L'analyse des accidents aériens fait ressortir ces dernières années le rôle crucial desopérateurs humains, et leurs erreurs qui peuvent avoir des conséquences dramatiques. Uncas particulier d’erreur humaine reste cependant peu abordé : la surdité inattentionnelle,c’est-à-dire l’incapacité temporaire à entendre, à prendre conscience d’une informationauditive. Dans le domaine de l’aéronautique, cette défaillance cognitive est évidementcritique, car elle signifie l’omission d’alarmes auditives. Le premier enjeu de ce projet derecherche est de définir des métriques comportementales et physiologiquescaractéristiques de la surdité inattentionnelle. Pour cela, nous nous sommes intéressés enparticulier à deux postes de travail fondamentaux de la sécurité aérienne et soumis à desalarmes auditives : le pilotage et le contrôle aérien. Nous avons cherché à mettre enévidence les conditions contextuelles favorisant l’apparition de la surdité inattentionnelle,notamment la charge de travail des opérateurs. Un second enjeu était d’identifier despistes d’adaptation des interfaces avec les pilotes et les contrôleurs aériens, permettant deprévenir ou limiter la surdité inattentionnelle à ces postes spécifiques. Pour répondre àcette problématique, 3 expériences ont été menées. La première a étudié l’impact de lacharge de travail sur le traitement des alarmes auditives lors d’une tâche d’atterrissage.Elle a permis de déterminer que la P300 était un indicateur de la surdité. La secondeexpérimentation a porté sur l’impact du design des alarmes visuelles sur les capacités detraitement cognitif des alarmes auditives, dans le cadre du contrôle aérien. Les résultatsnous ont montré une restauration de la P3b auditive avec le design visuel amélioré. Enfinla dernière expérience a testé la pertinence de mesures oculaires pour détecter lescontextes favorisant la surdité inattentionnelle. Ces résultats ouvrent des pistesprometteuses de prévention et de détection de la surdité inattentionnelle aux postescritiques de la sécurité aérienne. / The analysis of airplane accidents has recently highlighted the crucial role of humanoperators, their mistakes having potential dramatic consequences. A specific type ofhuman error remains little discussed: inattentional deafness, which is defined as thetemporary inability to hear or to become aware of auditory information. In aeronautics,this cognitive failure is obviously critical because it can lead to the omission of auditoryalarms. The first challenge of this research project is to define behavioral and physiologicalcharacteristics of inattentional deafness. For this purpose, we focused on the twofundamental jobs in aviation safety and subjected to auditory alarms: piloting and airtraffic control. We planned to highlight the contextual conditions favoring the appearanceof inattentional deafness, in particular the operators' workload. A second challenge was toidentify potential adaptation in the interfaces with pilots and air traffic controllers toprevent or limit the apparition inattentional deafness. To address these issues, threeexperiments were conducted. The first experiment studied the impact of workload on thetreatment of auditory alarms during a landing task. It was determined that P3b was anindicator of deafness. The second experiment focused on the impact of design visualalarms on cognitive processing abilities auditory alarms, as part of air traffic control. Theresults showed a restoration of auditory P300 with the enhanced visual design us. Finally,the last experiment tested the relevance of eye measurements to detect contexts favoringinattentional deafness. These results open promising possibilities for prevention anddetection of inattentional deafness in critical positions of aviation safety.

Le lobe temporal est classiquement divisé en deux systèmes fonctionnels: la voie visuelle ventrale et le système mnésique temporal médial. Cependant, cette séparation fonctionnelle a été remise en question par plusieurs études suggérant que le lobe temporal médial serait mieux compris comme une extension de la voie visuelle ventrale hiérarchiquement organisée. Le but de cette thèse était d’étudier le rôle perceptivo-mnésique du lobe temporal médial. Nous avons ainsi voulu tester à l’aide d’enregistrement électro-encéphalographiques intracérébraux (SEEG) si : (i) les régions médiale, ventrale et latérale du lobe temporal pouvaient être regroupées dans des ensembles fonctionnellement distincts et, (ii) quelles régions étaient à l’interface de ces ensembles fonctionnels. Pour répondre à ces questions, nous avons étudié la connectivité effective dérivée de potentiels évoqués cortico-corticaux issus de stimulations électriques de faible intensité et de basse fréquence (0.5mA, 1Hz, 4ms) réalisées chez 16 patients atteints d’épilepsies pharmaco-résistantes temporale ou temporo-occipitale, lors de leur évaluation pré-chirurgicale par la surveillance à long terme des activités intracérebrales électro-encéphalographiques. Onze régions d'intérêt ont été délimitées au sein du lobe temporal en fonction de repères anatomiques tels que les gyri et sulci. Un modèle de connectivité effective au sein du lobe temporal a été extrait, basé sur les caractéristiques électrophysiologiques des potentiels évoqués cortico-corticaux, telles que les occurrences, amplitudes et latences des pics de la première composante du potentiel évoqué. Le modèle a été discuté du point de vue d’une organisation fonctionnelle globale du fait de la non-indépendance de ses caractéristiques électrophysiologiques. L’amplitude et la latence des potentiels évoqués ont montré des distributions de probabilité cohérente avec les observations de transfert d'informations cognitive. La théorie des graphes nous a fourni des algorithmes pouvant extraire les caractéristiques pertinentes du réseau, telles que la centralité des régions, leur ségrégation fonctionnelle ou les voies d’interaction entre les sous-ensembles fonctionnels des régions du lobe temporal. En particulier, le cortex rhinal est apparu comme la structure la plus centrale du lobe temporal alors que le gyrus temporal supérieur était la moins centrale. Le lobe temporal médial a pu être ségrégué en un ensemble fonctionnel à part entière. Le pôle temporal est apparu comme une zone de convergence et de transfert de l’information provenant des structures du lobe temporal latéral vers les structures médiales. Le gyrus fusiforme antérieur a montré des caractéristiques d’interface duale de convergence d’afférences néocorticales et de rétrocontrôle issu des structures médiales. Par ailleurs, l'hippocampe a montré un rôle d’amplificateur du signal des afférences néocorticales passant par l’amygdale et le cortex rhinal, pour être redistribuée vers les structures limbiques. L’hippocampe postérieur se comportait comme une voie de sortie des structures médiales modulant le gyrus parahippocampique postérieur de manière quasi-unidirectionnelle. Notre étude fournit un modèle régional ou macroscopique du transfert de l’information électro-physiologique au sein du lobe temporal humain. Nos résultats ont été discutés à la lumière des modèles cognitifs actuels de ‘complétion de l’information’ et du ‘binding temporel’ / The temporal lobe is conventionally divided into two functional systems: the ventral visual pathway and the medial temporal mnemonic system. However, this functional separation has been questioned by several studies suggesting that the medial temporal lobe would be better understood as an extension of the ventral visual pathway hierarchically organized. The aim of this thesis was to study the perceptive-mnestic role of the medial temporal lobe. We have tested using intracerebral EEG recordings (SEEG) if (i) the medial, lateral and ventral regions of the temporal lobe could be grouped into functionally distinct modules and, (ii) which areas were at the interface of these functional modules. To answer these questions, we studied the effective connectivity derived from cortico-cortical evoked potentials elicited by electrical stimulations from low intensity, low frequency (0.5mA, 1Hz, 4ms) conducted in 16 patients with drug-resistant temporal or temporo-occipital epilepsies at their pre-surgical long-term monitoring of intracerebral electroencephalographic activity. Eleven regions of interest were defined within the temporal lobe based on anatomical landmarks such as gyri and sulci. We built an effective connectivity model within the temporal lobe, based on the electrophysiological characteristics of cortico-cortical evoked potentials, such as the occurences, latencies and amplitudes of the peaks of the first component of the evoked potential. The model was discussed from the perspective of a global functional organization due to the non-independence of its electrophysiological characteristics. The amplitude and latency of the evoked potentials showed consistent probability distributions with the information transfer in cognitive observations. Graph theory has provided algorithms that can extract the relevant characteristics of the network, such as the centrality of the regions, their functional segregations or the ways of interaction between functional subsets of the regions within the temporal lobe. In particular, the rhinal cortex appeared as the most central structure of the temporal lobe whereas the superior temporal gyrus appeared as the less central. The medial temporal lobe could be segregated as a functional module by itself. The temporal pole appeared as a convergence area of the information transfer from the lateral temporal lobe structures to the medial structures. Anterior fusiform gyrus acted as a dual interface of convergence of neocortical afferences and feedback from medial structures. Furthermore, the hippocampus behaved as an amplifier of neocortical afferent signal passing through the amygdala and the rhinal cortex, and redistributed this amplification to the limbic structures. The posterior hippocampus acted as a way out of the medial structures modulating the posterior parahippocampal gyrus in a almost unidirectional manner. Our study provides a regional or macroscopic model of the transfer of electro-physiological information within the human temporal lobe. Our results were discussed in line with current cognitive models of 'pattern completion' and 'temporal binding'

Ces dernières années, plusieurs modèles d'évolution moléculaire, basés sur l'hypothèse que les séquences des protéines évoluent sous la contrainte d'une structure bien définie et constante au cours de l'évolution, ont été développés. Cependant, un tel modèle repose sur l'expression de la fonction représentant le lien entre la structure et sa séquence. Les potentiels statistiques proposent une solution intéressante, mais parmi l'ensemble des potentiels statistiques existants, lequel serait le plus approprié pour ces modèles d'évolution ? Dans cette thèse est développé un cadre probabiliste d'optimisation de potentiels statistiques, dans le contexte du maximum de vraisemblance, et dans une optique de protein design. Ce cadre intègre différentes méthodes d'optimisation, incluant la prise en compte de structures alternatives pour l'optimisation des potentiels, et fournit un cadre robuste et des tests statistiques (à la fois dans le contexte de l'optimisation des potentiels mais aussi dans le contexte de l'évolution moléculaire) permettant de comparer différentes méthodes d'optimisation de potentiels statistiques pour les modèles soumis à des contraintes structurales. / In the field of molecular evolution, so called Structurally constrained (SC) models have been developped. Expressed at the codon level, they explicitely separe the mutation (applied to the nucleotide sequence) and the selection (applied to the encoded protein sequence) factors. The selection factor is described as a function between the structure and the sequence of the protein, via the use of a statistical potential. However, the whole evolutionary model depends on the expression of this potential, and one can ask wether a potential would be better than another. In this thesis, is developped a probabilistic framework to optimize statistical potentials especially meant for protein design, using a maximum likelihood approach. The statistical potential used in this thesis is composed by a contact potential and a solvent accessibility potential, but the probabilistic framework can easily be generalized to more complex statistical potentials. In a first part, the framework is defined, and then an algorithmical enhancement is proposed, and finally, the framework is modified in order to take into account misfolded structures (decoys). The framework defined in this thesis and in other works allows to compare different optimization methods of statistical potentials for SC models, using cross-validation and Bayes factor comparisons.

Les fuseaux de sommeil sont générés par le noyau réticulaire thalamique puis transmis dans la boucle thalamo-corticale durant le sommeil lent. Ils sont considérés comme ayant un rôle protecteur du sommeil en inhibant les entrées sensorielles. L'objectif de notre travail était de tester ce rôle inhibiteur sur les réactions d'éveil et les réponses évoquées par des stimulations nociceptives chez l'homme en menant trois études électrophysiologiques au cours de nuits entières. Les deux premières études ont utilisé des stimuli laser thermo-nociceptifs délivrés pendant ou en dehors de fuseaux. Les réponses cérébrales étaient obtenues par enregistrements de surface chez des sujets sains, ou intracérébraux chez des patients épileptiques. Les résultats n'ont pas montré de différence significative des réactions d'éveil ou des réponses évoquées, que les stimuli aient été délivrés pendant ou en dehors de fuseaux. Ceci était le cas dans l'étude de surface, mais également dans celle en intracérébral dans laquelle les fuseaux étaient détectés dans le thalamus et les réponses analysées dans l'insula, connue pour répondre systématiquement aux stimuli nociceptifs. Dans la troisième étude, afin d'augmenter la quantité de stimuli, des stimulations électriques ont été utilisées à intensité nociceptive. La relation temporelle entre fuseau et traitement sensoriel a ainsi été étudiée avec des enregistrements de surface à haute densité chez des sujets sains. Les réponses évoquées, présentes dans tous les cas, étaient de plus grande amplitude lors des stimuli délivrés autour du début du fuseau. Ainsi, l'effet inhibiteur du fuseau de sommeil ne semble pas s'appliquer au traitement des informations nociceptives et la modulation des réponses corticales selon le moment du fuseau pourrait refléter l'influence de l'onde lente corticale / Sleep spindles are generated by thalamic reticular nuclei and transmitted into the thalamo-cortical network during nonREM sleep. They are commonly thought to have a sleep-protecting role by inhibiting sensory inputs. The aim of our work was to test their inhibitory effect on behavioural and evoked responses to nociceptive inputs in humans by conducing three electrophysiological experiments during a whole night of sleep. The first two experiments used thermo-nociceptive laser stimuli delivered during or apart from sleep spindles. Cerebral responses were obtained with surface recordings in healthy subjects, or intracerebral ones in epileptic patients. Results showed no significant difference in arousal reactions and cortical evoked responses to stimuli delivered during or apart from sleep spindles. This was the case on surface recordings as well as on intracerebral ones in which spindles were detected within the thalamus while responses were analysed in the insula, known to systematically respond to nociceptive stimuli. In the third experiment, in order to increase the rate of stimuli, electrical ones were used at nociceptive intensities. The relationship between spindle activity and sensory processing was then investigated with surface high-density recordings in healthy subjects. Evoked responses were present in any case, but of higher amplitude around the initiation of spindle activity. Thus, the spindles inhibitory effect of sensory processing does not seem to apply to nociceptive inputs and the modulation of cortical responses according to the timing of spindle might reflect the influence of the slow oscillation

Les troubles du comportement en sommeil paradoxal (TCSP) ont été individualisés comme un type de parasomnie par Carlos Schenck en 1986. Il s’agit d’une parasomnie caractérisée par l’absence d’atonie musculaire pendant le sommeil paradoxal associée à l’apparition de mouvements anormaux allant de simples secousses à des comportements élaborés souvent violents. Ces comportements dépendent de l’activité onirique et sont décrits comme une « mise en acte des rêves ». Les TCSP sont fréquents dans la maladie de Parkinson. Les patients parkinsoniens ayant des TCSP ont des troubles cognitifs plus importants et ont un risque de démence plus important que les autres patients. Les TCSP peuvent également se présenter de manière isolée, sans aucune cause pathologique apparente. Ils sont alors considérés comme « idiopathiques » (TCSPi). Ce terme « idiopathique » a néanmoins été remis en cause du fait de la présence de nombreux signes évocateurs d’une synucléinopathie chez ces patients (affaiblissement des performances cognitives, anomalies cérébrales structurales et fonctionnelles). De nombreux patients ayant des TCSP initialement considérés comme idiopathiques, vont développer un syndrome parkinsonien et/ou une démence après plusieurs années d’évolution. Une étude récente rapporte que cela concerne 81 % des patients après 16 ans de suivi. Ces données ont conduit à l’hypothèse selon laquelle les TCSP seraient un symptôme révélant les stades précoces « non-moteurs » de la MP. Les agrégats pathologiques d’alpha-synucléine touchant les structures du tronc cérébral seraient à l’origine de l’apparition de TCSP avant même le syndrome parkinsonien. Cette chronologie dans les stades d’évolution de la MP (pré-clinique, pré-moteur, moteur, démence) ne semble néanmoins pas être retrouvée chez tous les patients parkinsoniens. Elle révèlerait plutôt un certain sous-type de MP, caractérisée par de nombreux symptômes non-moteurs précédant le syndrome parkinsonien et par un risque accru de démence précoce. Parmi ces symptômes non moteurs, les troubles cognitifs seraient importants et toucheraient notamment le fonctionnement visuo-perceptif. Ce travail a eu pour objectif d’étudier le lien entre les TCSP, les troubles visuo-perceptifs et la maladie de Parkinson. Dans une première étude, des évaluations spécifiques des fonctions visuo-spatiales ont permis de mettre en évidence des troubles visuo-perceptifs chez les patients ayant des TCSPi. Les patients parkinsoniens ayant des TCSP avaient des troubles visuo-perceptifs plus marqués que ceux n’ayant pas de TCSP. Les résultats ont également permis d’identifier la nature des troubles visuo-perceptifs. Les processus intermédiaires de traitement de l’information visuelle semblent spécifiquement touchés dans ces groupes de patients.La deuxième partie de notre travail a été consacrée à l’exploration des corrélats neurophysiologiques de cette atteinte perceptive chez les patients ayant des TCSPi. Cette étude était basée sur l’analyse d’un potentiel évoqué cognitif : la Ncl (negativity associated with closure) décrite comme un marqueur de notre capacité à reconnaître des objets partiellement occultés ; autrement dit, une composante générée par la mise en jeu des processus intermédiaires de traitement de l’information visuelle. L’absence de Ncl observée chez les patients ayant des TCSPi est compatible avec l’hypothèse d’un dysfonctionnement des régions du Lateral occipital complex (LOC) situées sur la voie ventrale de traitement de l’information visuelle. [...] / Rapid eye movement sleep behavior disorder (RBD) has been recognized formally as a parasomnia in 1986 by Carlos Schenck. RBD is characterized by loss of normal muscle atonia during rapid eye movement sleep, associated with motor activity from simple jerks to elaborate, often violent, behaviors. This motor activity occurs while dreaming, and has been described as “acting out dreams”. RBD are frequent in Parkinson’s disease (PD). PD patients with RBD show more severe cognitive disorders and have a higher risk of developing dementia than patients without RBD. When isolated and with no identified pathological etiology, RBD are considered as “idiopathic” (iRBD). This “idiopathic” form has been questioned due to the presence of markers of neurodegeneration (cognitive disorders, structural and functional cerebral abnormalities) in iRBD patients. A quite large number of iRBD patients will eventually develop parkinsonism and/or dementia after several years. A recent study reports a delayed emergence of parkinsonism/dementia in 81 % of iRBD patients with a mean interval of 14 years from onset of RBD. These data has leaded to consider RBD as a symptom of the PD “pre-motor” stage. This classic progression of PD staging (pre-clinic, pre-motor, motor, dementia) is not found in every PD patient. It would rather reveal a specific PD sub-type characterized by many non-motor symptoms preceding parkinsonism and with a higher risk of early dementia. Cognitive disorders would be one of these non-motor symptoms, especially affecting visual perception. The goal of this doctoral dissertation was to study the relationship between RBD, visual perception disorders and PD. The first study aimed at identifying the nature of visual perception disorders in iRBD patients, based on specific assessments of visuo-spatial functions. The results showed a deficit of the intermediate stage of visual perception in iRBD patients. PD patients had a similar deficit which was more severe when associated with RBD. The second study focused on the analysis of the possible cerebral dysfunction underlying this visual perception deficit in iRBD patients. This study was based on the recording of the Ncl (negativity associated with closure), a cognitive event-related potential indexing the ability to recognize an object even partially occulted, mainly based on the intermediate stage of object processing. The results showed no Ncl component in iRBD patients. This is in line with a cerebral dysfunction located in the lateral occipital complex (LOC), a region belonging to the ventral visual pathway. The third study examined the cognitive profile of treatment-naïve PD patients, first at the time of diagnosis and then one year later. Previous published data demonstrated that the presence of RBD is associated with more severe cognitive disorders in treated PD patients. Based on the first assessments of our group of treatment-naïve patients, we examined whether these differences already exist at the time of diagnosis. The objective of the second evaluation session was to determine whether PD patients with RBD had a higher risk of early severe cognitive impairments than non-RBD patients. At the first session, 17 of the 57 patients (30%) met the criteria for RBD. At that time, RBD was not found to be associated with cognitive decline. We did not find clinical differences related to PD or others sleep disorders between RBD and non-RBD PD patients. Some yet isolated results might reflect a trend towards a potential decline in RBD patients. At the second session, only RBD patients but not non-RBD patients showed a cognitive slowing. RBD patients may also have a trend toward apathy. A longer follow-up study is needed to confirm this trend. [...]

My objectives are twofold: 1/ investigating the cognitive and electrophysiological mechanisms of response inhibition in healthy or ADHD adults, 2/ providing a training program to reduce impulsivity. According to Braver (2012), action regulation permits to control impulsivity in two ways: proactive inhibition, effected before motive commands and reflected in an event related potential (ERP) in the N2 wave, and reactive inhibition, a rapid correction mechanism interrupting a motor process already well underway, reflected by the P3 wave. / My objectives are twofold: 1/ investigating the cognitive and electrophysiological mechanisms of response inhibition in healthy or ADHD adults, 2/ providing a training program to reduce impulsivity. According to Braver (2012), action regulation permits to control impulsivity in two ways: proactive inhibition, effected before motive commands and reflected in an event related potential (ERP) in the N2 wave, and reactive inhibition, a rapid correction mechanism interrupting a motor process already well underway, reflected by the P3 wave.

L’objectif général de cette thèse était de tester l’efficacité d’un entraînement exécutif ainsi que de tester les transferts des bénéfices de cet entraînement sur d’autres fonctions cognitives notamment la mémoire épisodique au niveau comportemental et électrophysiologique chez des adultes âgés. Pour cela, des effets test-retest ont été observés lors de la passation d’un même test de façon consécutive. Ainsi, la création de nouveaux tests pour confectionner le programme d’entraînement a été nécessaire pour ne pas avoir ces effets tests re-tests lors de la passation des pré-tests et des post-tests. Les entraînements exécutifs ont permis l’amélioration du fonctionnement exécutif mais aussi l’amélioration de la vitesse de traitement, et ces bénéfices ont permis l’annulation des effets d’âge dans le groupe entraîné sur une fonction exécutive : la mise à jour de la mémoire de travail. De plus, des effets de transfert ont été obtenus sur l’utilisation stratégique lors de l’encodage d’information en mémoire épisodique. Plus précisément, les adultes âgés entraînés utilisaient plus de stratégies d’encodages efficaces (encodage profond de type imagerie mentale ou phrase) après l’entraînement exécutif et l’utilisation de ces stratégies était plus efficace. Au niveau cérébral, l’entraînement exécutif semble engendrer des processus de spécialisation cérébrale se traduisant par une diminution de l’activité cérébrale de certaines zones cérébrales. Ce travail de thèse incite le développement de programmes d’entraînement des fonctions exécutives qui semblent permettre des effets de transfert à des tâches non entraînées et ces bénéfices semblent aussi modifier le fonctionnement cérébral, ce qui suppose un effet plus durable. Ceci confirme l’idée qu’un environnement stimulant cognitivement est en lien avec de bonnes capacités cognitives et contribue à un vieillissement réussi / The main objective of this thesis was to test the efficiency of an executive training program and the transfer effects of this program on other cognitive functions, in particular episodic memory strategies and performance. The present work was based on behavioral and electrophysiological data. Practice effects of executive tests have been first tested in young and older adults. Two tests have been practiced across ten practice sessions, and the results showed that the executive functions scores increased after practice, more for the older adults than for the younger ones. In order to develop an executive training program requiring several different tests, we have created new executive tests. The psychometric validity of these tests has been verified and confirmed. These tests have been used for our executive program. Thus, if training effects appeared following this program, they will not be due to the practice of a unique test. Eight sessions of executive stimulation with our new tests have allowed older adults increasing their executive functioning, measured by tests which were different from those employed in the training program (near transfer effects). Other cognitive functions were also improved, as processing speed and episodic memory. For the first time in the literature, far transfer effect have been found memory strategy efficiency and memory performance. More especially, the older adults trained group used more efficient memory strategies (mental imagery or making sentence with the words to be learnt) after the executive training program, and these strategies were more efficient to recall the words. Thus, the memory performance was increased in this group, in comparison the older adults group who did not participate to the training program. At a cerebral level, the executive training seems to decrease the duration of the cerebral activity for the same memory task. However, these results must to be taken with caution and require further analyses to be interpreted correctly. The results of this thesis encourages the development of training programs for executive functions which allows the transfer effects to untrained tasks. These benefits also appear to modify the brain functioning, which implies a longer lasting benefit effect. This work supports the idea that a cognitively stimulating environment is in line with higher cognitive abilities and contributes to successful aging

Les études en neurosciences cognitives ont mis en évidence des phénomènes de neuroréorganisation au cours du vieillissement et des corrélats neuronaux spécifiques à la maturation de l’enfant, lors de la réalisation de tâches de mémoire épisodique. Examiner l’évolution des corrélats neuronaux de la récupération en mémoire et déterminer si les patterns cérébraux spécifiques à l’enfant et à l’adulte âgé sont bénéfiques à la performance mnésique constituaient les objectifs majeurs de ce travail. Les résultats ont mis en évidence que les patterns de neuroréorganisation liés à l’âge (modèle PASA et modèle HAROLD) sont déjà présents chez l’adulte jeune et ne sont donc pas spécifiques au cerveau âgé. En accord avec l’hypothèse de compensation, la neuroréorganisation observée chez les adultes âgés, sous la forme d’un shift frontal, apparait bénéfique à la performance mnésique et est liée à un meilleur fonctionnement exécutif. Enfin, l’activité pariétale et frontale chez l’enfant est associée au processus de familiarité, alors que chez les adultes jeunes l’activité pariétale est liée à la remémoration. Chez les adultes âgés, l’activité frontale est associée au processus de remémoration, suggérant un phénomène compensatoire. / Studies in cognitive neurosciences have highlighted neural reorganization phenomena in aging and specific neural correlates associated with children’s maturation during episodic memory tasks. To examine the evolution of the neural correlates of the memory retrieval and to determine if brain patterns specific to children and older adults are beneficial to the memory performance, were the major objectives of this work. Results showed that age-related neural reorganization patterns (PASA model and HAROLD model) are already present in young adults, therefore they are not specific to the older brains. In agreement with the compensation hypothesis, the neural reorganization observed in older adults, taking the form of a frontal shift, appears to be beneficial to memory performance and associated with a better executive functioning. Finally, frontal and parietal activities in children are associated with the familiarity process, whereas in young adults the parietal activity is related to a recollection process. In older adults, the frontal activity is associated with a recollection process, suggesting a compensatory phenomenon.

La premième partie a pour but l’établissement d’un développement asymptotique pour la solution du problème de Stokes avec une petite perturbation du domaine. Dans ce travail, nous avons appliqué la théorie du potentiel. On a écrit les solutions du problème non-perturbé et du problème perturbé sous forme des opérateurs intégraux. En calculant la différence, et en utilisant des propriétés liées aux noyaux des opérateurs on a établi un développement asymptotiquede la solution.L’objectif principal de la deuxième partie de ce rapport est de déterminer les termes d’ordre élevé de l’expansion asymptotique des valeurs propres et fonctions propres pour l’opérateur de Stokes dues aux changements d’interface de l’inclusion. Dans la troisième partie, nous proposons une méthode pour l’évaluation des integrales singulières provenant de la mise en oeuvre de la méthode des éléments finis de frontière en électromagnetisme. La méthodeque nous adoptons consiste en une réduction récursive de la dimension du domained’intégration et aboutit à une représentation de l’intégrale sous la forme d’une combinaison linéaire d’intégrales mono-dimensionnelles dont l’intégrand est régulier et qui peuvent s’évaluer numériquement mais aussi explicitement. Pour la discrétisation du domaine, destriangles plans sont utilisés ; par conséquent, nous évaluons des intégrales sur le produit de deux triangles. La technique que nous avons développée nécessite de distinguer entre diverses configurations géométriques. / This thesis contains three main parts. The first part concerns the derivation of an asymptotic expansion for the solution of Stokes resolvent problem with a small perturbation of the domain. Firstly, we verify the continuity of the solution with respect to the small perturbation via the stability of the density function. Secondly, we derive the asymptotic expansion ofthe solution, after deriving the expansion of the density function. The procedure is based on potential theory for Stokes problem in connection with boundary integral equation method, and geometric properties of the perturbed boundary. The main objective of the second part on this report, is to present a schematic way to derive high-order asymptotic expansions for both eigenvalues and eigenfunctions for the Stokes operator caused by small perturbationsof the boundary. Also, we rigorously derive an asymptotic formula which is in some sense dual to the leading-order term in the asymptotic expansion of the perturbations in the Stokes eigenvalues due to interface changes of the inclusion. The implementation of the boundary element method requires the evaluation of integrals with a singular integrand. A reliable andaccurate calculation of these integrals can in some cases be crucial and difficult. In the third part of this report we propose a method of evaluation of singular integrals based on recursive reductions of the dimension of the integration domain. It leads to a representation of the integralas a linear combination of one-dimensional integrals whose integrand is regular and that can be evaluated numerically and even explicitly. The Maxwell equation is used as a model equation, but these results can be used for the Laplace and the Helmholtz equations in 3-D.For the discretization of the domain we use planar triangles, so we evaluate integrals over the product of two triangles. The technique we have developped requires to distinguish between several geometric configurations.

Les processus réactionnels des systèmes biologiques sont désormais modélisés par des méthodes de plus en plus précises de mécanique quantique (MQ) associées aux champs de force de mécanique moléculaire (MM). Cette amélioration induit des complications dans le traitement habituel des interactions électrostatiques MQ/MM. Dans la première partie de cette thèse, nous avons développé une approche plus cohérente pour le calcul de ces interactions. Dans une seconde partie, nous avons appliqué certaines méthodes de simulation numérique aux protéines fluorescentes. Une étude de dynamique moléculaire a révélé de fines interactions de van der Waals qui conditionnent l'amélioration des propriétés de fluorescence dans la Cerulean par rapport à l'ECFP (Enhanced Cyan Fluorescent Protein). Nous avons également étudié le mécanisme de photoconversion de la protéine fluorescente EosFP par l'utilisation de potentiels MQ/MM appropriés au traitement des états excités. Finalement, la stabilité thermodynamique des différents états structuraux de la protéine IrisFP a été évaluée. Ces études de modélisation moléculaire améliorent notre compréhension des protéines fluorescentes afin de contribuer à leur développement pour l'imagerie cellulaire.