-10;7 year old, pre- or perilinguistically deaf children wearing cochlear implants since they were 1;1 to 6;6 years old, with more than a year of use, and twenty normal-hearing age-matched children (chronological age ranging from 5;7 to 10;6 years).In a first experiment, we compared the acoustical characteristics of ten oral vowels, six stops and three fricatives of French. We also studied the realization of coarticulation in plosive-vowel sequences in these two groups of children.Our results show a high degree of similarity in typical and implant using children, and several differences, for example, for front rounded vowels, alveolar fricatives and velar stops. These differences can be explained by the implant’s technology and its use by the child. They also show the importance of several factors in phonological development: articulatory constraints, perceptual constraints, characteristics of language input and mother tongue.In a second experiment, we designed a method to perceptually assess the intelligibility of speech: 9 expert and 17 naïve French-speaking listeners participated in this experiment.Our perceptual assessment of intelligibility shows 1) no effect of expertise since grades given by expert and naïve listeners are correlated, 2) an effect of hearing level on intelligibility since cochlear-implanted children are less intelligible than their normal-hearing peers, and 3) a better intelligibility in early implanted children (before 20 months) but no effect of duration of implant use on intelligibility.This work emphasizes the benefits for oral communication provided by cochlear implants, but also the remaining difficulties, that need to be taken into acount for rehabilitation and support from the child’s family, school and society.Our study also provides both reference data on late stages of phonological development in French-speaking children, and a corpus of speech production which can be used for further research on typical and pathological speech development.

Cette thèse porte sur l'étude des liens entre des mesures électro-physiologiques du système auditif de la cochlée au tronc cérébral, les réglages et les performances auditives d'adultes utilisateurs d'implants cochleaires (IC) MED-EL ®.La majeure partie des travaux s'est intéressée aux ECAP (Electrically-evoked compound action potentials) traduisant l'activité synchrone des neurones auditifs cochléaires en réponse à la stimulation délivrée par l'IC. Ceux-ci ont été enregistrés soit lors de l'implantation, soit chez des utilisateurs expérimentés afin d'évaluer leur intérêt comme prédicteurs des niveaux de perceptions. Nos travaux montrent que malgré de grandes variations interindividuelles, les ECAP sont liés aux niveaux de perception. Cette relation ne permet cependant pas encore une prédiction suffisamment précise des niveaux de perception implémentés dans les réglages. Les IC MED-EL ® présentent la particularité de présenter les données d'impédance brutes sous forme de matrice de voltage pouvant servir à estimer la diffusion du courant autour de chaque électrode, au niveau de l'interface bioélectrique. Une partie des travaux a cherché à évaluer les relations entre diffusion du courant et compréhension de la parole. Les résultats indiquent que la compréhension de la parole ne semble pas liée à cette mesure de diffusion du courant intra-cochléaire.La dernière partie de cette thèse a évalué les relations entre une mesure électro-physiologique de l'intégration binaurale (BIC pour Binaural Interaction Component) et performances binaurales chez des sujets dont l'audition est entièrement médiée par l'IC. Cette étude suggère que les sujets présentant des BIC identifiables semblent tirer un meilleur profit de la binauralité / This thesis investigates the links between electro-physiological responses of the cochlea and the brainstem, the psychoacoustic levels used for CI fitting and the hearing performances of MED-EL® cochlear implant (CI) adult users.The main part focused on the electrically evoked compound action potentials (ECAP), which reflect the synchronous activity of cochlear auditory neurons in response to the electrical stimulation delivered by CI. These were recorded either during implantation surgery or in experienced users to evaluate their usefulness as predictors of the hearing levels. Our work shows that despite broad variations between users, ECAPs can be related to perception levels. This relationship does not allow yet an accurate enough prediction of the perception levels used to program the CI.In MED-EL® CIs impedances raw data are displayed in voltage matrices and can be used to estimate the spread of current around each electrode, at the bioelectric interface level. In a second part, we aimed to evaluate the relationshipss between the current spread and speech recognition. The results indicate that speech understanding does not seem to be related to this measurement of intra-cochlear current diffusion.The last part of this thesis evaluated the relationship between an electro-physiological measurement of binaural interaction (BIC) and binaural hearing performances in subjects using two CI. Our results suggest that subjects with identifiable BICs appear to have better localization scores and make a better benefit from the binaurality as they have to understand speech in noisy environment

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Problématique : La surdité sévère à profonde limite l'accès aux sons de l'environnement, notamment les sons de la parole, et cause d'importants impacts sur le développement des habiletés auditives, de la parole et langagières d'enfants sourds. Ceux-ci accusent d'ailleurs fréquemment un retard de ces habiletés. Plusieurs facteurs ont un impact sur ces habiletés; l'approche de réadaptation serait un facteur significatif. Objectifs : La présente thèse visait à répondre aux objectifs suivants : (1) Analyser les données disponibles dans la littérature scientifique relativement à l'efficacité des approches de réadaptation offertes aux enfants sourds (étude 1); (2) Comparer l'efficacité des approches orales et de communication totale (étude 2); (3) Documenter le développement longitudinal des enfants suivis dans une approche de communication totale (étude 3); (4) Identifier les facteurs contribuant à la performance des enfants suivis dans une approche de communication totale (étude 3). Méthodologie : Dans un premier temps, une revue systématique a été effectuée. Dans un deuxième temps, une étude multicentrique internationale rétrospective a été menée sur une population d'enfants sourds ayant reçu un implant cochléaire avant 3 ans et ayant été suivis dans une approche orale ou de communication totale. Les données relatives au développement de la perception de la parole, de l'intelligibilité de la parole et du vocabulaire réceptif disponibles entre 0-18 ans ont été collectées. Une première étude a comparé le développement de l'intelligibilité de la parole 0-48 mois post-implantation. Des analyses nparLD ont été faites. Une seconde étude a analysé le développement longitudinal de la perception de la parole, de l'intelligibilité de la parole et du vocabulaire réceptif d'enfants suivis dans une approche de communication totale, en plus d'analyser l'impact de l'âge d'apparition de la surdité et d'implantation, ainsi que des supports visuels (signes, français signé, LCP, DNP). Des analyses nparLD ont été faites. Résultats : Objectif 1 : 38 articles ont été inclus. La majorité présentait un faible niveau de l'évidence. Les approches sans signe seraient associées à de meilleures habiletés, mais plusieurs variables confondantes pourraient expliquer ce constat. Objectif 2 : Les approches orale et de communication totale permettent un développement de l'intelligibilité de la parole similaire; le rythme de développement est équivalent. Quarante-huit mois post-implantation, les deux groupes ont atteint un niveau quasi complètement intelligible pour tous les interlocuteurs et tous les contextes. Objectif 3 : Les enfants suivis dans une approche de communication totale montrent une progression de la perception de la parole jusqu'à 84 mois post-implantation, de l'intelligibilité de la parole jusqu'à 72 mois post-implantation, et du vocabulaire réceptif jusqu'à 72 mois post-implantation. Objectif 4 : L'âge d'apparition de la surdité, ainsi que l'utilisation de supports visuels, n'ont pas d'impact significatif sur le développement des habiletés. L'âge d'implantation apparaît significatif pour l'intelligibilité de la parole seulement, les enfants implantés avant 24 mois démontrant un développement plus optimal. Conclusion : Objectif 1 : Il y a un manque d'évidences scientifiques de haut niveau pour déterminer l'approche à privilégier en clinique. Objectif 2 : Les approches orale et de communication totale sont toutes deux appropriées pour aider au développement de l'intelligibilité de la parole. Objectif 3 : Les enfants suivis dans une approche de communication totale progressent pendant plusieurs années après leur implantation et certains peuvent atteindre un niveau développemental équivalent à leurs pairs normo-entendants pour la perception de la parole, l'intelligibilité de la parole et le vocabulaire réceptif. Objectif 4 : Une implantation précoce (avant 24 mois) apparaît préférable pour optimiser le développement de l'intelligible de la parole. De plus, le fait d'utiliser des supports visuels ne nuit pas au développement des habiletés. / Background : Severe-to-profound deafness limits access to sounds of the environment, particularly sounds of speech, and has significant impacts on the development of auditory, speech, and language skills in deaf children. Several factors have an impact on these skills; the rehabilitation approach seems to be one of the significant factors. Objectives : The objectives of this thesis were : (1) Analyse the available data in scientific literature regarding the effectiveness of rehabilitation approaches used with deaf children (study 1); (2) Compare the effectiveness of oral and total communication approaches (study 2); (3) Document the longitudinal development of the children enrolled in a total communication approach (study 3); (4) Identify the factors contributing to the performance of children enrolled in a total communication approach (study 3). Method : First, a systematic review was achieved to explore the first objective. Secondly, a retrospective international multicenter study was conducted on a population of deaf children who received a cochlear implant before the age of 3 and who were enrolled in an oral or total communication rehabilitation approach. Available data between 0-18 years on the development of speech perception, speech intelligibility and receptive vocabulary were collected. A first study compared the development of speech intelligibility between 0- and 48-months post-implantation. NparLD analyzes were performed. A second study analyzed the longitudinal development of speech perception, speech intelligibility and receptive vocabulary of children enrolled in a total communication approach. The impact of the age at onset of deafness and at implantation, as well as the use of visual support (signs, manually coded French, cued speech, DNP) were analyzed. NparLD analyzes were performed. Results : Objective 1: 38 articles were included. Most of them presented a low-level of evidence. Approaches in which signs were not used were associated with better skills, but several confounding variables could biais this observation. Objective 2: The oral and total communication approaches provided similar speech intelligibility development; the rate of development was equivalent. Forty-eight months post-implantation, the two groups had reached an intelligibility level that was almost completely intelligible for all interlocutors and in all contexts. Objective 3: Children enrolled in a total communication approach showed progress in speech perception up to 84 months post-implantation, in speech intelligibility up to 72 months post-implantation, and in receptive vocabulary up to 72 months post-implantation. Objective 4: Age of onset of deafness, as well as the use of visual supports, did not have a significant impact on the development of skills. Age at implantation appeared to be significant for speech intelligibility only, children implanted before 24 months showing a more optimal development. Conclusion : Objective 1: There is a lack of high-level scientific evidence to determine the best rehabilitation approach. Objective 2: The oral and total communication approaches both seem appropriate to help develop speech intelligibility. Objective 3: Children enrolled in a total communication approach progress many years after the implantation and can reach a developmental level equivalent to their normal-hearing peers for speech perception, speech intelligibility and receptive vocabulary. Objective 4: Early implantation (< 24 moths) appears to be preferable to optimize the development of intelligibility of speech. In addition, using visual supports does not interfere with skill development.

Les implants cochléaires permettent aux personnes atteintes de surdité profonde de percevoir des sons. La modélisation comportementale de la partie externe de l’implant a été réalisée avec le logiciel Matlab. L’étude du canal de transmission et sa modélisation utilisant des modèles électriques de tissus biologiques a été ensuite effectuée ainsi que l’étude du niveau de bruit introduit par le canal. Deux types de modulations différentes sont réalisés à l’émission chacune nécessitant un oscillateur. L’étude théorique et la création d’un nouveau modèle afin d’évaluer le bruit de phase ont été proposés. L’extraction du jitter à partir du bruit de phase et son impact sur la chaine de réception complète a été estimée. La compréhension précise et la modélisation des différentes parties de l’oreille humaine qui conduisent à la stimulation des terminaisons nerveuses sont décrites. Par la suite nous avons développé un nouveau modèle mécanique de l’organe de Corti et du déplacement des stéréociles, que nous avons validé à l’aide de données provenant d’expériences physiques. La modélisation mathématique de la synapse entre les cellules ciliées et les fibres nerveuses a été réalisée, afin d’obtenir le stimulus électrique relatif à un son perçu quelconque. De plus un nouveau modèle analogique décrivant la propagation de l’information nerveuse a été développé. En se basant sur la spectroscopie d’impédance électrochimique des tissus biologiques, nous avons créé un modèle électrique du fil d’électrodes inséré dans la cochlée. / Cochlear implants are used by severely deaf people for partial hearing sensation. Behavioral modeling of the external part of the cochlear implant was first performed using the software Matlab. Then the propagation channel was modeled using electrical analogy of the biological tissues. Noise extraction of the propagation channel was performed in order to obtain the specifications for the RF receiver. Two types of diverse modulations are performed in the transmitter each one requiring an oscillator. The theoretical study and the creation of a new model allowing phase noise estimation is also proposed in this document. Jitter estimation from phase noise was performed and significantly impacted the overall chain transmission, suggesting oscillators blocks optimization. The accurate heterogeneous modeling of the various part of the internal ear leading to auditory nerve excitation was developed. Then a new mechanical equivalent of the organ of Corti and stereocilia displacement was developed and confirmed by physical experiments. The synapse between the hair cells and nerve fibers was mathematically modeled, in order to obtain the electrical stimulus of the auditory nerve associated with a random sound stimulus. Furthermore a new analog model of the nerve fiber information propagation was realized in order to obtain a realistic electrical analogy with nerve fiber depolarization propagation. Based on impedance spectroscopy biological tissue characterization, we proposed a new electrical analogy of the system composed of the electrodes inserted inside the cochlea.