Lieu : Bâtiment A29, Amphithéâtre A, Campus Peixotto
Langue de la soutenance : Français
Achille Gillig
Neurofunctional Imaging Group,
Institut des Maladies Neurodégénératives
Thèse sous la direction de Marc Joliot
Titre
Neuroimagerie fonctionnelle de repos chez l’humain : pertinence de l’architecture cérébrale intrinsèque en réseaux pour la cognition
Résumé
Depuis trois décennies, la neuroimagerie fonctionnelle a transformé l’étude des relations entre organisation cérébrale et cognition. Alors que les approches classiques cherchaient à localiser les fonctions cognitives dans des régions circonscrites, l’accumulation de données a déplacé le champ vers une compréhension en réseaux du fonctionnement cérébral. L’IRM fonctionnelle de repos a montré que, même sans tâche explicite, le cerveau demeure organisé en réseaux de repos. Parce qu’ils ressemblent en partie aux systèmes recrutés pour la perception, l’action, la cognition et les émotions, ces réseaux ont souvent été interprétés comme une architecture intrinsèque soutenant les processus mentaux.
Cependant, la signification fonctionnelle de cette architecture demeure incertaine. Il reste à déterminer si les réseaux de repos doivent être compris comme des modules cognitifs fondamentaux impliqués dans la maintenance hors ligne de processus cognitifs spécifiques. Cette thèse a abordé cette question en examinant la pertinence de l’organisation cérébrale intrinsèque en réseaux de repos pour la cognition, la variabilité comportementale interindividuelle et le déclin cognitif lié à la démence.
La première contribution fournit un cadre plus précis pour interpréter la pertinence cognitive des réseaux de repos. À cette fin, nous avons introduit un atlas de 33 réseaux du repos et caractérisé chaque réseau par décodage méta-analytique et étiquetage cognitif fondé sur le consensus. Cette approche visait à dépasser les étiquettes cognitives informelles attribuées à ces réseaux, en fournissant des associations empiriquement fondées entre réseaux intrinsèques et processus cognitifs de tâche. Elle a ainsi fourni un cadre où la pertinence cognitive des réseaux du repos peut être testée.
La deuxième contribution remet en question l’idée que les réseaux de repos correspondent à des modules cognitifs strictement spécifiques. En prédisant de multiples comportements à partir de la connectivité fonctionnelle de repos, nous avons montré que la connectivité prédictive du comportement ne s’organisait pas principalement en processus cognitifs fins, mais autour de dimensions latentes plus larges, dont Cognition, Affect Positif et Affect Négatif. Seule la connectivité prédictive de la Cognition était associée à une architecture intrinsèque ségrégée, caractérisée par une connectivité intra-réseau renforcée et inter-réseaux réduite. Ce profil s’exprimait surtout dans des réseaux précédemment associés à des processus cognitifs de haut niveau. Ces résultats suggèrent que la cognition est liée à une architecture intrinsèque modulaire flexible exprimée à travers plusieurs réseaux.
La troisième contribution étend ce cadre au déclin cognitif lié à la démence. Chez des patients en consultation mémoire, nous avons montré qu’un déclin cognitif abrupt était associé à une dédifférenciation globale des réseaux et à une perte plus sélective de connectivité intra-réseaux. Ce résultat renforce l’association entre ségrégation des réseaux et cognition efficiente, tout en suggérant que la démence altère la cognition par deux mécanismes complémentaires, avec une dédifférenciation globale des systèmes à large échelle et une perturbation sélective de leur cohésion interne.
Ensemble, ces travaux soutiennent une conception nuancée de la pertinence cognitive des réseaux de repos. L’architecture intrinsèque du cerveau ne semble pas correspondre à la cognition comme un ensemble de modules fixes et spécifiques à des processus particuliers. Les réseaux de repos semblent plutôt constituer une architecture à large échelle significative, dont l’organisation ségrégée soutient la cognition et dont la dédifférenciation accompagne le déclin cognitif.
Mots-clés : IRM fonctionnelle de repos ; connectivité fonctionnelle ; réseaux du repos ; cognition ; modélisation prédictive ; démence.
Jury
- M. JOLIOT Marc Directeur de recherche, IMN, Université de Bordeaux, CNRS, CEA, Bordeaux – Directeur de thèse
- M. WASSERMANN Demian Directeur de recherche, Centre Inria de Saclay, Université Paris-Saclay, Inria, CEA, Palaiseau – Rapporteur
- M. BARTOLOMEO Paolo Directeur de recherche, Paris Brain Institute, Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Paris – Rapporteur
- Mme LOPEZ-PERSEM Alizée Chargée de recherche, Sorbonne Université, Institut du Cerveau – Paris Brain Institute – ICM, Inserm, CNRS, AP-HP, Hôpital de la Pitié Salpêtrière, Paris – Examinatrice
- Mme CHANRAUD Sandra Maîtresse de conférences, INCIA, CNRS, Université de Bordeaux, Bordeaux – Examinatrice
- M. JOBARD Gaël Maître de conférence, IMN, Université de Bordeaux, CNRS, CEA, Bordeaux – Invité