UNIVERSITÉ LOUIS PASTEUR STRASBOURG I

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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
UNIVERSITÉ LOUIS PASTEUR - STRASBOURG I Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé THESE Présentée par Anne BOTZUNG Pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Louis Pasteur Strasbourg I Discipline: Sciences médicales Spécialité: Neuropsychologie Apport de l'IRMf dans la compréhension des bases neuroanatomiques de la mémoire autobiographique et de la projection dans l'avenir Soutenue publiquement le 22 décembre 2005 devant la commission d'examen constituée par : Directeur de Thèse : Mme Lilianne MANNING Rapporteur Interne : Mme Marie-Noëlle METZ-LUTZ Rapporteur Externe : M. Francis EUSTACHE Rapporteur Externe : M. Bernard LAURENT Examinateur : M. Christian SCHEIBER Examinateur : M. Philippe CIUCIU Membre Invité : M. Daniel GRUCKER

  • apport de l'irmf dans la compréhension des bases neuroanatomiques de la mémoire autobiographique

  • ecole doctorale des sciences de la vie et de la santé


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Publié le 01 décembre 2005
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Langue Français

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UNIVERSITÉ LOUIS PASTEUR - STRASBOURG I
Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
THESE
Présentée par Anne BOTZUNG
Pour obtenir le grade de
Docteur de l’Université Louis Pasteur Strasbourg I
Discipline: Sciences médicales
Spécialité: Neuropsychologie
Apport de l’IRMf dans la compréhension des bases
neuroanatomiques de la mémoire autobiographique et de
la projection dans l'avenir
Soutenue publiquement le 22 décembre 2005 devant la commission d’examen
constituée par :
Directeur de Thèse : Mme Lilianne MANNING
Rapporteur Interne : Mme Marie-Noëlle METZ-LUTZ
Rapporteur Externe : M. Francis EUSTACHE
Rapporteur Externe : M. Bernard LAURENT
Examinateur : M. Christian SCHEIBERinateur : M. Philippe CIUCIU
Membre Invité : M. Daniel GRUCKERUNIVERSITÉ LOUIS PASTEUR - STRASBOURG I
Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
THESE
Présentée par Anne BOTZUNG
Pour obtenir le grade de
Docteur de l’Université Louis Pasteur Strasbourg I
Discipline: Sciences médicales
Spécialité: Neuropsychologie
Apport de l’IRMf dans la compréhension des bases
neuroanatomiques de la mémoire autobiographique et de
la projection dans l'avenir
Soutenue publiquement le 22 décembre 2005 devant la commission d’examen
constituée par :
Directeur de Thèse : Mme Lilianne MANNING
Rapporteur Interne : Mme Marie-Noëlle METZ-LUTZ
Rapporteur Externe : M. Francis EUSTACHE
Rapporteur Externe : M. Bernard LAURENT
Examinateur : M. Christian SCHEIBERinateur : M. Philippe CIUCIU
Membre Invité : M. Daniel GRUCKERREMERCIEMENTS
Mes remerciements s’adressent en premier lieu au Pr. Lilianne Manning, qui a guidé et
accompagné la construction de ce travail de thèse : merci pour la qualité et la pertinence
de votre questionnement scientifique, votre enthousiasme à toute épreuve, votre soutien
inconditionnel, votre disponibilité, mais aussi, pour vos qualités humaines. Merci avant
tout de m’avoir donné goût à la neuropsychologie il y a plus de 6 années à présent !
Mes plus sincères remerciements vont également au Pr. Bernard Laurent qui a accepté
de présider ce jury de thèse, aux Dr. Marie-Noëlle Metz-Lutz, Pr. Francis Eustache, Dr.
Philippe Ciuciu, Pr. Christian Scheiber et Pr. Daniel Grucker qui m’ont fait l’honneur
de bien vouloir juger ce travail et d’être membres de ce jury de thèse.
Immense merci à toute la fine équipe, pour votre soutien et tous ces bons moments :
Christine, Virginie, Nadine et Emilie. Clin d’œil particulier à Ekaterina, avec qui j’ai
tout partagé (bureau, intérêt scientifique -et culturel !-, manips, soucis manips, sujets
manips, doutes et questions mais surtout crises de rires et autres, pour ne citer que les
meilleurs exemples !), ainsi qu’à Olivier, pour ta joie de vivre et toute l’aide que tu m’as
apporté durant cette longue année : merci à tous les deux pour votre remarquable
efficacité.
J’exprime toute ma gratitude au Pr. Bruno Will, pour son accueil chaleureux au sein de
son laboratoire. Merci à vous tous, membres du LN2C, pour ces 4 belles années :
Catherine, Christine, Alexandra, Julie, Anne, Karine, Elise, Brigitte, Natalia, Monique,
Barbara, Hélène, Sarah, Christian, Jean-Christophe, Rodrigue, Philippe, Christophe,
Samy, Olivier, sans oublier les anciens, Alexandra, Jeanette, Patricia, Alexandre, David,
etc. Un grand merci également à l’ensemble des membres du CEPA, ainsi qu’au Dr.
Alain Muzet, son directeur.
Je tiens à remercier le Pr. Daniel Grucker, pour son accueil au sein du laboratoire de
Neuroimagerie in Vivo, Nathalie Heider, ainsi que les membres de l’équipe de
neuroimagerie, pour le climat convivial qu’elles ont su y créer. Merci surtout à toi
Corinne, pour ton incroyable gaieté, oreille toujours attentive, nos fous rires etpapotages divers… Merci aussi à Carlos, pour son aide précieuse lors de ma découverte
de l’IRMf et de ses à-côtés !
Je témoigne bien entendu ma reconnaissance à toutes les personnes, patients et
volontaires sains, qui ont bien voulu se prêter à nos expériences en IRMf.
Mille mercis à Anelise, Antoine et Bouchra, Anne et Mag, Céline et Diane, Caro,
Franck, mes deux oncles et Gaby, ainsi qu’à tous, amis et proches, qui avez su jusqu’au
bout me soutenir, me supporter et toujours porter un intérêt enthousiaste à l’avancement
de ce travail !
Enfin, merci à toi Olivier, pour ta présence, ton aide et ton soutien durant ces longues
années universitaires et plus encore …
A mes Parents et MatthieuRESUME
Sur la base de deux axes théoriques complémentaires, ce travail s’intéresse aux
soubassements neuroanatomiques de la mémoire autobiographique et de la projection
dans l’avenir.
Notre première expérience en IRMf (10 sujets), qui implique la remémoration de
souvenirs personnels passés, confirme l’activation de réseaux neuraux largement
distribués. Nos analyses par régions d’intérêt (ROI) indiquent un flux temporel antéro-
postérieur des activations sous-tendant des étapes distinctes de la remémoration. Enfin,
la procédure auto-rythmée nous permet d’estimer à environ six secondes la dynamique
de construction du souvenir.
Notre seconde expérience en IRMf (10 sujets), en étendant l’implication du
réseau neural sous-tendant l’évocation de souvenirs à celle de projets, fournit les
corrélats neurofonctionnels du voyage mental dans le temps. Nos analyses ROI
suggèrent toutefois une augmentation de l’activité préfrontale antéro-médiane et
temporale médiane en fonction de l’implication du sujet.
Notre troisième expérience en IRMf (12 sujets) compare l’évocation de projets
réels et fictifs. Les résultats confirment l’implication du processus hippocampique
d’indexage des traces mnésiques passées dans l’évocation de projets. Ils suggèrent
également l’existence d’un continuum en termes de contribution préfrontale antéro-
médiane, en fonction de l’implication et de la cohérence personnelles du sujet.
Notre dernier volet en IRMf, l’étude des déficits sélectifs de mémoire
autobiographique, inclut deux patients d’étiologies différentes. Les données obtenues
confirment le potentiel de ce type d’études, pourtant limité à ce jour, dans notre
compréhension de l’organisation des soubassements neuronatomiques de la mémoire
autobiographique.
Nos résultats contribuent, en termes de corrélats neurofonctionnels, aux modèles
de mémoire autobiographique les plus influents actuellement et lancent les prémisses de
l’étude des structures cérébrales sous-tendant l’implication de soi.TABLE DES MATIERES
TABLE DES MATIERES
INTRODUCTION GÉNÉRALE............................................................................................... 13
CONCEPTIONS THÉORIQUES............................................................................................. 17
1 - Mémoire autobiographique : Définition et modèle cognitif...................................... 18
1.1 - Modèle « multisystème » de la mémoire humaine, mémoire autobiographique
et voyage mental dans le temps : les conceptions de Tulving ................................ 18
1.1.1 - Systèmes de mémoire et états de conscience .......................................... 20
1.1.2 - Modèle structural actuel de la mémoire humaine.................................... 23
1.1.3 - Mémoire autobiographique, voyage mental dans le temps, et projection
dans l’avenir........................................................................................................ 26
1.2 - Modèle architectural de la mémoire autobiographique .................................. 30
1.2.1 - Les contenus autobiographiques : une approche hiérarchique ................ 30
1.2.2 - Construction des souvenirs autobiographiques : les processus de
récupération 33
1.2.3 - Modèle d’intégrité de soi......................................................................... 35
2 - Neuroanatomie de la mémoire autobiographique : La recherche clinique................ 36
2.1 - Le lobe temporal médian et les théories de la consolidation.......................... 36
2.1.1 - Description anatomique du lobe temporal médian.................................. 37
2.1.2 - Modèle standard de la consolidation ....................................................... 38
2.1.3 - Théorie des traces multiples .................................................................... 40
2.2 - Néocortex postérieur et imagerie visuelle ...................................................... 41
2.2.1 - Remémoration du souvenir et imagerie visuelle ..................................... 41
2.2.2 - Lésions des régions néocorticales postérieures et déficit de mémoire
autobiographique ................................................................................................ 42
2.2.3 - Cas particulier : lésion de la région cingulaire postérieure ..................... 45
2.3 - Jonction fronto-temporale et récupération des souvenirs autobiographiques 46
2.3.1 - Amnésie rétrograde focale....................................................................... 46
2.3.2 - Exemples de cas ...................................................................................... 46
2.3.3 - Récupération des souvenirs anciens : l’hypothèse fronto-temporale ...... 47
3 - Méthodes d’exploration fonctionnelle cérébrale et Neuroimagerie fonctionnelle de la
mémoire autobiographique ............................................................................................. 51
3.1 - Méthodes d’exploration fonctionnelle cérébrale ............................................ 51
3.1.1 - Electroencéphalographie et magnétoencéphalographie .......................... 52
7TABLE DES MATIERES
3.1.2 - Tomographie par émission de positions et Imagerie par résonance
magnétique fonctionnelle.................................................................................... 53
3.1.2.1 -Tomographie par émission de positons ............................................. 54
3.1.2.2 -Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle ............................ 56
3.1.2.2.1 - Principe de détection des signaux et effet BOLD ..................... 57
3.1.2.2.2 - Paradigmes expérimentaux en blocs vs événementiels ............. 60
3.1.2.2.3 - Prétraitements et analyses statistiques : approche SPM ............ 63
3.1.2.2.3.1 - Prétraitement des images fonctionnelles ............................ 63
3.1.2.2.3.2 - Analyses statistiques........................................................... 65
3.2 - Neuroimagerie fonctionnelle de la mémoire autobiographique : les études de
neuroimagerie ......................................................................................................... 66
3.2.1 - Mémoire épisodique ................................................................................ 67
3.2.2 - Revue des études portant sur la mémoire autobiographique................... 68
3.2.2.1 - La contribution de Maguire et son équipe........................................ 69
3.2.2.2 - Le modèle neuroanatomique de Conway ......................................... 72
3.2.2.3 - Théories de la consolidation............................................................. 74
3.2.2.4 - Distinction événements génériques / spécifiques............................. 79
3.2.2.5 - La jonction fronto-temporale............................................................ 82
3.2.2.6 - Cas particulier : création expérimentale des événements à récupérer
........................................................................................................................ 83
3.2.2.7 - Conclusion........................................................................................ 84
INVESTIGATIONS EXPÉRIMENTALES ................................................................................. 87
4 - Expérience 1 : Etude des soubassements neuroanatomiques de la mémoire
autobiographique ............................................................................................................ 88
4.1 - Introduction .................................................................................................... 88
4.2 - Méthode.......................................................................................................... 90
4.2.1 - Sujets ....................................................................................................... 90
4.2.2 - Procédure................................................................................................. 90
4.2.2.1 - Recueil des souvenirs autobiographiques......................................... 90
4.2.2.2 - Expérience en IRMf ......................................................................... 91
4.2.2.2.1 - Matériel et stimuli...................................................................... 91
4.2.2.2.2 - Tâche de mémoire autobiographique ........................................ 92
4.2.2.2.3 - Tâche de contrôle de décision sémantique ................................ 93
4.2.2.2.4 - Dessin expérimental .................................................................. 94
8TABLE DES MATIERES
4.2.2.2.5 - Entretien post-acquisition.......................................................... 95
4.2.2.2.6 - Méthode d'acquisition des images (méthodes de scanning)...... 95
4.2.2.2.7 - Traitement des données ............................................................. 95
4.3 - Résultats ......................................................................................................... 98
4.3.1 - Récupération des souvenirs autobiographiques....................................... 98
4.3.1.1 - Données comportementales.............................................................. 98
4.3.1.2 - Données IRMf .................................................................................. 99
4.3.1.2.1 - Modèle complet......................................................................... 99
4.3.1.2.2 - Modèle réduit........................................................................... 102
4.3.1.2.3 - Comparaison entre souvenirs anciens et récents ..................... 102
4.3.1.2.4 - Analyses FRH.......................................................................... 104
4.4 - Discussion..................................................................................................... 105
4.4.1 - Contribution des autres aires activées ................................................... 108
4.4.2 - Comparaison entre les souvenirs anciens et récents.............................. 111
4.4.3 - Considérations méthodologiques........................................................... 111
5 - Expérience 2 : Proposition d’étude des soubassements neuroanatomiques du voyage
mental dans le temps 113
5.1 - Introduction .................................................................................................. 113
5.2 - Méthode........................................................................................................ 115
5.2.2 - Procédure............................................................................................... 115
5.2.2.1 - Recueil des souvenirs passés et des projets.................................... 115
5.2.2.2 - Expérience en IRMf ....................................................................... 116
5.2.2.2.1 - Matériel et stimuli.................................................................... 116
5.2.2.2.2 - Tâches expérimentales et tâche de contrôle ............................ 116
5.2.2.2.3 - Dessin expérimental ................................................................ 117
5.2.2.2.4 - Entretien post-acquisition........................................................ 118
5.2.2.2.5 - Méthode d'acquisition des images........................................... 118
5.2.2.2.6 - Traitement des données ........................................................... 118
5.3 - Résultats ....................................................................................................... 120
5.3.1 - Données comportementales................................................................... 120
5.3.2 - Données IRMf ....................................................................................... 121
5.3.2.1 - Evocation des événements passés et des projets ............................ 121
5.3.2.2 - Comparaison entre évocation des événements passés et des projets
...................................................................................................................... 123
9TABLE DES MATIERES
5.3.2.3 - Analyses FRH................................................................................. 123
5.4 - Discussion..................................................................................................... 125
5.4.1 - Régions postérieures.............................................................................. 126
5.4.2 - Cortex préfrontal ................................................................................... 127
5.4.3 - Activations hippocampiques ................................................................. 128
6 - Expérience 3 : Etude des soubassements neuroanatomiques de l’implication et de la
cohérence personnelles ................................................................................................. 132
6.1 - Introduction .................................................................................................. 132
6.2 - Méthode........................................................................................................ 133
6.2.1 - Sujets ..................................................................................................... 133
6.2.2 - Procédure............................................................................................... 134
6.2.2.1 - Matériel et stimuli........................................................................... 134
6.2.2.2 - Tâche d’évocation des événements futurs (projets réels)............... 134
6.2.2.3 - Tâche d’évocation des projets fictifs.............................................. 134
6.2.2.4 - Tâche de contrôle de décision sémantique ..................................... 136
6.2.2.5 - Dessin expérimental ....................................................................... 136
6.2.2.6 - Entretien post-acquisition............................................................... 136
6.2.2.7 - Méthode d’acquisition des images ................................................. 137
6.3 - Résultats ....................................................................................................... 138
6.3.1 - Données comportementales................................................................... 138
6.3.2 - Données IRMf ....................................................................................... 139
6.3.2.1 - Evocation des projets réels et fictifs............................................... 139
6.3.2.2 - Comparaison entre évocation des projets réels et fictifs ................ 143
6.4 - Discussion..................................................................................................... 144
7 - IRMf appliquée à l’étude des troubles mnésiques................................................... 150
7.1 - Etude 1 : Troubles de la mémoire autobiographique d’origine organique... 152
7.1.1 - Introduction : l’amnésie développementale........................................... 152
7.1.2 - Présentation du cas ................................................................................ 154
7.1.3 - Evaluation neuropsychologique ............................................................ 155
7.1.4 - Expérience en IRMf .............................................................................. 158
7.1.4.1 - Méthode.......................................................................................... 158
7.1.4.1.2 - Tâche de mémoire autobiographique ...................................... 158
7.1.4.1.3 - Tâche de contrôle de décision sémantique .............................. 159
7.1.4.1.4 - Entretien post-acquisition........................................................ 159
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