On estime que 5 % de la population dans le monde souffre d’une perte auditive handicapante, dont 34 millions d’enfants. Ce déficit perceptif, lorsqu’il survient dès la naissance ou lors des premières années de vie, a de multiples répercussions sur le développement cérébral et neurocognitif. La réorganisation cérébrale ayant cours dans le cerveau des individus privés de l’audition précocement constitue un sujet d’étude très prisé par la communauté scientifique, mais pour laquelle de nombreuses questions restent en suspens. Ainsi, les articles qui composent cette thèse ont pour objectif principal d’améliorer nos connaissances portant sur les mécanismes de réorganisation cérébrale, tant au niveau fonctionnel que structurel afin de mieux comprendre leur implication comportementale chez les individus sourds. Pour ce faire, nous avons souhaité investiguer, par le biais de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, quel était le lien entre les activations cérébrales et les performances comportementales lors d’une tâche portant sur les mouvements biologiques chez des adultes sourds congénitaux, en comparaison à des pairs neurotypiques. L’article 1 révèle que les individus sourds présentent une sensibilité accrue à la reconnaissance du mouvement biologique, et notamment des emblèmes, en comparaison à des individus neurotypique. De plus, cette spécificité comportementale observée uniquement chez les individus sourds, s’accompagne d’un recrutement extensif des régions comprises dans le gyrus temporal supérieur, et tout particulièrement le cortex auditif primaire ainsi que le planum temporale. Nos résultats supportent la présence d’une réorganisation intermodale qui s’exprime par le recrutement cérébral des régions auditives lors de stimulations visuelles complexes, entraînant une amélioration de la reconnaissance des mouvements biologiques chez les adultes sourds. Par la suite, nous avons souhaité préciser les mécanismes de réorganisation cérébrale de type structurel. En raison de l’hétérogénéité des résultats rapportés précédemment dans la littérature à propos des changements de matière grise et de matière blanche chez les enfants, les adolescents et les adultes sourds privés de l’audition précocement, la réalisation d’une revue systématique a permis de répertorier l’ensemble des changements structurels obtenus par le biais de diverses techniques d’analyse en imagerie par résonance magnétique. L’article 2 de la présente thèse offre une généralisation des altérations structurelles et intègre une visée clinique à la compréhension de ces changements anatomiques et notamment leur impact sur le développement langagier et neurocognitif. Mis ensemble, ces résultats contribuent à une meilleure appréciation des changements cérébraux à la suite d’une privation précoce de l’audition. En outre, ils offrent une perspective développementale à ces changements par la description de comportements adaptatifs à la situation de handicap auditif, ainsi que du profil neurocognitif de ces individus, dans le but d’apporter de nouvelles pistes aux stratégies de restauration de l’audition et du langage. / It is estimated that 5% of the world’s population suffers from a disabling hearing loss, including 34 million children. This sensory deficit, when it occurs at birth or in the first years of life, has multiple repercussions on the brain and neurocognitive development. The brain reorganization taking place in the brain of early-deaf individuals is an area of research highly valued by the scientific community but for which many questions remain unanswered. Thus, the main objective of the articles in this thesis is to improve our knowledge of brain reorganization mechanisms, both at the functional and structural levels, in deaf individuals. This will allow a better understanding of their impact on the behavioural adaptations of deaf individuals. To do this, we investigated, through functional magnetic resonance imaging, the relationship between brain activation and behavioural performance in a task involving biological motions in early-deaf adults, compared to hearing peers. Article 1 reveals that deaf individuals are more sensitive to the recognition of biological motion, including emblems, than hearing individuals. In addition, this behavioural specificity, observed only in deaf individuals, is accompanied by extensive recruitment of the regions included in the superior temporal gyrus, such as the primary auditory cortex but more particularly, the planum temporale. Our results support the presence of intermodal reorganization, which is expressed by brain recruitment of auditory regions during complex visual stimuli, leading to improved recognition of the biological motion in early deaf adults. On the other hand, we wanted to specify the mechanisms of structural brain reorganization. Due to the heterogeneity of the results previously reported in the literature on changes in grey matter and white matter in early-deaf children, adolescents, and adults, the completion of a systematic review identified all the structural changes obtained through various magnetic resonance imaging analysis techniques. The second article of this thesis offers a generalization of structural alterations. It also integrates a clinical frame to the understanding of these anatomical changes to optimize the language and neurocognitive development of these individuals. Together, these results contribute to a better appreciation of brain changes following an early hearing loss at both the functional and structural levels. Besides, they offer a developmental perspective to these changes by describing adaptive behaviours and the neurocognitive profile of these individuals, with providing new insights into hearing and language restoration strategies.

Cette thèse a comme objectif l’étude des processus de plasticité du réseau bulbo-spinal respiratoire après une lésion spinale cervicale unilatérale en C2, qui induit une interruption de la majorité des fibres respiratoires. Cette étude est réalisée par une approche de traçage de voies, couplée à une approche immunohistochimique, biochimique et électrophysiologique.La lésion latérale chronique induit dans la région sus-lésionnelle C1/C2 une diminution du nombre de fibres bulbo-spinales marquées et de la surface de la substance blanche. Nous observons cependant une augmentation du nombre de fibres repoussant dans la substance grise, y compris de terminaisons axonales, ainsi qu’une augmentation du nombre de neurones respiratoires se projetant vers les noyaux phréniques en C3/C4. Suite à la lésion, une sous-population de neurones respiratoires axotomisés exprime des marqueurs de réponse post-lésionnelle.Ces processus de plasticité pourraient contribuer à la récupération fonctionnelle. / The aim of this thesis was to study the anatomical and cellular plasticity processes of bulbospinal respiratory pathways after a unilateral cervical spinal injury C2, which leads to an interruption of the respiratory fibers. This study used an approach of anterograde and retrograde labeling, coupled with immunohistochemical, biochemical and electrophysiological methods.The chronic lateral lesion induced in sus-lesional area C1/C2 a decreased of number of bulbospinal fibers and a decreased white matter, but an increased number fibers sprouting in the gray matter, including axon terminals, and an increased number of respiratory neurons projecting to the phrenic nuclei in C3/C4. Following the lesion, a sub-population of axotomized respiratory neurons express markers of cell body post-lesion response. These processes of plasticity could contribute to functional recovery.

Une altération du métabolisme de l'homocystéine constitue un facteur de risque pour la survenue des maladies neurodégénératives. Par ailleurs, alors que les effets délétères d'une hypoxie néonatale sévère sont bien connus, il a été récemment montré qu'un épisode hypoxique modéré exerçait une neuroprotection via une stimulation de la neurogenèse. Notre objectif fut l'étude des conséquences cérébrales d'une carence précoce en donneurs de méthyles (folates, vitamine B12) combinée ou non à une stimulation hypoxie modérée. Un modèle in vivo de rats nés de mères carencées en donneurs de méthyles fut utilisé. Il a été étudié les mécanismes impliqués dans un modèle de progéniteurs neuronaux carencés. Les résultats ont montré des atteintes de l'intégrité tissulaire et fonctionnelle de l'hippocampe et du cervelet associée à des déficits comportementaux, à différents stades de la vie chez les animaux carencés malgré le retour à une alimentation standard au sevrage. Ces perturbations sont liées aux processus épigénétiques et à l'homocystéinylation de protéines neuronales. De plus, un dimorphisme sexuel est apparu en lien avec le récepteur nucléaire ER alpha. La neurogenèse issue de l'hypoxie a engendré des conséquences bénéfiques à long terme sur le vieillissement cérébral des rats mâles, avec un maintien de l'intégrité hippocampique. Enfin, la combinaison de la carence et de l'hypoxie, a montré que le conditionnement hypoxique améliorait le devenir tissulaire et fonctionnel du cerveau des animaux carencés. Les mécanismes clés surviendraient au cours de périodes critiques de maturation des différentes structures cérébrales, soulignant l'importance des processus de la programmation foetale / The alteration of homocysteine metabolism has been shown to constitute a risk factor for neurodegenerative diseases. Furthermore, whereas deleterious effects of severe neonatal hypoxia have been well documented, it was shown that a moderate episode of hypoxia can exert a neuroprotection with neurogenesis stimulation. Our main goal was to study the consequences on the brain of an early deficiency of methyl donors (folate, vitamin B12) with or without a hypoxia-related stimulation of neurogenesis. The effects of deficiency were investigated in rats born from dams fed a deficient diet until weaning. In vitro neuroprogenitors were additionally used for the study of cell mechanisms involved. Data showed alterations of tissue integrity in the hippocampus and the cerebellum, with associated behavioural deficits at various ages, despite a return to normal diet at weaning. Brain alterations were shown to be mainly related to epigenetic mechanisms and to homocysteinylation of specific neuronal proteins. Moreover, a sexual dimorphism was depicted, with the participation of ER alpha receptor. Neurogenesis induced in germinative zones by a brief neonatal hypoxia led to long term beneficial effects on brain aging in male rats, with preserved hippocampus integrity, in terms of cell density, synaptic plasticity, and related cognitive functions. Finally, the combination of deficiency and hypoxia revealed that brain conditioning by brief neonatal hypoxia was able to improve tissular and functional brain outcome in deficient rats. The key mechanisms involved would occur at critical periods during the maturation of the various brain structures, thus highlighting the role of fetal programming.

L’exercice fractionné de haute intensité (HIIT) et continu d’intensité modéré (MOD) représentent les 2 grandes modalités d'endurance. Cependant, leur impact spécifique sur la performance physique et la plasticité cérébrale et musculaire reste controversé du fait de la diversité des protocoles d’exercice proposés chez les sédentaires. Notre 1er axe dégage chez des rats sains l’effet de ces 2 modalités sur la performance physique, la plasticité musculaire et cérébrale sur 8 semaines d’entrainement standardisée dont l'intensité est basées sur le seuil lactique. Nos résultats montrent des gains de performance d’endurance plus rapides et importants suite aux HIIT. La neuroplasticité serait stimulée par les HIIT uniquement et la plasticité musculaire semble spécifique à chacune. L’engouement pour les HIIT se répercute chez les patients subissant un accident vasculaire cérébral où l’efficacité des méthodes d’endurance n’est pas clairement justifiées. Une étude antérieure a montré l’intérêt majeur des HIIT dans la phase aiguë de la pathologie malgré une récupération sensorimotrice incomplète. D’où l’intérêt d’approfondir dans notre second axe l’effet des différentes formes de HIIT (longs et courts) dans la récupération. Nos résultats montrent principalement que ces deux formes de HIIT améliorent la capacité d’endurance et la force de la patte antérieure lésée avec une précocité pour les HIIT longs. Les deux formes de HIIT semblent induire une angiogenèse cérébrale. Néanmoins, ils n’améliorent pas les fonctions sensorimotrices et cognitives. Ainsi, il est nécessaire d’approfondir les répercussions de ces deux entrainements HIIT dans la plasticité musculaire et cérébrale. / Endurance exercise is essential for different reasons in athlete and also in aging and pathological people. Two training modalities were found: high intensity interval training (HIIT) and moderate intensity aerobic training (MOD). However, the specific outcomes of these modalities on physical performance and cerebral and muscular plasticity are controversial because many exercise protocols exist. The 1st study explore the impact of these 2 training on endurance and functional capacity and also on muscular and cerebral molecular modifications throughout 8 weeks in healthy rats. HIIT and MOD programs are work-matched and training intensity are determined thanks to the lactate threshold. Our results show a superior and fast effect on endurance capacity after HIIT compared to MOD. Hippocampal plasticity is stimulated only after HIIT and muscular modifications appear to be specific to each modality. A great interest of HIIT is found in stroke patients for whom evidence of endurance modalities efficiency is still missing. A previous study has shown a beneficial effect of HIIT in the acute phase of stroke despite incomplete sensorimotor recuperation. Hence, the interest to deepen in second part of this manuscript the impact of two HIIT modalities (short and long) in recovery optimisation. Our results show that 2 HIIT strongly improve endurance performance and strength of injured paw with a fast effect for long HIIT. The 2 modalities seem to induce cerebral angiogenesis. However, these 2 training do not increase sensorimotor and cognitive functions. In perspective, it appears necessary to develop muscular and cerebral outcomes induced by these 2 HIIT modalities.

L’accident vasculaire cérébral (AVC) est une maladie débilitante qui a rendu des centaines de milliers de personnes handicapées. Les lésions du cortex moteur entraînent des déficiences motrices dont certaines sont permanentes. Le rat est le modèle animal le plus populaire dans la recherche sur les AVC. Il est capable de mouvements adroits d'atteinte et de préhension malgré un système moteur cortical beaucoup plus simple qui se compose de deux régions motrices des membres antérieurs, une plus grande région, l’aire caudale de la patte antérieure (CFA), considérée comme un équivalent du M1; et une plus petite, l’aire rostrale de la patte antérieure (RFA), considérée comme prémoteur. Leur contribution exacte à la production de mouvement, et leurs effets modulateurs sur le cortex moteur controlatéral ne sont pas clairs. L'effet des AVC sur les différentes modalités de mouvement et sur la réorganisation ipsi- et contralésionnelle n'a pas non plus été quantifié chez le rat. L'ensemble actuel d'expériences vise à établir l'impact de l'AVC ischémique sur les résultats comportementaux et les interactions corticales chez le rat. Dans le chapitre 1, le contexte scientifique et les connaissances actuelles de l’AVC comme trouble moteur du système nerveux central sont revus. Dans le chapitre 2, une relation entre les accidents vasculaires cérébraux de différentes tailles et les troubles du comportement et la récupération sur différentes modalités comportementales a été établie. Dans le chapitre 3, nous avons caractérisé les différences de retour moteur de deux régions corticales du membre antérieur et quantifié les effets modulateurs du cortex moteur du membre antérieur controlatéral sur ledit retour moteur. Enfin, nous avons quantifié la réorganisation du retour moteur et la modulation controlatérale suite à un accident vasculaire cérébral dans le cortex moteur des membres antérieurs au chapitre 4. Le chapitre 5 conclue la thèse avec une discussion générale et des orientations futures pour la recherche. Les résultats présentés ici établissent un lien clair entre les dommages aux sous-régions corticales et l'altération de domaines moteurs spécifiques. La caractérisation des différences dans les retours moteurs du CFA et du RFA ainsi que leurs interactions interhémisphériques ont confirmé leurs rôles distincts dans le contrôle moteur et établit une base pour des comparaisons avec les primates. Enfin, des preuves nouvelles et surprenantes de réorganisation bilatérale après un AVC ont été définies et caractérisées. / Stroke is a debilitating condition that has left hundreds of thousands of people disabled. Injury to the motor cortex leads to motor impairments, some of which are permanent. The rat is the most popular animal model in stroke research. It is capable of dexterous reach and grasp movements, despite having a much simpler cortical motor system, which consists of two forelimb motor regions; the larger area is the caudal forelimb area (CFA), thought to be an M1 equivalent, and the smaller one is rostral forelimb area (RFA), considered to be premotor. Neither their exact contribution to movement production nor modulatory effects on the contralateral motor cortex are clear. The effect of strokes on different movement modalities and the ipsi- and contralesional reorganization has not been quantified in the rat either. The current set of experiments set out to establish the impact of ischemic stroke on behavioral outcomes and cortical interactions in the rat. Chapter 1 introduces the scientific background and the present understanding of stroke as a motor disorder of the central nervous system. In Chapter 2, a relationship between strokes of various sizes and behavioral impairment and recovery on different behavioral modalities was established. In Chapter 3, we characterized the differences in motor outputs from two cortical forelimb regions and quantified the modulatory effects of the contralateral forelimb motor cortex on said motor outputs. Lastly, we quantified the reorganization of motor outputs and contralateral modulation following a stroke in the forelimb motor cortex in Chapter 4. Chapter 5 concludes the thesis with the general discussion and future directions. The results presented here establish a clear link between damage to cortical subregions and impairment to specific motor domains. Characterization of differences in motor outputs of the CFA and RFA as well as their interhemispheric interactions confirmed their distinct roles in motor control and lay the groundwork for comparisons to primates. Lastly, novel and surprising evidence of bilateral reorganization after stroke was defined and characterized.

Les lésions spinales conduisent à des altérations majeures des fonctions sensorimotrices. Les récupérations fonctionnelles consécutives à ces atteintes sont très limitées, notamment en raison des capacités réduites de réparation des tissus endommagés dans le SNC. En outre, ces récupérations dépendent notamment de plusieurs processus cellulaires tels que l'activation astrogliale qui conduit à la formation de la cicatrice gliale, ou encore l'inflammation dont les cellules microgliales et les mastocytes sont les effecteurs les plus précoces. Cette inflammation est connue pour exacerber les dommages tissulaires et restreindre les possibilités de récupération. Cependant, des études récentes chez l'animal et chez l'Homme montrent que l'inflammation pourrait également avoir des effets favorisant les processus de récupération. Le but de cette thèse était de mieux comprendre les liens qui existent entre neuroinflammation, neuroplasticité et récupérations fonctionnelles après lésion spinale. L’objectif expérimental visait à examiner les réactivités microgliales, mastocytaires et astrocytaires post-lésionnelles, en parallèle avec des restaurations fonctionnelles. Dans ce contexte nous nous sommes plus particulièrement intéressés à l'influence d'une cytokine pro-inflammatoire, le Granulocyte-Macrophage Colony Stimulating Factor (GM-CSF) sur ces processus inflammatoires et la plasticité fonctionnelle après une hémisection C4-C5 chez le rat adulte. L’ensemble de nos travaux suggère que le GM-CSF pourrait agir par l’intermédiaire de plusieurs événements cellulaires et moléculaires, en favorisant des phénomènes de plasticité adaptatifs et la récupération partielle de fonctions altérées. / Spinal cord injuries are mostly of traumatic origin and result in major sensorimotor deficits. Postlesion functional recovery is limited, especially because of the reduced capacity of repairing damaged tissues. Moreover, this recovery depends specifically on several cellular processes such as astroglial activation conducting to glial scar formation, or inflammation for which microglial and mast cells are the earliest effectors. This inflammation is known to exacerbate tissue damages and restrain the capacity to recover. However, recent studies in animals and humans show that inflammation may also have beneficial aeffects on recovery processes. The studies conducted during my doctoral research were intended to better understand the links between neuroinflammation, neuroplasticity and functional recovery following spinal cord injury. We aimed at examining microglial, mast cells and astroglial reactivities after the injury, in relation with functional recovery of somatosensory and motor functions. In this context, we were particularly interested in the influence of Granulocyte Macrophage-Colony Stimulating Factor (GM-CSF) on inflammatory and plasticity mechanisms after a C4-C5 hemisection in the adult rat. Our doctoral research suggests that GM-CSF could act through several cellular and molecular events promoting adaptive plasticity phenomena underlying partial recovery of impaired functions.

L’accident vasculaire cérébral (AVC) est un problème majeur de santé publique car les troubles fonctionnels associés ont des répercussions délétères sur la qualité de vie des patients. Deux axes de recherche portant sur l’ischémie cérébrale chez le rat sont abordés. Pour le premier, il s’agira d’étudier les modifications de la régulation des réflexes somatiques qui peuvent contribuer à expliquer en partie les déficits fonctionnels. Nos résultats montrent une fatigue précoce au cours d’un exercice isométrique du triceps brachial et une perturbation de l’inhibition du réflexe-H post-exercice. Nous avons précisé que la perturbation de l’activité des voies réflexes est associée à une modification de l’action inhibitrice des afférences musculaires des groupes III et IV pouvant expliquer la fatigue précoce observée. L’axe 2 concerne l’optimisation de l’entrainement d’endurance, stratégie prometteuse pour traiter les déficits. L’objectif est de définir la stratégie d’endurance la plus appropriée en nous focalisant sur l’intensité de l’exercice. Pour cela, les effets des exercices d’intensité modérée (classiquement recommandés) ont été confrontés avec ceux des exercices intermittents de haute intensité (HIT) en analysant la récupération fonctionnelle et la neuroplasticité cérébrale. Nos résultats montrent que l’intensité de travail, déterminée à partir du seuil lactique, est un paramètre crucial car les HIT se révèlent être plus efficaces en termes de récupération de la force, d’aptitude aérobie et de neuroplasticité. Ces travaux ouvrent de nombreuses perspectives où ces 2 axes pourraient se rejoindre en approfondissant les effets des HIT au niveau cérébral et spinal. / Stroke is a major public health issue because associated functional disorders have detrimental impacts on life quality and independence of patients as well as on economic state. This thesis work is focused on 2-research axis concerning cerebral ischemia in rat. The aim of the first axis is to study plasticity at spinal level by investigating the alteration of somatic reflex regulation that could contribute to partially explain functional deficits. Ours results show early fatigue of triceps brachii during an isometric contraction and H-reflex inhibition perturbation post-exercise. We also observed that the disturbance of reflex pathway activity is associated with a decrease of the inhibitory effect induced by muscular metabosensitive afferents that might explain early fatigue and observed functional deficits. The second axis treats about endurance training that is a promising strategy to reduce stroke-induced disorders but remains to improve. In that way, the purpose is to determine which endurance strategy is the most suitable by focusing on exercise intensity. In order to ensure this, the effects of moderate intensity exercise (classically recommended) have been compared to high intensity interval training (HIT) by analysing the functional recovery and cerebral neuroplasticity. Our data show that work intensity, based on lactic threshold, is a critical parameter. Indeed, HIT is more effective for increasing grip strength recovery, aerobic capacity as well as promoting neuroplasticity. The results of these 2 lines of research could be now associated by deepening the HIT effects at cerebral and spinal level that lead to numerous perspectives.

L'aphasie est un trouble acquis du langage qui cause des difficultés de communication pouvant affecter la compréhension et l'expression. Lorsque l'aphasie survient par suite d’un accident vasculaire cérébral, des difficultés importantes de communication sont initialement constatées, puis une amélioration graduelle dans les semaines et les mois qui suivent. Toutefois, pour certaines personnes, l’aphasie peut rester sévère un an, l’aphasie est alors considérée comme chronique. L'une des manifestations les plus courantes de l'aphasie est l'anomie - un manque de mots. Un nombre croissant d'études se penchent sur l'impact de la thérapie sur l'aphasie chronique et ont montré une amélioration du langage après plusieurs années. Des thérapies sont développées et étudiées en anglais, mais peu d’écrits scientifiques décrivent les effets des thérapies spécifiques et formalisées en français. Le but du présent travail doctoral est d'examiner les effets comportementaux et d’explorer les substrats neurologies du protocole Analyse des Composantes Phonologiques (ACP) ainsi que l’influence des facteurs individuels sur les gains chez dix-huit personnes vivant avec une aphasie chronique. Ainsi, la thèse comporte trois articles qui abordent, chacun, des facettes différentes des effets de l’ACP. Dans le premier article, les effets comportementaux de l’ACP sont explorés ainsi que le rôle des facteurs individuels sur la réponse à l’intervention. Le deuxième considère l’effet de l’ACP sur la connectivité fonctionnelle du cerveau, tout en considérant l’effet des facteurs individuels. Enfin, le troisième article s’intéresse à la réponse par suite de l’intervention ACP en considérant les facteurs individuels du bilinguisme et des caractéristiques neuroanatomiques comme la localisation des lésions et l’épaisseur corticale. L'ensemble de résultats démontre une amélioration significative de la dénomination des noms parmi les dix-huit participant·e·s inclus·e·s. Par ailleurs, cette amélioration a été mesurée sur des mots non-traités, ce qui reflète un effet de généralisation. Par surcroit, cette amélioration se maintient à trois mois et six mois après la fin de l’intervention. L’âge, la sévérité de l’anomie et la présence d’une apraxie de la parole sévère influencent les gains mesurés. Les analyses neurofonctionnelles de connectivité fonctionnelle au repos auprès de dix participant·e·s montrent une meilleure intégration des réseaux visuels et langagiers, associés lors d’une tâche de dénomination des noms. Les changements de connectivité observés dépendent de la sévérité de l'aphasie. Plus spécifiquement, l’intégration interhémisphérique et au sein de l’hémisphère droit est plus importante chez les personnes ayant une aphasie plus légère. Finalement, être bilingue influence aussi les gains observés par suite du protocole Analyse des Composantes Phonologiques. Les personnes bilingues s’améliorent davantage, cet avantage est associé une épaisseur corticale supérieure dans l’hémisphère droit comparativement aux personnes monolingues. Ces données préliminaires suggèrent que les changements comportementaux observés résultent de la combinaison des composantes phonologiques et orthographiques de l'intervention, et que l’intervention requiert et entraîne les fonctions exécutives. Les données cueillies dans le cadre de cette thèse sont prometteuses en ce qui concerne les effets bénéfiques de l’Analyse des Composantes Phonologiques en français. Plus précisément, les gains mesurés auprès d’un échantillon présentant des symptômes variés, la généralisation et le maintien supportent l’utilisation de ce protocole d’intervention auprès de personnes francophones. Il est à noter que la taille du groupe étudié est modeste, mais les méthodologies complémentaires et la convergence des résultats avec les données existantes dans les écrits scientifiques et à travers les méthodes d'étude de cette thèse (niveaux comportemental et neurofonctionnel) justifient des études subséquentes pour mieux comprendre les mécanismes d'action et l’influence des facteurs individuels sur les gains. / Aphasia is an acquired language disorder that causes communication difficulties that can affect understanding and expression. When aphasia occurs following a stroke, significant communication difficulties are initially noted, followed by gradual improvement over the following weeks and months. However, for some people, the aphasia may remain severe after a year even when recovery has been seen, in which case the aphasia is considered chronic. One of the most common symptoms in aphasia is anomia - a difficulty finding and saying words. A growing number of studies are looking at the impact of speech and language therapy on chronic aphasia and have shown improvement in language after several years. Therapies are developed and studied in English, but little scientific literature describes the effects of specific, formalized therapies in French. The purpose of the present doctoral work is to examine the behavioural effects and to explore the neurological substrates of the Phonological Component Analysis (PCA) protocol as well as the influence of individual factors on gains in 18 adults living with chronic aphasia. Thus, the dissertation consists of three articles, each of which addresses different facets of the effects of PCA. In the first article, the behavioural effects of PCA are explored as well as the role of individual factors on the response to the intervention. The second considers the effect of PCA on resting-state functional brain connectivity, while considering the effect of individual factors. Finally, the third paper looks at the response to the PCA intervention by considering the individual factors of bilingualism and neuroanatomical characteristics associated such as cortical thickness, and also lesion location. The overall results show a significant improvement in naming among the eighteen participants included in the thesis. Moreover, this improvement was measured on untreated words, which reflects a generalization effect and was maintained at three and six months after the end of the intervention. Age, severity of impairment and the presence of severe apraxia of speech influenced the measured gains. Neurofunctional analyses of resting-state functional connectivity in ten participants showed improved integration of the visual and language networks, associated during a naming task. The connectivity changes observed depend on the severity of the aphasia. More specifically, interhemispheric and right hemisphere integration is greater in individuals with milder aphasia. Finally, being bilingual also influences the gains observed following the Phonological Component Analysis protocol. Bilinguals improved more, and this advantage was associated with greater cortical thickness in frontal regions of the right hemisphere compared to monolinguals. These preliminary data suggest that the observed behavioural changes result from the combination of the phonological and orthographic components of the intervention, and that the intervention requires and trains executive functions. The data collected in this thesis show promise for the beneficial effects of Phonological Component Analysis in French. Specifically, the gains, generalization, and maintenance measured in a sample of adults living with aphasia displaying varied symptoms support the use of this intervention protocol with French speakers. It should be noted that the size of the study group is modest, but the complementary methodologies and the convergence of the results with existing data in the scientific literature and through the study methods of this thesis (behavioural and neurofunctional levels) justify subsequent studies to better understand the mechanisms of action and the influence of individual factors on gains.

L’aphasie est un trouble acquis du langage entraînant des problèmes de communication pouvant toucher la compréhension et/ou l’expression. Lorsque l’aphasie fait suite à un accident vasculaire cérébral, une régression des déficits communicatifs s'observe initialement, mais elle peut demeurer sévère pour certains et est considérée chronique après un an. Par ailleurs, l’aphasie peut aussi être observée dans l’aphasie progressive primaire, une maladie dégénérative affectant uniquement le langage dans les premières années. Un nombre grandissant d’études s’intéressent à l’impact de la thérapie dans l’aphasie chronique et ont démontré des améliorations langagières après plusieurs années. L’hémisphère gauche semble avoir un rôle crucial et est associé à de meilleures améliorations langagières, mais la compréhension des mécanismes de plasticité cérébrale est encore embryonnaire. Or, l’efficacité de la thérapie dans l’aphasie progressive primaire est peu étudiée. À l’aide de la résonance magnétique fonctionnelle, le but des présentes études consiste à examiner les mécanismes de plasticité cérébrale induits par la thérapie Semantic Feature Analysis auprès de dix personnes souffrant d’aphasie chronique et d’une personne souffrant d’aphasie progressive primaire. Les résultats suggèrent que le cerveau peut se réorganiser plusieurs années après une lésion cérébrale ainsi que dans une maladie dégénérative. Au niveau individuel, une meilleure amélioration langagière est associée au recrutement de l’hémisphère gauche ainsi qu’une concentration des activations. Les analyses de groupe mettent en évidence le recrutement du lobule pariétal inférieur gauche, alors que l’activation du gyrus précentral gauche prédit l’amélioration suite à la thérapie. D’autre part, les analyses de connectivité fonctionnelle ont permis d’identifier pour la première fois le réseau par défaut dans l’aphasie. Suite à la thérapie, l’intégration de ce réseau bien connu est comparable à celle des contrôles et les analyses de corrélation suggèrent que l’intégration du réseau par défaut a une valeur prédictive d’amélioration. Donc, les résultats de ces études appuient l’idée que l’hémisphère gauche a un rôle prépondérant dans la récupération de l’aphasie et fournissent des données probantes sur la neuroplasticité induite par une thérapie spécifique du langage dans l’aphasie. De plus, l’identification d’aires clés et de réseaux guideront de futures recherches afin d’éventuellement maximiser la récupération de l’aphasie et permettre de mieux prédire le pronostic. / Aphasia is an acquired language impairment leading to communication disorders which may affect comprehension and/or expression. When aphasia follows a stroke, major recovery of the communicative deficits is initially observed after the lesion, but for some the aphasia may remain severe and is considered to be chronic after a year. Furthermore aphasia can be observed in primary progressive aphasia, a degenerative disease only affecting language in the early years. The impact of therapy in chronic aphasia is the subject of growing literature in recent years and has shown language improvements after several years of therapy. The left hemisphere seems to have a crucial role and is associated with greater language improvements but our understanding of brain plasticity mechanisms is still lacking. In primary progressive aphasia, few studies have examined therapy effectiveness. Using functional magnetic resonance imaging, the aim of these studies was to examine therapy-induced brain plasticity mechanisms following Semantic Feature Analysis in ten participants suffering from chronic aphasia and one participant with primary progressive aphasia. The results suggest that brain reorganization is possible several years after injury and in degenerative disease. At the individual level, greater language improvement is associated with the recruitment of the left hemisphere and less activated areas. Group analysis shows the recruitment of left inferior parietal lobule, whereas the activation of left precentral gyrus predicts improved response to therapy. Functional connectivity analysis allowed for the first time the identification of the default-mode network in aphasia. Following therapy, the integration of this well-known network is comparable to that of the controls and the correlation analysis suggests that the default-mode network integration has a predictive value for improvement. Therefore, the results of these studies support the idea that the left hemisphere has a major role in the recovery of aphasia and provide evidence on therapy-induced neuroplasticity in aphasia. In addition, the identification of key areas and networks will guide future research in order to possibly maximize the recovery of aphasia and to better predict the prognosis.

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