Cartographie interactive du langage et de la mémoire chez les patients avec épilepsie focale et pharmaco-résistante. Evaluation multimodale

Interactive cartography of language and memory in patients with focal and pharmaco-resistant epilepsy. Multimodal assessment.

• Auteur / Autrice : Sonja Banjac
• Direction : Monica Baciu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences cognitives, psychologie et neurocognition
• Date : Soutenance le 16/12/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de psychologie et neurocognition (Grenoble ; Chambery ; 1996?-....)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Hot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Monica Baciu, Laurent Vercueil, Melissa C. Duff
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Herbet, Agnès Trébuchon-Da Fonseca

Mots clés

Mots clés contrôlés

Connectivité fonctionnelle

Langage

Mémoire

Cartographie cérébrale

Interaction multimodale

Imagerie par résonance magnétique

Épilepsie partielle

Mots clés libres

Épilepsie

Langage

Mémoire

IRM fonctionnelle

Connectivité

Epilepsy

Language

Memory

Fmri

Connectivity

Résumé

Les cadres théoriques actuels suggèrent que les comportements humains sont basés sur des interactions fortes et complexes entre les processus cognitifs, tels que ceux qui sous-tendent le langage et la mémoire déclarative, et qui reposent sur l’interaction entre les réseaux corticaux sous-jacents. Les patients atteints d’épilepsie du lobe temporal (TLE) constituent un modèle pour l’étude de l’interaction entre le langage et la mémoire puisqu’ils présentent fréquemment des difficultés dans ces deux domaines. L’objectif de cette thèse était double. D’une part, elle visait à décrire l’interaction langage-mémoire du point de vue des neurosciences cognitives fondamentales. D’autre part, elle s’est concentrée sur l’application clinique de cette perspective interactive.Dans le présent travail, nous démontrons d’abord comment le langage et la mémoire peuvent être cartographiés de manière interactive en utilisant un nouveau protocole d’IRMf (Imagerie par Résonnance Magnétique fonctionnelle). En utilisant ce protocole chez des individus sains, nous montrons que cette interaction est basée sur un vaste réseau fronto-temporo-pariétal du langage et de la mémoire (LMN) qui inclut des structures sous-corticales, et qui correspond bien au réseau auquel on pourrait s’attendre sur la base des modèles existants. Nous avons ensuite exploré la réorganisation du LMN chez des patients TLE gauche en utilisant le même protocole. Nos résultats indiquent que ces patients utilisent un LMN similaire, mais démontrent une réorganisation inter- et intra-hémisphérique étendue. Ils ont présenté une activité réduite des régions engagées dans l’intégration et la coordination du LMN. Suite à ces résultats, nous avons exploré la dynamique fonctionnelle de ce réseau interactif. Nous avons montré que le LMN est dynamique et se reconfigure en fonction des exigences de la tâche et de l’état neurologique. En explorant les différences entre les configurations du LMN dépendant de l’état, nous avons identifié les sous-processus clés du langage et de la mémoire déclarative que le réseau tente de soutenir par son adaptation. D’autre part, l’étude de cette reconfiguration chez les patients TLE nous a permis de comprendre les processus supplémentaires dont l’interaction langage-mémoire a besoin lorsque l’interface standard n’est pas fonctionnelle.Nous concluons notre travail en proposant un modèle neurocognitif de l’interaction langage mémoire basé sur l’intégration de nos résultats. De plus, nous discutons de l’importance d’explorer cette interaction dans le cadre de l’évaluation pré-chirurgicale des patients TLE, en particulier au niveau individuel. En outre, nous présentons comme perspectives de ce travail la prédiction multimodale des résultats cognitifs post-chirurgicaux chez les patients TLE. Notre travail soutient la perspective selon laquelle les fonctions cognitives complexes et interactives, telles que le langage et la mémoire déclarative, devraient être étudiées de manière dynamique, en tenant compte de l’interaction entre les réseaux cognitifs et corticaux.

Current theoretical frameworks suggest that human behaviors are based on strong and complex interactions between cognitive processes such as those underlying language and declarative memory that are supported by the interaction between underlying cortical networks. Patients with temporal lobe epilepsy (TLE) present a model for studying the interaction between language and memory since they frequently show difficulties in both domains. The aim of this thesis was twofold. On one side, it aimed at describing language-memory interaction from the fundamental cognitive neuroscience perspective. On the other, it focused on the clinical application of this interactive perspective.In the present work, we first demonstrate how language and memory can be mapped interactively using a novel fMRI protocol. Using this protocol in healthy individuals, we show that this interaction is based on an extensive fronto-temporo-parietal language and memory network (LMN) including subcortical structures that corresponds well with the network which could be expected based on the existing models. We subsequently explored the reorganization of LMN in left TLE patients using the same protocol. Our results indicated that these patients employ similar LMN, but demonstrate widespread inter- and intra-hemispheric reorganization. They showed reduced activity of regions engaged in the integration and the coordination of the LMN.Following these results, we explored the functional dynamics of this interactive network. We showed that LMN is dynamic and reconfigures according to task demands and neurological status. By exploring the differences between state-dependent LMN configurations, we identified the key language and declarative memory subprocesses the network is trying to support with its adaptation. On the other hand, studying the reorganization of this reconfiguration in TLE patients allowed us to understand the supplementary processes language-memory interaction needs when the standard interface is not functional.We conclude our work by proposing a neurocognitive model of language-memory interaction based on the integration of our findings. Moreover, we discuss the importance of exploring this interaction within presurgical evaluation for TLE patients, especially individually. In addition, we present as perspectives of this work the multimodal prediction of postsurgical cognitive outcome in TLE patients. Our work supports the perspective that complex and interactive cognitive functions, such as language and declarative memory, should be investigated dynamically, considering the interaction between cognitive and cortical networks.