Th.--Méd.--Paris, 1880. / Paris - 1880 - Tome 2e, N° 122.

Th.--Méd.--Paris, 1875. / Paris 1875, tome 7, n ° 77.

Th.--Méd.--Paris, 1895-1896. / Paris, 1895-1896, tome XXV, n° 435.

Thèse médecine Paris, 1875, numéro 77.

Le cerveau montre d’étonnantes capacités d’adaptation aux modifications des entrées sensorielles, celles-ci pouvant avoir pour origine une modification de l’environnement ou être liées à une pathologie de l’organe récepteur lui-même. Les techniques d’imagerie fonctionnelle permettent d’étudier l’impact d’une atteinte du récepteur sensoriel du système visuel, la rétine, sur le fonctionnement et les capacités de réorganisation du cortex visuel primaire. Le but de ce travail était d’ouvrir des pistes de recherche sur les conséquences fonctionnelles centrales et périphériques de pathologies oculaires se manifestant toute par un scotome visuel important. Dans un premier temps, nous avons étudié l’organisation fonctionnelle du cortex visuel humain en Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf) à haut champ (3T). Le but de cette étude était de cartographier et de délimiter de manière reproductible les aires visuelles de bas niveau (V1, V2 et V3) par la réalisation de cartes corticales rétinotopiques. Nous avons développé un protocole expérimental spécifique afin d’étudier, chez le sujet sain, les modifications de l’organisation rétinotopique corticale en présence d’une interruption locale de stimulation rétinienne (scotome artificiel). Ce protocole a ensuite été appliqué chez un patient présentant une maculopathie en phase aiguë et après récupération fonctionnelle. Cette étude confirme la possibilité de mesurer sur la surface corticale des zones d’activités différentielles correspondant à une modification localisée de la sensibilité rétinienne et permettra, dans le cas d’atteintes rétiniennes évolutives, d’étudier les phénomènes de plasticité corticale au cours de l’évolution de ces pathologies. Dans un second temps, nous avons mis au point un dispositif d’imagerie optique afin de caractériser l’organisation rétinotopique de l’aire V1 chez le rat. Le développement de cette méthode va nous permettre de lancer deux études importantes. Premièrement, nous étudierons la cinétique des modifications de la carte rétinotopique et de l’activité neuronale afin d’évaluer le rôle respectif des phénomènes de plasticité corticale ou de modification du gain neuronal dans la réorganisation fonctionnelle du cortex visuel après lésion rétinienne. Ces résultats 3 seront à comparer aux données acquises en IRMf chez l’homme. Deuxièmement, cette méthode est le préalable à une étude complémentaire qui a pour but de tester l’impact fonctionnel d‘implants rétiniens chez le rat. Les lésions oculaires impliquent aussi des réorganisations locales, en particulier vasculaires dont les conséquences fonctionnelles sont mal connues. Nous avons donc développé en parallèle des modèles de lésions périphérique permettant l’étude des conséquences sur la rétinotopie d’un scotome induit à la suite d’une atteinte sensorielle périphérique. Ce travail ouvre plusieurs perspectives quant à l’exploration fonctionnelle dans des pathologies comme la DMLA. / The brain shows a high ability to reorganize following alteration of sensorial input that may result from modification of the environment or disease of sensorial organs. Modern functional imagery techniques allow to examine the impact on the visual system of such alterations. The aim of this thesis was to develop new approaches for studying at the cortical level, functional consequences of ocular disease associated with a significant visual scotoma. In the first section of this thesis, we used high-field (3T) functional magnetic resonance imaging (fMRI) to study the cortical functional architecture. Our goal was to map the retinotopic organization of human early visual cortical areas (V1, V2, V3). By this method, we identified modifications of retinotopic organization induced by a focal loss of retinal stimulation (artificial scotoma) and we observed the cortical projections of artificial scotoma on healthy subjects by the mean of a specific stimulus. In the following part of the experimentation, this protocol was used on a patient who showed a maculopathy at the acute stage and after recovery. This study confirms the ability to evaluate the cortical representation (size and location) of a focalized modification of the retinal sensibility threshold and could serve as a basis for the future investigation of cortical plasticity in the visual cortex following retinal diseases. The second section of this thesis was directed to the development of optical imaging intrinsic signals on small animals. Our goals were to characterize the retinotopic organization of rat’s visual cortex. With this method, we will investigate the kinetics of cortical remapping and modifications of the neuronal activity level following retinal lesion. These results will be compared to the data previously acquired by fMRI in humans. Another application of our method will be to study the functional impact of retinal prosthesis. Ocular lesions are associated with local modifications of retinal tissue, and especially with neovascular ingrowth, for which functional consequences have not been totally clarified. We therefore developed models of peripheral lesions, which allow to study the effect of scotoma on retinotopic organization of primary visual cortex after peripheral sensory lesion. This thesis gives some new directions in the functional exploration in retinal disease as Age Related Macular Degeneration (ARMD).

L'étude de la lecture s'intéresse, entre autres, aux facteurs déterminant la visibilité de lettres et les mouvements oculaires. Néanmoins, l'approche de ces mécanismes reste différente selon qu'elle concerne la vision centrale ou périphérique. Cette thèse proposait, au contraire, une approche conjointe dans le but (1) de mettre en évidence les effets des facteurs visuels limitant la reconnaissance de mots, (2) de mieux comprendre le comportement oculomoteur lors de la lecture en vision centrale et (3) d'étudier le rôle des facteurs oculomoteurs spécifiques à la lecture en vision périphérique. Trois expériences ont été menées. La première axée sur l'étude des facteurs visuels, a mis en évidence que l'effet OVP était moins important pour des mots présentés dans le champ visuel inférieur. Ce résultat pouvant s'expliquer par la géométrie de l'acuité visuelle et de l'encombrement, suggère que la lecture en périphérie est limitée par les mêmes facteurs qu'en vision centrale. La deuxième étude, concernant la stabilité de fixation durant la lecture en présence d'un scotome artificiel, a révélé que la vitesse de lecture pouvait être améliorée en présence d'une stimulation fovéale stable. Enfin, nous avons montré que les mouvements oculaires variaient selon la taille des lettres, et ce, différemment selon la position du regard par rapport au centre des mots. Ce résultat, nouveau, est vraisemblablement attribuable à l'effet de processus visuomoteurs précoces. En conclusion, l'étude conjointe de la lecture en vision centrale et périphérique est prometteuse, non seulement d'un point de vue fondamental, mais aussi pour l'aide aux patients atteints de DMLA. / Reading is a large research field, which investigates for a great part the variables influencing letter visibility and eye movements. However, its study in central and peripheral vision has been conducted in parallel and with different approaches. Our work relied, on the contrary, on a joint approach in order (1) to uncover the visual factors limiting word recognition, (2) to better determine how the eyes move during reading in central vision, and (3) to study the role of oculomotor factors that might affect reading in peripheral vision. Three experiments were conducted. The first study focused on the role of visual factors in word identification. It showed that the OVP effect is reduced for words displayed in the lower visual field. This result, which can be explained by the geometry of visual acuity andl crowding, suggests that reading in peripheral vision is limited by the same visual factors as in central vision. Then we investigated the influence of fixation stability on sentence reading using an artificial scotoma. It revealed that reading speed could be improved with a stable foveal stimulation. The third experiment re-examined the possible influence of character size on eye movements in central vision. It revealed that eye movements varied depending on letter size, and differently as a function of the location of the eye relative to the center of words. This novel finding was very likely the effect of early visuomotor processes. In conclusion, the joint study of reading in central and peripheral vision is promising, not only at a fundamental level, but also for a better understanding of retinal visual deficits, such as AMD.

Vision et Emotion sont deux fonctions adaptatives majeures dont les interactions ont été largement évaluées. Il est aussi reconnu que les performances visuelles déclinent fortement au fur et à mesure que les stimulations s'éloignent du centre du champ visuel. De ce fait, les études s'intéressant au traitement des informations visuelles émotionnelles ont systématiquement présenté ces stimulations en vision centrale (VC) mais jamais de manière excentrée, en vision périphérique (VP). Ce travail a pour objectif général d'explorer les réponses induites par des stimulations émotionnelles présentées en VP, aux niveaux comportemental et cérébral, grâce à la technique des potentiels évoqués (PE). Le caractère saillant de l'information émotionnelle, par sa capacité à capter préférentiellement les ressources attentionnelles, devrait : d'une part, optimiser la réactivité de la VP ; d'autre part, faciliter la rééducation de pathologies de la VC (scotomes centraux), dans la mesure où, lors de ces pathologies, seules les ressources de la VP demeurent disponibles.<br />En premier lieu, nous avons voulu explorer la capacité de la VP à traiter des images de scènes naturelles dont certaines contiennent des informations émotionnelles. Nous avons notamment observé pour la première fois l'existence de composantes électrophysiologiques évoquées par la VP. De plus, nous avons pu constater que le contenu émotionnel des images module les performances comportementales des participants ainsi que leur activité cérébrale, comme classiquement décrit en VC. Ces résultats plaident en faveur d'une différentiation précoce des informations visuelles présentées en VP selon leur nature affective et permet d'envisager leur utilisation dans le cadre de la rééducation neurovisuelle.<br />En deuxième lieu, et ayant à l'esprit les possibilités de rééducation neurovisuelle, nous avons cherché les stimulations susceptibles de mobiliser au mieux les ressources visuelles, pour ensuite les associer, en VP, à des informations émotionnelles. En conséquence, nous nous sommes intéressés au traitement de visages émotionnels (peur, neutre, joie) en VP car ils constituent, du fait de leur rôle dans les interactions sociales, des stimulations visuelles particulièrement saillantes. Cette étude a permis de montrer que les visages sont traités en VP et que leur expression émotionnelle a un impact au niveau comportemental et électrophysiologique. En particulier, les réponses des participants sont plus rapides et les composantes évoquées sont plus amples lorsque des visages de peur et de joie sont présentés en VP par rapport à des visages neutres.<br />Enfin, certaines études suggèrent une amélioration des performances de la VP lorsque des stimuli sont présentés en mouvement. De ce fait, la saillance des visages en VP pourrait être renforcée par le caractère dynamique de leur expression émotionnelle. Dans une troisième expérience, nous avons donc présenté des visages statiques et des visages animés, neutres et émotionnels, en VC et en VP. Les résultats obtenus confirment les données de la seconde expérience mais ne permettent pas d'attribuer un avantage spécifique à la composante dynamique des visages présentés, qu'ils soient émotionnels ou neutres.<br />A titre prospectif, nous avons présenté, à des patients atteints de scotomes centraux, des visages émotionnels et neutres. Les résultats comportementaux permettent de mettre en évidence que, chez ces patients, les visages émotionnels sont mieux traités que les neutres en VP. Les expressions faciales émotionnelles pourraient donc s'avérer des stimuli particulièrement adaptés dans le cadre de l'amélioration des ressources de la VP.<br />En conclusion, ce travail apporte des données comportementales et électrophysiologiques inédites sur le codage de l'information émotionnelle en VP et ouvre des perspectives encourageantes sur l'utilisation de la saillance émotionnelle dans la rééducation des déficits de la vision centrale.

Contrairement à la vision fovéale qui assure une perception détaillée de notre environnement visuelle, la périphérie ne permet qu’une vision globale. C’est pourquoi, nous bougeons nos yeux en permanence afin que l’image visuelle soit localisée sur la fovéa, où la résolution spatiale est la meilleure. Cependant, certaines pathologies sont à l’origine d’une perte de la vision centrale et provoquent de nombreuses difficultés dans la vie quotidienne notamment pour lire, conduire, identifier un visage, un objet ou encore naviguer dans l’espace. Contrairement à la lecture, peu d’études ont été réalisées sur la perception des objets et de l’espace dans ces maculopathies où ne persiste que la vision périphérique. Nous nous sommes intéressés à l’étude des capacités de la vision périphérique dans la perception des scènes et des objets.Dans un premier temps, nous avons étudié les capacités de la vision périphérique chez le sujet sain. Nous avons montré qu’en dépit de sa faible résolution spatiale, il était possible de reconnaître des objets et des scènes même à grande excentricité.Dans un second temps, nous nous sommes focalisés sur les effets de la perte de la vision centrale sur la reconnaissance des objets et des scènes. Nous montrons que l’absence de vision centrale induit une plus faible stabilité de fixation associée à un déficit marqué sur l’identification des objets et des scènes, ainsi que sur la recherche visuelle, notamment en condition d’encombrement.Ces études contribuent à comprendre la contribution de la vision centrale et de la vision périphérique sur la reconnaissance des objets et des scènes mais aussi sur le rôle de l’information contextuelle et comment les patients ayant perdu la vision centrale perçoivent le monde réel. / Unlike foveal vision that allows a detailed perception of our visual environment, the periphery only allows a coarse vision. This is why we have to move our eyes all the time in order to localize the image on the fovea, where spatial resolution is better. However, some diseases induce a loss of central vision and cause many difficulties in everyday life especially in reading, driving, face recognition and spatial cognition in general. Unlike word and face perception scene and object perception have had litte investigations in maculopathies in which people have to rely on peripheral vision. This thesis is based on the study of the capabilities of peripheral vision in scenes and objects perception.In the first part we studied scne perception at very large eccentricities in normally sighted young people. We show that, in spite of its low resolution, peripheral vision is efficient to recognize objects and scenes even at very large eccentricities (above 50°).In the second part, we investigated on effects of central vision loss on object and scene perception in identification and visual search tasks on small or realistic panoramic displays. We report a series of experiments showing that central vision loss induced a lower fixation stability which had a strong impact on object and scene and on visual search, especially in crowded conditions.These studies contribute to the understanding of the contribution of central and peripheral vision on object and scene gist recognition but also on the role of contextual information and how patients with central vision loss perceive real-world scenes.

La dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) touche actuellement un million de Canadiens, ce qui en fait la principale cause de perte de vision au Canada. La DMLA cause l’apparition d’une tache aveugle au niveau de la macula – la zone centrale de la vision. Cette tache aveugle affecte la vision centrale rendant les perceptions visuelles floues ou déformées. L’impact de cette condition est considérable puisqu’elle rend impossible la conduite, difficile la lecture et entraîne ultimement une cécité totale. La DMLA a également été identifiée comme facteur de risque de la dépression et de l’isolement sociale, ce qui porte d’autant plus atteinte à la qualité de vie des patients. Une des avenues de réadaptation pour les patients est d’améliorer leur utilisation de leur fonction visuelle résiduelle, notamment la vision périphérique. Le but de la présente recherche est d’investiguer le potentiel réadaptatif d’un entraînement imposant l’utilisation de la vision périphérique chez des participants en bonne santé en présence d’une perte de vision centrale simulée. Une compréhension des changements dans les comportements des mouvements oculaires en présence d'un scotome artificiel central aidera à développer des programmes de réadaptation pour les personnes atteint de DMLA et plus largement les personnes présentant une perte visuelle centrale. Les résultats démontrent une adaptation des stratégies visuelles des participants, entraînant une augmentation de la performance, une réduction des temps de réponse et une meilleure discrimination, suggérant ainsi que l’entraînement est susceptible de contribuer à la réadaptation des personnes atteintes de pertes visuelles centrales. / Age Macular Degeneration (AMD) currently affects one million Canadians, making it the leading cause of vision loss in Canada. AMD causes the appearance of a blind spot on the macula – the central area of vision. This blind spot affects the central vision making visual perceptions blurry or distorted. The impact of this condition is considerable since it impedes driving as well as reading and ultimately leads to total blindness. AMD has also been shown to be a risk factor for depression and social isolation, further compromising quality of life for patients. One of the avenues of rehabilitation for patients is to improve their use of their residual visual function, in particular their peripheral vision. The purpose of the present research is to investigate the rehabilitative potential of training requiring the use of peripheral vision in healthy participants in the presence of a simulated central vision loss. An understanding of changes in eye movement patterns in the presence of a central artificial scotoma will help develop rehabilitation protocols for people with AMD and more broadly people with central visual loss. Results demonstrate an adaptation of visual strategies among participants, resulting in increased performance, reduced response times and better discrimination, suggesting that training is likely to contribute to the rehabilitation of people with central vision loss.

La présence d'un scotome maculaire oblige les patients à utiliser la vision excentrée ce qui provoque une difficulté à coordonner les systèmes oculomoteur et visuo-attentionnel. La lecture devient alors une des plaintes majeures chez ces patients, et les processus impliqués dans la baisse des performances de lecture restent mal connus. Dans la plupart des cas, le patient développe une ou plusieurs zones de la rétine excentrée dites préférentielles, et dénommées couramment PRLs. Nous nous proposons ici d'utiliser une approche psychophysique afin d'étudier les processus de la lecture en vision excentrée. Nous avons tout d'abord élaboré un test de lecture francophone informatisé suivant les principes des MNRead Acuity Charts afin de pouvoir évaluer la vitesse maximale de lecture chez des patients porteurs de scotomes centraux binoculaires dont l'atteinte avait été mesurée à l'aide d'un micropérimètre MP-1. Deux analyses utilisant des modèles statistiques à effets mixtes nous ont permis de mettre en évidence des prédicteurs efficaces de la vitesse maximale de lecture: 1) l'espace interligne; 2) le type de DMLA ; 3) la surface du scot; 4) la distance entre la PRL de fixation et la fovéa; 5) le statut du cristallin. Puis, nous nous sommes intéressés aux stratégies de lecture déployées par les patients. L'analyse de la distribution verticale des fixations enregistrées pendant la lecture nous a permis de mettre en évidence que dans 97% des cas, les patients utilisent une zone préférentielle de la rétine unique dans le plan vertical.Ces résultats présentent des intérêts théoriques et pratiques dans la création de nouveaux supports visuels et techniques de réadaptation. / Patients with central field loss (CFL) have to use eccentric vision and complain particularly about reading. The purpose of this thesis is to investigate reading processes in those patients using psychophysical tools. First, we investigated predictors of reading performances. We developed a French computerized version of the MNRead Acuity Charts to assess Maximum Reading Speed in patients with binocular scotomas, measured with the microperimeter MP-1. Two distinct analyses using mixed effects models allowed us to estimate the influence of predictors of Maximum Reading Speed: 1) interline spacing; 2) AMD type; 3) scotoma size; 4) distance between fixation PRL and fovea; 5) lens status. Then, we investigated oculomotor patterns of patients during sentence reading. Analysing the vertical distribution of fixations lead us to the conclusion that in most cases (97%), patients use a single eccentric preferred retinal locus (PRL) in the vertical meridian during reading. One potential goal of these studies is to find some ways to enhance text display and improve visual readaptation.