L’inflammation est un processus essentiel à prendre en compte dans la pratique clinique. Nous avons montré durant cette thèse que le statut (neuro)inflammatoire précédant la survenue d’une pathologie cérébrale est à prendre en compte nécessairement puisqu’il modifie drastiquement la réponse inflammatoire suite à un deuxième stimulus comme la survenue d’un AVC. Il est d’autant plus important que 90% des AVC sont associés à des comorbidités comme l’hypertension artérielle, le diabète ou la consommation chronique d’alcool, qui ont d’ores et déjà été décrites comme des maladies avec une composante inflammatoire. Nous avons caractérisé ce statut neuroinflammatoire silencieux, aussi appelé priming, dans le cadre de la consommation chronique d’alcool et dans le traumatisme crânien léger. De plus, nous avons identifié les macrophages périvasculaires comme participants à l’effet aggravateur du priming inflammatoire sur les lésions ischémiques. Ils semblent alors être une cible thérapeutique de choix et feront l’objet de futures études. Il est donc nécessaire de trouver des techniques d’imagerie non invasives pour détecter le priming. L’autoradiographie ciblant le TSPO nous a permis de révéler le priming inflammatoire dans le cadre du traumatisme crânien léger. Nous proposons, au vu de nos résultats obtenus durant cette thèse, la tomographie par émission de positons pour la détection de la neuroinflammation invisible dans les atteintes cérébrales aigüe(s) et chronique(s). / Inflammation is an essential process to be considered in clinical practice. We have shown during this thesis that the (neuro)inflammatory status preceding the occurrence of a cerebral pathology must necessarily be taken into account since it drastically modifies the inflammatory response following a second stimulus such as stroke. This is even more important given that 90% of strokes are associated with comorbidities such as chronic hypertension, diabetes or chronic alcohol consumption, for which inflammation is an important pathophysiological feature. We have characterized this silent inflammatory status, also called priming, in the context of chronic alcohol consumption and in mild traumatic brain injury. We have identified perivascular macrophages (PVM) as mediators of the aggravating effect of inflammatory priming on ischemic stroke. PVM appear to be potential therapeutic targets and will be the subject of future investigations. It is therefore necessary to find non-invasive imaging techniques to detect inflammatory priming. We show that autoradiography targeting TSPO reveals the inflammatory priming provoked by a single mild traumatic brain injury. We propose, in light of the results obtained during this thesis, the positron emission tomography imaging to detect the invisible neuroinflammation in acute and chronic brain diseases.

Le syndrome post-commotionnel (SPC) a été proposé comme un ensemble de symptômes qui peuvent apparaître après un traumatisme crânien léger (TCL) et perdurer des semaines, des mois, parfois jusqu’à un an, engendrant des conséquences importantes sur la vie quotidienne. Des débats entourent la définition et même l’existence du SPC. Ils portent notamment sur la spécificité des symptômes (qui peuvent apparaître dans d’autres conditions, ou chez des personnes non traumatisées), et sur la validité des outils diagnostiques qui restent très hétérogènes. La relation entre le SPC et le stress post-traumatique (SSPT) est également au cœur de ces questionnements. La cohorte PERICLES permet d’apporter un éclairage sur ces questions. Elle porte sur un groupe de patients TCL ainsi qu’un groupe de patients avec un traumatisme léger dont le siège n’est pas la tête. Dans un premier temps, nous avons étudié la spécificité des symptômes en comparant leur prévalence et évolution entre ces deux groupes de patients. Nous avons ensuite tenté de définir un critère diagnostique à partir des symptômes spécifiques à l’aide de tests de corrélations et analyse factorielle. Les facteurs prédictifs du SPC ont été évalués à partir de ce critère, à l’aide d’une régression logistique. Dans un deuxième temps, les facteurs prédictifs des SPC et SSPT ont été évalués et comparés, tout comme la proximité des symptômes des deux syndromes, à l’aide d’une analyse des correspondances multiples. Huit symptômes ont été sélectionnés comme spécifiques au TCL. Un critère diagnostique a pu être défini à partir de ces huit symptômes. Le TCL a été observé facteur prédictif du SSPT (OR = 4,47 [2,38 - 8,40]) mais pas du SPC. Enfin, les symptômes du SPC présentaient une forte proximité avec les variables de la dimension « hypervigilance » du SSPT. Ainsi, le SSPT apparaît être plus spécifique du TCL que le SPC. Les variables du SPC semblent être proches de celles du SSPT. Il semblerait que le stress lié au traumatisme joue un rôle plus important dans la persistance de symptômes à long terme que le mécanisme subi par le cerveau. / Postconcussion syndrome (PCS) has been proposed as a set of symptoms that may occur after mild traumatic brain injury (MTBI) and continue for weeks, months, sometimes up to a year, causing a significant impact on daily life. Debates surround the definition and even the existence of the PCS. They relate in particular to the specific symptoms (which may occur in other conditions or in people not traumatized), and the validity of diagnostical tools that are very heterogeneous. The relationship between the SPCS and post-traumatic stress disorder (PTSD) is also at the heart of these questions. The Pericles cohort can shed light on these issues. It focuses on a group of MTBI patients and a group of patients with mild trauma not related to the head (controls). At first we studied the specificity of symptoms by comparing their prevalence and evolution between these two groups of patients. We then attempted to define a diagnostical test based on specific symptoms using test correlations and factor analysis. Predictors of PCS were evaluated from this test, using logistic regression. In a second step, predictors of PCS and PTSD were assessed and compared, as well as the proximity between symptoms of both syndromes using a multiple correspondence analysis.Eight symptoms were selected as specific to MTBI. A diagnostic criterion has been defined from the eight symptoms. TCL was observed as a predictor of PTSD (OR = 4.47 [2.38 to 8.40]) but not of PCS. Finally PCS symptoms showed strong proximity with variables from "hypervigilance" PTSD dimension. Thus, PTSD appears to be more specific to MTBI than PCS. PCS variables appear to be similar to those of PTSD. It seems that the stress linked to the trauma plays a more important role in the persistence of long-term symptoms than the mechanism of the brain.

La compréhension des mécanismes cognitifs est un défi que les prouesses technologiques en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle et de diffusion permettent de relever. Les réseaux neuronaux, ensembles de régions interconnectées anatomiquement et fonctionnellement, sont à l'ori- gine des processus cognitifs. Nous nous sommes intéressés à la relation entre la structure anatomique et la fonction de ces réseaux, au travers des deux principes fondamentaux du fonctionnement céré- bral que sont la ségrégation et l'intégration, ainsi que via la notion d'intégrité. En premier lieu, nous nous sommes penchés sur la ségrégation anatomique des noyaux gris centraux et son interprétation fonctionnelle. Puis, nous avons abordé le principe d'intégration, d'un point de vue descriptif par le biais de la théorie des graphes, puis explicatif par l'utilisation du modèle spatial autorégressif. Enfin, nous avons étudié l'intégrité structurelle du cerveau en présence de déficits neurocomportementaux suite à un traumatisme crânien léger. Nous avons ainsi mis en évidence l'existence d'un substrat ana- tomique sous-jacent aux réseaux fonctionnels. Nos résultats suggèrent que la structure anatomique des réseaux cérébraux est un substrat complexe optimisant les processus fonctionnels. De plus, une perte d'intégrité de ce substrat anatomique lors d'un traumatisme crânien léger se répercute sur le comportement et les performances cognitives. Ceci démontre que le fonctionnement cérébral, traduit par les réseaux neuronaux, est intimement lié à la structure anatomique de ces réseaux.

La plupart des études portant sur les commotions cérébrales se sont principalement intéressées aux conséquences de ces dernières sur le cerveau lui-même. Or, le cerveau assure de nombreuses fonctions, étant notamment impliqué dans la régulation du rythme cardiaque. Récemment, des chercheurs ont donc étudié les conséquences de ces commotions cérébrales sur la régulation de la fréquence cardiaque par le cerveau durant un effort physique. Cependant, la majorité des athlètes qui subissent une commotion cérébrale doivent non seulement planifier leur retour au jeu, mais également prévoir un retour au travail ou aux études. Ainsi, l’objectif de ce projet de recherche est d’étudier les conséquences des commotions cérébrales sur la régulation de la fréquence cardiaque par le cerveau durant un effort cognitif. Onze athlètes universitaires ayant subi une commotion cérébrale ainsi que 14 athlètes n’ayant aucun historique de commotion cérébrale ont pris part à l’étude. Les athlètes du groupe commotion ont été évalués en moyenne 14,6 jours (± 7,4 jours) après leur blessure. La fréquence cardiaque des participants a été enregistrée au repos ainsi que durant un effort cognitif qui consistait en une tâche d’alternance (« switch task »). De courts segments de la fréquence cardiaque d’une durée de deux minutes, au repos et durant la tâche cognitive, ont été analysés. Les résultats montrent une augmentation significative de l’entropie approximative chez les athlètes du groupe contrôle durant la tâche cognitive (ρ < 0,05), tandis qu’aucune différence n’a été observée entre l’entropie approximative au repos et celle durant la tâche cognitive chez les athlètes du groupe commotion. Ces résultats suggèrent que des déficits neurologiques liés à la régulation de la fréquence cardiaque peuvent être observés durant une tâche cognitive chez des athlètes ayant récemment subi une commotion cérébrale. / Most studies have focused on the consequences of concussions on the brain itself. However, the brain performs many functions, including regulating heart rate. Therefore, researchers have begun studying the consequences of these concussions on the brain’s heart rate regulation during physical exertion. Most athletes who sustain a concussion need to plan for their return to play as well as a return to work or school. The purpose of this research project was to study the consequences of concussions on the brain’s regulation of heart rate during cognitive effort. This study involved 11 university athletes who sustained a concussion, as well as 14 athletes with no history of concussion. Concussed athletes were assessed an average of 14.6 days (± 7.4 days) after their injury. The participants’ heart rate was recorded at rest and during cognitive effort, which consisted of a switch task. Short segments lasting two minutes at rest and during cognitive task were analyzed. The results show a significant increase in the approximate entropy in the control group during the cognitive task (ρ <0.05), while no difference was observed between the approximate entropy at rest and during the cognitive task in the concussed athletes. These results suggest that neurological deficits related to heart rate regulation may be observed during cognitive task in athletes who recently sustained a concussion.