This project utilised a novel solvent-free continuous cocrystallisation (SFCC) method to manufacture pharmaceutical co-crystals. The objectives were to optimize the process towards achieving high co-crystal yields and to understand the behaviour of co-crystals under different conditions. Particular attention was paid to the development of near infrared (NIR) spectroscopy as a process analytical technology (PAT). Twin screw, hot melt extrusion was the base technique of the SFCC process. Changing parameters such as temperature, screw speed and screw geometry was important for improving the co-crystal yield. The level of mixing and shear was directly influenced by the screw geometry, whilst the screw speed was an important parameter for controlling the residence time of the material during hot melt extrusion. Ibuprofen – nicotinamide 1:1 cocrystals and carbamazepine – nicotinamide 1:1 co-crystals were successfully manufactured using the SFCC method. Characterisation techniques were important for this project, and NIR spectroscopy proved to be a convenient, accurate analytical technique for identifying the formation of co-crystals along the extruder barrel. Separate thermal and model shear deformation studies were also carried out to determine the effect of temperature and shear on co-crystal formation for several different pharmaceutical co-crystal pairs. Finally, NIR spectroscopy was used to create two partial least squares regression models, for predicting the 1:1 co-crystal yield of ibuprofen – nicotinamide and carbamazepine – nicotinamide, when in a powder mixture with the respective pure API. It is believed that the prediction models created in this project can be used to facilitate future in-line PAT studies of pharmaceutical co-crystals during different manufacturing processes. / Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC)

Unsafe driving habits increase the severity of roadway accidents. The behaviors that are generally associated with unsafe driving are influenced by drivers and their decision to engage in dangerous habits. In order to solve this problem, Departments of Transportation use roadside safety campaigns. To gain a comprehensive understanding of the effectiveness of these campaigns, this research study captured five different metrics of effectiveness to understand what messages are effective and how to target messages to different groups of people. Since reading and interpreting the messages produces cognitive activation among participants, a neuroimaging technology called functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) was used to measure neurocognitive activation as a proxy for response. The fNIRS system captures this cognitive activation by measuring change in oxygenated blood (oxy-Hb). An increase in oxy-Hb is a proxy for increased task engagement. The first journal paper provides an understanding of what types of messages are perceived as effective, are misunderstood, are memorable, are considered inappropriate, and cause the greatest increase in cognitive engagement. Overall, drivers perceive messages to be effective at changing behavior, but particular messages are perceived as more effective than others. Messages about distracted driving and driving without a seat belt, messages that are intended to produce a negative emotional response, and messages with statistics are the behaviors, emotions, and themes that are most likely to be perceived to change driver behavior. Messages about distracted driving and messages about statistics are most likely to be remembered by drivers. In general, drivers do not find messages used in safety campaigns to be inappropriate. Drivers elicit more cognitive attention to signs about distracted driving and signs with a humorous emotion. The second journal considers the effectiveness of these messages with different target demographics by further investigating the first journal's results by different dependent variables, including age, gender, and risky driving habits of the participants. In the second study, the results from the first study are further examined to determine if some campaigns are more effective among different demographics of drivers. The behavioral results indicated that females, drivers over 65, low-risk and high-risk drivers, and urban and rural drivers perceive the safety campaigns as more effective. The neurological data revealed that younger drivers had more activation in the ventrolateral prefrontal cortex, an area known for semantics and word processing, which might indicate more cognitive attention to these types of messages. This study provides a unique application of using neuroimaging techniques to understand driver response to safety messages. The recommendations for an effective safety campaign are to use messages about distracted driving, messages with an emotional stimulus, and messages about statistics. Messages about word play and rhyme are recommended for appealing to younger demographics. / Master of Science / Messages like "New year, new you, use your blinker" and "May the 4th be with you, text I will not" are increasingly used to catch drivers' attention. The development and use of these non-traditional safety messages are distinctly different than messages previously displayed on highway signs because the intent of these messages is to modify driver behavior rather than just provide information. Unfortunately, there is little empirical evidence measuring how effective these messages are at changing driver behavior or guidance on how to target messages for specific groups of people. The goal of this study was to understand what types of non-traditional safety messages are effective and how to target these messages to different target audiences. Roadway collisions are made more severe when the cause of the incident involves dangerous driving habits, such as distracted, impaired, or aggressive driving. The problem is made even more severe by the fact that the habits that make driving dangerous are affected by the driver's decision to engage in risky driving behavior. The solution to this problem is to gain an understanding of driver preferences and response, a research effort this study will address. Reading and interpreting the messages produces cognitive activation among participants. The study uses functional near-infrared spectroscopy (fNIRS), which allows researchers to capture this cognitive activation by measuring change in oxygenated blood (oxy-Hb). This provides not only the ability to gain a more detailed understanding of driver response, but the ability to triangulate this with what drivers perceive as effective in changing driver behavior. In the first study, the participants felt that campaigns targeting distracted driving, messages with a negative emotion, and campaigns about statistics were significantly more effective at changing driver behavior compared to other behaviors, emotions, and themes. The neurological data revealed that drivers respond more to campaigns about distracted driving. However, the neurological data indicates that humorous messages and messages that fit under the theme word play and rhyme elicit a greater cognitive response. The second study furthers the first study and revealed that females, drivers over 65, low-risk and high-risk drivers, and urban and rural drivers perceive the safety campaigns as more effective. The neurological data revealed that younger and older males and older high-risk drivers respond with greater peak oxy-Hb when compared to other groups of people. This study advances the applicability of fNIRS in traffic related studies.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:50:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-11-24. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:26:10Z : No. of bitstreams: 1 Publico-12685a.pdf: 1258050 bytes, checksum: 53b17db1fdfbd3e4583d4358e7515aed (MD5). Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:26:10Z : No. of bitstreams: 2 Publico-12685a.pdf: 1258050 bytes, checksum: 53b17db1fdfbd3e4583d4358e7515aed (MD5) Publico-12685b.pdf: 2009901 bytes, checksum: 92f9b67aa48fc3b5890595ab949a78a4 (MD5). Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:26:10Z : No. of bitstreams: 3 Publico-12685a.pdf: 1258050 bytes, checksum: 53b17db1fdfbd3e4583d4358e7515aed (MD5) Publico-12685b.pdf: 2009901 bytes, checksum: 92f9b67aa48fc3b5890595ab949a78a4 (MD5) Publico-12685c.pdf: 2013198 bytes, checksum: 64df6a7e1d8d760785004ef7cb8107b9 (MD5) / Na insuficiencia cardiaca (IC) o comprometimento do fluxo sanguineo muscular na transicao do exercicio leve para o intenso pode reduzir temporariamente a pressao microvascular de O2 e diminuir a oferta de O2 do capilar para a mitocondria. No entanto, os avancos no tratamento medicamentoso da IC (por exemplo, os inibidores da enzima conversora de angiotensina e ƒÀ-bloqueadores de terceira geracao) poderiam ter melhorado a oferta microvascular de O2 a um ponto em que a lentidao da maquinaria metabolica intramuscular passaria a ser o fator limitante da resposta cinetica do consumo de oxigenio ( O2). O objetivo do presente estudo foi investigar a relacao dinamica entre oferta e utilizacao microvascular de O2 na transicao do exercicio leve (sem carga) para o intenso, em portadores de IC com tratamento otimizado e nao treinados, comparado a um grupo controle de individuos saudaveis. Foram incluidos 10 pacientes com IC com tratamento clinico otimizado (fracao de ejecao = 29 } 8%) e 11 controles pareados por idade. Avaliou-se as respostas cineticas da captacao pulmonar de O2 ( O2p), da extracao tissular de O2 no musculo vasto lateral, como estimada pela variacao na concentracao relativa de deoxihemoglobina + mioglobina (~ƒ¢[deoxi-Hb+Mb]), mensurada pelo metodo de espectroscopia de raios quasi-infravermelhos (NIRS) e do debito cardiaco (DC), durante exercicio de alta intensidade ate o limite de tolerancia (Tlim). A cinetica da O2p e do DC foram mais lentas nos pacientes com IC em comparacao aos controles e correlacionaram-se significativamente com menores valores de Tlim (P = 0,05). A cinetica total da ƒ¢[deoxi-Hb+Mb] foi mais rapida nos pacientes do que nos controles (tempo medio de resposta (MRT) = 15,9 } 2,0 s vs. 19,0 } 2,9 s; P = 0,05), com uma resposta de "overshoot" presente apenas nos pacientes (7/10). Alem disso, a razao t O2p/MRT-ƒ¢[deoxi-Hb+Mb] foi maior nos pacientes (4,69 } 1,42 s vs. 2,25 } 0,77 s; P < 0,05) e correlacionou-se com a cinetica do DC e o Tlim (R = 0,89 e 0,78, respectivamente; P = 0,01). Conclui-se que apesar dos avancos no tratamento medicamentoso da IC, os disturbios nos ajustes circulatorios "centrais" e "perifericos" continuam a desempenhar um papel proeminente na limitacao da cinetica da O2p e tolerancia a exercicio de alta intensidade em pacientes nao treinados com IC. / Impaired muscle blood flow at the onset of heavy-intensity exercise may transiently reduce microvascular O2 pressure and decrease the rate of O2 transfer from capillary to mitochondria in chronic heart failure (CHF). However, advances in the pharmacological treatment of CHF (e.g., angiotensin-converting enzyme inhibitors and third generation of â-blockers) may have improved microvascular O2 delivery to an extent that intramyocyte metabolic inertia might become the main locus of limitation of O2 uptake ( O2) kinetics. We included 10 optimally treated sedentary patients (ejection fraction = 29 ± 8%) and 11 age-matched controls. We assessed the rate of change of pulmonary O2 ( O2p), tissue O2 extraction in the vastus lateralis estimated by concentration of deoxy-hemoglobin+myoglobin (~Ä[deoxy-Hb+Mb]) measured by near-infrared spectroscopy (NIRS), and cardiac output ( T) during highintensity exercise performed to the limit of tolerance (Tlim). Sluggish O2p and T kinetics in patients were significantly related to lower Tlim values (P = 0.05). The dynamics of Ä[deoxy-Hb+Mb] were faster in patients than controls (mean response time (MRT) = 15.9 ± 2.0 s vs. 19.0 ± 2.9 s; P = 0.05) with a subsequent response “overshoot” being found only in patients (7/10). Moreover, t O2p/MRT-Ä[deoxy- Hb+Mb] ratio was greater in patients (4.69 ± 1.42 s vs. 2.25 ± 0.77 s; P = 0.05) and related to T kinetics and Tlim (R = 0.89 and 0.78, respectively; P = 0.01). We conclude that despite the advances in the pharmacological treatment of CHF, disturbances in “central” and “peripheral” circulatory adjustments still play a prominent role in limiting O2p kinetics and tolerance to heavy-intensity exercise in nontrained patients. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Résumé : À partir de 2002, grâce à l’introduction du concept de la Qualité par la Conception (en anglais Quality by Design : QbD) par l’agence américaine des produits alimentaires et médicamenteux, l’industrie pharmaceutique a intensifié les efforts et les investissements pour permettre une libération en temps réel des lots commerciaux. Le QbD propose que la qualité soit construite dès la conception initiale du médicament plutôt que d'être évaluée à la fin de sa fabrication. Ainsi, avec l’initiative QbD, les tests de contrôle de la qualité des médicaments, réalisés après la fabrication des comprimés, peuvent être éliminés si les paramètres qui les influencent sont contrôlés. En effet, ces tests de contrôle qualité dits traditionnels requièrent en général plusieurs heures pour leurs préparations et leurs réalisations. Tel est le cas du test de dissolution. Ce test est très consommateur de ressources matérielles et humaines. La réalisation de stratégies de contrôle pour les tests de dissolution basée sur une approche QbD pourrait être bénéfique pour l'industrie pharmaceutique. À travers ce travail, nous avons pu : • proposer différentes stratégies novatrices de contrôle du test de dissolution de comprimés pharmaceutiques sur la base des principes du QbD, • apporter un nouvel éclairage sur la compréhension des phénomènes impliqués dans la dissolution de comprimés pharmaceutiques. Les résultats de ce projet de recherche ont permis 1) la mise en évidence des paramètres critiques influençant le test de dissolution, 2) l’élaboration et l’évaluation de modèles statistiques pour les combinaisons de variation de paramètres selon un plan d’expérience préalablement conçu, 3) la corrélation du test de dissolution à des paramètres critiques de procédés de fabrication et d’attributs de matériaux grâce aux technologies d’analyse de procédés. // Abstract : With the introduction in 2002 of the concept of Quality by Design (QbD) by the Food and Drug Administration, the pharmaceutical industry intensified efforts and investments to reach real time release of commercial batches, reducing time between manufacturing and availability to the patient. QbD proposes that quality should be built in the initial design of a product rather than being assessed at the end of the tablet manufacturing. Thus, with the QbD initiative, quality control tests of tablets like dissolution testing performed after manufacturing could be removed if the parameters impacting them are controlled. Indeed, quality control tests such as traditional dissolution tests generally require several hours for their preparation and their realizations. Dissolution tests are time consuming, require large amounts of material and human resources. The elimination of these tests through a QbD approach could be beneficial for the pharmaceutical industry. Thanks to this work, it was possible to :  propose different innovative strategies to control the dissolution test of pharmaceutical tablets based on the principles of Quality by Design,  have a better understanding of this quality control test. The main results relies on 1) the identification of critical parameters influencing the dissolution test, 2) the development and evaluation of statistical models for the combination of variation of parameters according to an experimental design, 3) the correlation of dissolution test to critical manufacturing process parameters and attributes of materials through process analysis technology.

L'épilepsie constitue le désordre neurologique le plus fréquent après les maladies cérébrovasculaires. Bien que le contrôle des crises se fasse généralement au moyen d'anticonvulsivants, environ 30 % des patients y sont réfractaires. Pour ceux-ci, la chirurgie de l'épilepsie s'avère une option intéressante, surtout si l’imagerie par résonance magnétique (IRM) cérébrale révèle une lésion épileptogène bien délimitée. Malheureusement, près du quart des épilepsies partielles réfractaires sont dites « non lésionnelles ». Chez ces patients avec une IRM négative, la délimitation de la zone épileptogène doit alors reposer sur la mise en commun des données cliniques, électrophysiologiques (EEG de surface ou intracrânien) et fonctionnelles (tomographie à émission monophotonique ou de positrons). La faible résolution spatiale et/ou temporelle de ces outils de localisation se traduit par un taux de succès chirurgical décevant. Dans le cadre de cette thèse, nous avons exploré le potentiel de trois nouvelles techniques pouvant améliorer la localisation du foyer épileptique chez les patients avec épilepsie focale réfractaire considérés candidats potentiels à une chirurgie d’épilepsie : l’IRM à haut champ, la spectroscopie proche infrarouge (SPIR) et la magnétoencéphalographie (MEG). Dans une première étude, nous avons évalué si l’IRM de haut champ à 3 Tesla (T), présentant théoriquement un rapport signal sur bruit plus élevé que l’IRM conventionnelle à 1,5 T, pouvait permettre la détection des lésions épileptogènes subtiles qui auraient été manquées par cette dernière. Malheureusement, l’IRM 3 T n’a permis de détecter qu’un faible nombre de lésions épileptogènes supplémentaires (5,6 %) d’où la nécessité d’explorer d’autres techniques. Dans les seconde et troisième études, nous avons examiné le potentiel de la SPIR pour localiser le foyer épileptique en analysant le comportement hémodynamique au cours de crises temporales et frontales. Ces études ont montré que les crises sont associées à une augmentation significative de l’hémoglobine oxygénée (HbO) et l’hémoglobine totale au niveau de la région épileptique. Bien qu’une activation contralatérale en image miroir puisse être observée sur la majorité des crises, la latéralisation du foyer était possible dans la plupart des cas. Une augmentation surprenante de l’hémoglobine désoxygénée a parfois pu être observée suggérant qu’une hypoxie puisse survenir même lors de courtes crises focales. Dans la quatrième et dernière étude, nous avons évalué l’apport de la MEG dans l’évaluation des patients avec épilepsie focale réfractaire considérés candidats potentiels à une chirurgie. Il s’est avéré que les localisations de sources des pointes épileptiques interictales par la MEG ont eu un impact majeur sur le plan de traitement chez plus des deux tiers des sujets ainsi que sur le devenir postchirurgical au niveau du contrôle des crises. / Epilepsy is the most common chronic neurological disorder after stroke. The major form of treatment is long-term drug therapy to which approximately 30% of patients are unfortunately refractory to. Brain surgery is recommended when medication fails, especially if magnetic resonance imaging (MRI) can identify a well-defined epileptogenic lesion. Unfortunately, close to a quarter of patients have nonlesional refractory focal epilepsy. For these MRI-negative cases, identification of the epileptogenic zone rely heavily on remaining tools: clinical history, video-electroencephalography (EEG) monitoring, ictal single-photon emission computed tomography (SPECT), and a positron emission tomography (PET). Unfortunately, the limited spatial and/or temporal resolution of these localization techniques translates into poor surgical outcome rates. In this thesis, we explore three relatively novel techniques to improve the localization of the epileptic focus for patients with drug-resistant focal epilepsy who are potential candidates for epilepsy surgery: high-field 3 Tesla (T) MRI, near-infrared spectroscopy (NIRS) and magnetoencephalography (MEG). In the first study, we evaluated if high-field 3T MRI, providing a higher signal to noise ratio, could help detect subtle epileptogenic lesions missed by conventional 1.5T MRIs. Unfortunately, we show that the former was able to detect an epileptogenic lesion in only 5.6% of cases of 1.5T MRI-negative epileptic patients, emphasizing the need for additional techniques. In the second and third studies, we evaluated the potential of NIRS in localizing the epileptic focus by analyzing the hemodynamic behavior of temporal and frontal lobe seizures respectively. We show that focal seizures are associated with significant increases in oxygenated haemoglobin (HbO) and total haemoglobin (HbT) over the epileptic area. While a contralateral mirror-like activation was seen in the majority of seizures, lateralization of the epileptic focus was possible most of the time. In addition, an unexpected increase in deoxygenated haemoglobin (HbR) was noted in some seizures, suggesting possible hypoxia even during relatively brief focal seizures. In the fourth and last study, the utility of MEG in the evaluation of nonlesional drug-refractory focal epileptic patients was studied. It was found that MEG source localization of interictal epileptic spikes had an impact both on patient management for over two thirds of patients and their surgical outcome.

Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit dem elektrochemischen Verhalten verschiedener Ferrocenyl-substituierter Thiophene. Dabei wird sich zunächst mit dem elektrochemischen Verhalten der Serie der Ferrocenylthiophene beschäftigt, die Anzahl der Ferrocenyleinheiten variiert von n = 1 – 4. Die Abhängigkeit der elektronischen Eigenschaften von numerischen und konstitutionellen Veränderungen der redox-aktiven Gruppen wird evaluiert. Daraus resultierend wird sich einer eingehenderen Untersuchung und Modifikation des 2,5-Diferrocenylthiophen-Motivs zugewandt. Diese Modifikationen werden im Kontext möglicher Ladungstransferprozesse zwischen den Ferrocenyleinheiten in den verschiedenen Redoxzuständen und unter Beeinflussung durch den Thiophen-Brückenliganden diskutiert. Es folgen des Weiteren Ausführungen zu Substitutionen an den Ferrocenylen (Einführung elektronen-ziehender Funktionalitäten) sowie der Vergleich zwischen einer Thiophen- und der Ethylendioxythiophen-Brückeneinheit. Anschließend wird sich mit der elektronischen Variation des Brückenliganden durch die Einführung von N-haltigen Substituenten befasst. In den abschließenden Kapiteln wird der Einfluss zusätzlicher σ- (Fischercarben-Komplexe) oder π-gebundener ([Ru(η5-C5H5)]+/[Ru(η5-C5Me5)]+) Übergangsmetallkomplexfragmente auf Ladungstransferwechselwirkungen im 2,5-Diferrocenylthiophen in verschiedenen Redoxzuständen beleuchtet.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Jusqu'à récemment, les patients souffrant d'épilepsie réfractaire aux traitements médicamenteux étaient destinés à un avenir incertain. Le recours à la chirurgie comme traitement alternatif offre l'espoir de mener un jour une vie normale. Pour déterminer si un patient peut bénéficier d’une intervention chirurgicale, une évaluation complète est cruciale. Les méthodes d’évaluation préchirurgicale ont connu des progrès importants au cours des dernières décennies avec le perfectionnement des techniques d’imagerie cérébrale. Parmi ces techniques, la spectroscopie proche infrarouge (SPIR), aussi connue sous le nom d’imagerie optique, présente de nombreux avantages (coût, mobilité du participant, résolution spatiale et temporelle, etc.). L’objectif principal de cette étude est de développer un protocole d'évaluation préchirurgicale de la mémoire. Une tâche de mémoire verbale incluant l’encodage, le rappel immédiat et le rappel différé de listes de mots a été administrée à dix adultes sains lors d’un enregistrement en imagerie optique. Les résultats obtenus suggèrent l’activation bilatérale des aires préfrontales antérieures et dorsolatérales ainsi que des aires temporales antérieures et moyennes. Les aires préfrontales et temporales antérieures semblent modulées par les différents processus mnésiques et la position du rappel dans le temps. La première fois qu’une liste est rappelée, l’activité hémodynamique est plus élevée que lors des rappels subséquents, et ce, davantage dans l’hémisphère gauche que dans l’hémisphère droit. Cette étude constitue la première étape dans le processus de validation du protocole à des fins cliniques auprès de patients épileptiques. / Until recently, patients with epilepsy refractory to drug treatments were intended to an uncertain future. Surgery as an alternative treatment offers hope to, one day, lead a normal life. In order to determine if a patient may benefit from a surgical intervention, a complete evaluation is essential. With the advancements in brain imagery techniques over the last few decades, preoperative evaluation methods have seen important progress. Among these techniques, near infrared spectroscopy (NIRS), also known as optical imaging, presents numerous advantages (cost, participant mobility, spatial and temporal resolution, etc.). The purpose of this study is to develop a preoperative evaluation protocol for memory assessment. During a NIRS recording, a verbal memory task including encoding, immediate and delayed free-recall of a list of words was administered to ten healthy adults. The results obtained revealed bilateral activation of anterior and dorsolateral prefrontal areas as well as anterior and median temporal areas. Prefrontal and anterior temporal areas seemed to be regulated by different memory processes and the recall location in time. The first time that a list is recalled, increased hemodynamic activity is observed in comparison to subsequent recalls, with a greater activity in the left hemisphere than in the right hemisphere. This study constitutes the first step in the validation process of the protocol for clinical needs among epileptic patients.

L'épilepsie constitue le désordre neurologique le plus fréquent après les maladies cérébrovasculaires. Bien que le contrôle des crises se fasse généralement au moyen d'anticonvulsivants, environ 30 % des patients y sont réfractaires. Pour ceux-ci, la chirurgie de l'épilepsie s'avère une option intéressante, surtout si l’imagerie par résonance magnétique (IRM) cérébrale révèle une lésion épileptogène bien délimitée. Malheureusement, près du quart des épilepsies partielles réfractaires sont dites « non lésionnelles ». Chez ces patients avec une IRM négative, la délimitation de la zone épileptogène doit alors reposer sur la mise en commun des données cliniques, électrophysiologiques (EEG de surface ou intracrânien) et fonctionnelles (tomographie à émission monophotonique ou de positrons). La faible résolution spatiale et/ou temporelle de ces outils de localisation se traduit par un taux de succès chirurgical décevant. Dans le cadre de cette thèse, nous avons exploré le potentiel de trois nouvelles techniques pouvant améliorer la localisation du foyer épileptique chez les patients avec épilepsie focale réfractaire considérés candidats potentiels à une chirurgie d’épilepsie : l’IRM à haut champ, la spectroscopie proche infrarouge (SPIR) et la magnétoencéphalographie (MEG). Dans une première étude, nous avons évalué si l’IRM de haut champ à 3 Tesla (T), présentant théoriquement un rapport signal sur bruit plus élevé que l’IRM conventionnelle à 1,5 T, pouvait permettre la détection des lésions épileptogènes subtiles qui auraient été manquées par cette dernière. Malheureusement, l’IRM 3 T n’a permis de détecter qu’un faible nombre de lésions épileptogènes supplémentaires (5,6 %) d’où la nécessité d’explorer d’autres techniques. Dans les seconde et troisième études, nous avons examiné le potentiel de la SPIR pour localiser le foyer épileptique en analysant le comportement hémodynamique au cours de crises temporales et frontales. Ces études ont montré que les crises sont associées à une augmentation significative de l’hémoglobine oxygénée (HbO) et l’hémoglobine totale au niveau de la région épileptique. Bien qu’une activation contralatérale en image miroir puisse être observée sur la majorité des crises, la latéralisation du foyer était possible dans la plupart des cas. Une augmentation surprenante de l’hémoglobine désoxygénée a parfois pu être observée suggérant qu’une hypoxie puisse survenir même lors de courtes crises focales. Dans la quatrième et dernière étude, nous avons évalué l’apport de la MEG dans l’évaluation des patients avec épilepsie focale réfractaire considérés candidats potentiels à une chirurgie. Il s’est avéré que les localisations de sources des pointes épileptiques interictales par la MEG ont eu un impact majeur sur le plan de traitement chez plus des deux tiers des sujets ainsi que sur le devenir postchirurgical au niveau du contrôle des crises. / Epilepsy is the most common chronic neurological disorder after stroke. The major form of treatment is long-term drug therapy to which approximately 30% of patients are unfortunately refractory to. Brain surgery is recommended when medication fails, especially if magnetic resonance imaging (MRI) can identify a well-defined epileptogenic lesion. Unfortunately, close to a quarter of patients have nonlesional refractory focal epilepsy. For these MRI-negative cases, identification of the epileptogenic zone rely heavily on remaining tools: clinical history, video-electroencephalography (EEG) monitoring, ictal single-photon emission computed tomography (SPECT), and a positron emission tomography (PET). Unfortunately, the limited spatial and/or temporal resolution of these localization techniques translates into poor surgical outcome rates. In this thesis, we explore three relatively novel techniques to improve the localization of the epileptic focus for patients with drug-resistant focal epilepsy who are potential candidates for epilepsy surgery: high-field 3 Tesla (T) MRI, near-infrared spectroscopy (NIRS) and magnetoencephalography (MEG). In the first study, we evaluated if high-field 3T MRI, providing a higher signal to noise ratio, could help detect subtle epileptogenic lesions missed by conventional 1.5T MRIs. Unfortunately, we show that the former was able to detect an epileptogenic lesion in only 5.6% of cases of 1.5T MRI-negative epileptic patients, emphasizing the need for additional techniques. In the second and third studies, we evaluated the potential of NIRS in localizing the epileptic focus by analyzing the hemodynamic behavior of temporal and frontal lobe seizures respectively. We show that focal seizures are associated with significant increases in oxygenated haemoglobin (HbO) and total haemoglobin (HbT) over the epileptic area. While a contralateral mirror-like activation was seen in the majority of seizures, lateralization of the epileptic focus was possible most of the time. In addition, an unexpected increase in deoxygenated haemoglobin (HbR) was noted in some seizures, suggesting possible hypoxia even during relatively brief focal seizures. In the fourth and last study, the utility of MEG in the evaluation of nonlesional drug-refractory focal epileptic patients was studied. It was found that MEG source localization of interictal epileptic spikes had an impact both on patient management for over two thirds of patients and their surgical outcome.

Les terrils du bassin minier de Provence sont implantés dans le paysage et demeurent à proximité des habitations de la métropole Aix-Marseille. Les terrils les plus anciens ont été naturellement colonisés par la végétation et des sols s’y sont développés avec une vitesse remarquable. Cette étude vise à comprendre les processus pédogénétiques en cours depuis 55 ans sur les terrils miniers. Nous avons étudié l’impact du lignite sur les caractéristiques physico-chimiques et microbiologiques d’un Rendosol naturel. Deux sols similaires, dont l’un est traversé par l’affleurement naturel d’une veine de lignite et l’autre pas, ont donc été comparés afin de caractériser les variables impactées par le lignite. L’étude du terril Armand a permis de comprendre les facteurs responsables de la formation et de la variabilité des caractéristiques des sols observés sur le terril. L’abondance de composés carbonés récalcitrants dans les sols enrichis en lignite affecte les niveaux d’activité des microorganismes responsables des processus biologiques dans les sols sans induire d’effets néfastes. Le lignite semble intervenir comme un facteur de dilution du carbone organique, diminuant ainsi la quantité de carbone disponible et donc la vitalité d’expression des fonctions microbiennes. Les activités biologiques sont diminuées en présence de lignite, mais les changements induits sur les propriétés physico-chimiques semblent améliorer la fertilité du sol. Les sols du terril Armand demeurent cependant encore à un stade d’évolution trop jeune pour préjuger de leur évolution future. / Spoil heaps are scattered over the coal basin of Provence: they are inserted in the landscape and often located close to urban areas of the Aix-Marseille Metropole. The oldest spoil heaps have been naturally colonized by local vegetation and soils have simultaneously quickly developed. This study aims at understanding the processes involved in soil forming on undisturbed lignite-rich spoil heaps since 55 years. We studied the impact of lignite on the physico-chemical and microbiological characteristics of an undisturbed soil: we compared two similar Rendosols, except that one was developed in a natural lignite outcrop. Then we studied on the 55-year-old Armand spoil heap the factors responsible for soil genesis and variability of soil characteristics. Recalcitrant carbon compounds found in soils enriched with lignite modify microbial activity but do not induce negative effects. It seems that lignite acts as a diluting factor of the organic carbon that decreases the available carbon pool and consequently on the vitality of the expression of the microbial functions. Enzymatic activities and basal respiration decrease while changes observed on physico-chemical properties tend to improve soil fertility. Some characteristics of the soils developed on the spoil heap are similar to those of the soil developed from the lignite outcrop, while others are more related to the way the spoil heap was set up. Although these results have shed light on some of the processes involved in soil formation on spoil heaps in a carbonated environment, soils on Armand spoil heap are still at an early stage of development that precludes conclusion on their future evolution.