descriptif du sujet de thèse financement PRES 2010 JF Demonet

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• Publié par: Niseng
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 I – TITRE DU PROJET: Anatomie fonctionnelle de la production écrite chez les sujets droitiers et gauchers : étude par IRM fonctionnelle et Stimulation Magnétique Transcrânienne (TMS)    II – DESCRIPTIF DU PROJET  En dépit de son utilisation quotidienne et de son importance majeure pour la communication au sein des sociétés occidentales, les mécanismes et les structures qui dans le cerveau humain rendent possible le processus de production orthographique du langage et décriture sont peu connus. Des pathologies cérébrales fréquentes liées au vieillissement (maladie de Parkinson), les lésions vasculaires (aphasie) ou les troubles développementaux dorigine génétique (dyslexie) perturbent sévèrement les capacités décriture (en sus dautres troubles du langage mieux connus). Ce projet de thèse se base sur la découverte récente par JF Démonet et collaborateurs (Roux et al., Ann Neurol, 2009) dune zone essentielle à la production de lécriture, la GMFA (Graphemic/Motor Frontal Area), localisée dans le cortex prémoteur supérieur et agissant comme une interface permettant la conversion de linformation depuis lorthographe (qui est un code abstrait ) vers la production du geste graphique (ou allographie »); cette zone prémotrice est bilatérale (alors que la représentation du langage est en général unilatérale gauche chez les droitiers et la majorité des gauchers). Visant à élaborer un modèle neuro-fonctionnel de la production écrite,le travail utilisera lIRM fonctionnelle (IRMf) et la stimulation magnétique transcranienne (TMS) inhibitrice pour tester leffet de linhibition de certains sites corticaux impliqués dans la production écrite déterminés préalablement et chez chaque sujet par IRMf. Des effets psycholinguistiques de niveau lexico-sémantique, orthographique et allographique seront testés. Le travail se focalise particulièrement sur le cas des gauchers chez lesquels lorganisation neuro- fonctionnelle particulière entre les substrats du langage et la sortie motrice pour lécriture devrait permettre de préciser mieux cette organisation fonctionnelle notamment le lieu fonctionnel de la transformation de linformation orthographique abstraite en des commandes motrices (format allographique » de lécriture) Le travail en IRMf (préalable à létude en TMS) comprendra: (1) la détermination de la latéralisation fonctionnelle des fonctions du langage oral (notamment repérage de l »aire de Broca ») dans 3 groupes de sujets :groupe de droitiers  absolus », de  gauchers standard », de  gauchers absolus » (effectif minimum dans ces 3 groupes, n=12) ; (2) la détermination de la localisation de la GMFA chez chaque sujet; (3) le résultat de contrastes entre conditions expérimentales en IRMf visant à identifier les corrélats cérébraux de différents effets psycholinguistiques: (3a) lexico-sémantiques et morphologiques (noms: singulier/pluriel, verbes: infinitif/conjugué); (3b) GBE (ou Graphemic Buffer Effect: effet de longueur et de mémoire de travail indépendants de la nature psycholinguistique des stimuli, du format décriture ainsi que de la tâche:dictée ou épellation orale) Le travail en TMS (répétitive, inhibitrice) guidée chez chaque sujet par neuronavigation dans le volume cérébral du sujet sera effectué sur les sites de laire de Broca et de la GMFA (à droite et à gauche) préalablement déterminés par IRMf Un enregistrement de la production écrite sera réalisé sur tablette graphique donnant accès à : (1) temps de réaction et de production, (2) analyse de pauses intra-stimulus (eg racine/suffixe) ; (3) analyse des erreurs de type sémantique, lexical, morphologique Les hypothèses de travail concernant les effets de linhibition par TMS de sites déterminés chez chaque sujet grâce à lIRMf sont les suivantes. (1) Effets liés à la morphologie et à la catégorie grammaticale (retard de la production de conjugaison pour les verbes ):uniquement sur l »aire de Broca » et non sur la GMFA. (2) Effets liés à la préférence manuelle et à la latéralisation fonctionnelle du langage :on 1 

oppose les  gauchers standard » (ayant toute la représentation du langage à gauche, sauf la sortie motrice pour lécriture qui dépend du cortex moteur droit) aux gauchers  absolus » ou  miroir » (beaucoup plus rares) :toutes les fonctions du langage sont représentées dans lhémisphère droit, de la même façon que toutes les fonctions du langage sont localisées dans lhémisphère gauche chez les  droitiers absolus » ; on prédit que(2a) Chez les gauchers standard :on obtiendra par TMS inhibitrice un GBE (et éventuellement des effets allographiques) en stimulant la GMFA gauche(dans laquelle seffectue une transformation de lorthographe vers lallographie) alors que la TMS sur la GMFA droite ne produira que des effets allographiques (ralentissement et déformation des lettres) et aucun effet  plus central » (ie GBE voire effets lexico-sémantiques). (2b) Chez les droitiers et les gauchers  absolus » seule la TMS sur respectivement la GMFA gauche etla GMFA droite devrait affecter la production écrite. Les développements ultérieurs de cette thèse concernent (1) la poursuite des travaux en connectivité effective sur les données acquises en IRMf (collaboration : Kader Boulanouar U825, O. Dufor, Johns- Hopkins, Baltimore, MA). (2) Létude de patients porteurs de troubles du langage : (2a) Patients dyslexiques (population dans laquelle des données préliminaires montrent un hypofonctionnement de la GMFA et une organisation fonctionnelle plus complexe et moins focalisée) ; (2b) Patients porteurs de séquelles daphasie vasculaire : étude du rôle des structures prémotrices droites dans la récupération des capacités dexpression écrite. Collaboration envisagée avec la Société Medialexie avec projet de bourse CIFRE pour un doctorant développant des applications logicielles sur tablette graphique. Rôle du co-directeur (C. Soum, Linguiste, Université de Toulouse Le Mirail, Laboratoire OCTOGONE): choix des stimuli linguistiques et conception des tâches psycholinguistiques, aide à lanalyse des performances en expression écrite. Rôle des collaborateurs à lU 825: Pr X de Boissezon et Dr M. Simonetta-Moreau (CHU de Toulouse): rTMS, analyse en IRMf et en connectivité effective ; M. Jucla (Linguiste, post-doctorante) : aide à la mise en place des expérimentations, maîtrise de logiciels dacquisition de tracés sur tablette graphique.   III – PRESENTATION DU LABORATOIRE DACCUEIL  L'unité Inserm UMRS 825 est localisée à lHopital Purpan, très proche des services de Neurologie (Pole Neurosciences du CHU) ; elle compte 17 chercheurs ou enseignants-chercheurs dans le domaine des neurosciences et de la neuroimagerie. Elle comprend 2 équipes. L'équipe de Neuroimagerie fonctionnelle et clinique (P. Celsis) mène des recherches sur les applications de l'imagerie de la connectivité, de l'atrophie et du métabolisme cérébraux.L'équipe Handicaps neurologiques, stratégies thérapeutiques et plasticité cérébrale (J-F Démonet) s'appuie sur les méthodes évoquées plus haut pour explorer cinq axes pathologiques : maladies d'Alzheimer et de Parkinson, dyslexie, accident vasculaire cérébral (AVC), tumeurs gliales, avec un intérêt particulier pour les fonctions motrices, de langage et de mémoire. Par ailleurs, des cadres expérimentaux applicables à plusieurs de ces pathologies sont développés : étude de l'écriture et de ses perturbations, représentations sémantiques de l'action  Références  Querbes O, Aubry F, Pariente J, Lotterie JA, Démonet JF, Duret V, Puel M, Berry I, Fort JC, Celsis P; The Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative. Early diagnosis of Alzheimer's disease using cortical thickness: impact of cognitive reserve. Brain. 2009 May 12. [Epub ahead of print] Péran P, Cardebat D, Cherubini A, Piras F, Luccichenti G, Peppe A, Caltagirone C, Rascol O, DémonetJF, Sabatini U. Object naming and action-verb generation in Parkinson's disease: A fMRI study. Cortex. 2009 Mar 14. Pernet CR, Poline JB,DemonetJF, Rousselet GA. Brain classification reveals the right cerebellum as the best biomarker of dyslexia.BMC Neurosci. 2009 Jun 25;10:67.

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Roux F-E, Dufor O, Giussani C, Wamain Y, Draper L, Longcamp M,DémonetJ-F. The graphemic/motor frontal area (GMFA): Exners area revisited. Annals of Neurology, 2009, 66:537-45 De Boissezon X, Marie N, Castel-Lacanal E, Marque P, Bezy C, Gros H, Lotterie JA, Cardebat D, Puel M,Demonet JF. Good recovery from aphasia is also supported by right basal ganglia: a longitudinal controlled PET study. EJPRM-ESPRM 2008 award winner. Eur J Phys Rehabil Med. 2009 Dec;45(4):547-58.    IV – PROFIL DU DOCTORANT SOUHAITE Bonnes connaissances de base en neurosciences cognitives ou neuropsychologie; ainsi quen traitement de données et statistiques; la connaissance des bases de limagerie fonctionnelle chez lHomme voire une expérience antérieure dans le domaine seront appréciées  VI- CONTACT contacter dès maintenant ( date-limite le 25 juin) Dr Jean-François Démonet, Neurologue et Directeur de Recherche à lINSERM [e-mail] [phone] http://www.u825.toulouse.inserm.fr/ 

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Dossier de candidature à un contrat Doctoral de lAPR 2010-2011  Titre du projet de thèse : Anatomie fonctionnelle de la production écrite chez les sujets droitiers et gauchers : étude par IRM fonctionnelle et Stimulation Magnétique Transcrânienne (TMS)      Co-Directeurde thèse*Co-Directeur de thèse* Nom PrénomDémonet Jean-FrançoisSoum Christiane Etablissement HDR (oui/non)OUI NON ED CLESCOCLESCO Laboratoire INSERMU825 Octogone Tutelles Inserm– Université Toulouse 3Université Toulouse 2 * lun au moins des deux co-directeurs de thèse doit être titulaire de lHDR   Indiquez dans laquelle des deux écoles doctorales vous souhaiteriez que le doctorant soit inscrit :  CLESCO  Souhaitez vous que votre dossier soit expertisé pour un éventuel rattachement à lED Aéronautique et Astronautique ?   NON   Il est fortement conseillé de soumettre en parallèle une demande de co-financement de thèse à la région. Lavez vous fait ?   OUI   Le projet est soumis au : - programme blancOUI - programme thématique  environnement et société »NON 

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Présentation de la thèse(sujet, contexte scientifique, équipes dencadrement, programme de travail, devenir professionnel ) (2 pages maximum)  Le projet se base sur la découverte récente par JF Démonet et collaborateurs (Roux et al., Ann Neurol, 2009) dune zone essentielle à la production de lécriture, la GMFA, localisée dans le cortex prémoteur supérieur et agissant comme interface de lorthographe vers la production du geste graphique ( lallographie » ) ; cette zone prémotrice est bilatérale (alors que la représentation du lmangage est en général unilatérale gauche chez les droitiers et la majorité des gauchers). Visant à élaborer un modèle neuro-fonctionnel de la production écrite ,le travail utilisera lIRM fonctionnelle (IRMf) et la stimulation magnétique transcranienne (TMS) inhibitrice pour tester leffet de linhibition de certains sites corticaux impliqués dans la production écrite déterminés préalablement et chez chaque sujet par IRMf. Des effets psycholinguistiques de niveau lexico-sémantique, orthographique et allographique seront testés. Le travail se focalise particulièrement sur le cas des gaucherschez lesquels lorganisation neuro-fonctionnelle particulière entre les substrats du langage et la sortie motrice pour lécriture devrait permettre de préciser mieux cette organisation fonctionnelle notamment le lieu fonctionnel de la transformation de linformation orthographique abstraite en des commandes motrices (format allographique » de lécriture) Le travail en IRMf (préalable à létude en TMS) comprendra: (1) la détermination de la latéralisation fonctionnelle des fonctions du langage oral(repérage de laire de Broca ) :groupe de droitiers  absolus », de  gauchers standard », de  gauchers absolus » ; (2) la détermination de la localisation de la GMFA chez chaque sujet ; (3) contrastesvisant différents effets psycholinguistiques : (3a)lexico-sémantiques (noms: singulier/pluriel, verbes :infinitif/conjugué); (3b) GBE (ou Graphemic Buffer Effect :effet de longueur indépendant de la nature psycholinguistique des stimuli, du format décriture ainsi quede la tâche :dictée ou épellation orale) Le travail en TMS (répétitive, inhibitrice) guidée chez chaque sujet par neuronavigation dans le volume cérébral du sujet sera effectué sur les sites de laire de Broca et de la GMFA (à droite et à gauche) déterminés par IRMf Un enregistrement de la production écrite sera réalisé sur tablette graphique donnant accès à : (1) temps de réaction et de production, (2) analyse de pauses intra-stimulus (eg racine/suffixe) ; (3) analyse des erreurs de type sémantique, lexical, morphologique Les hypothèses de travail concernant les effets de linhibition par TMS de sites déterminés chez chaque sujet grâce à lIRMf sont les suivantes. (1) Effets liés à la morphologie et à la catégorie grammaticale (retard de la production de conjugaison pour les verbes ):uniquement sur laire de Broca et non sur la GMFA. (2) Effets liésà la préférence manuelle et à la latéralisation fonctionnelle du langage :on oppose les  gauchers standard » (ayant toute la représentation du langage à gauche saufla sortie motrice pour lécriture qui est à droite) aux gauchers  absolus » ou  miroir » (beaucoup plus rares) :toutes les fonctions du langage sont représentées dans lhémisphère droit, de la même façon que toutes les fonctions du langage sont localisées dans lhémisphère gauche chez les  droitiers absolus » ; on prédit que(2a) Chez les gauchers standard :on obtiendra par TMS inhibitrice un GBE (et éventuellement des effets allographiques) en stimulant la GMFA gauche(dans laquelle seffectue une transformation de lorthographe vers lallographie) alors que la TMS sur la GMFA droite ne produira que des effets allographiques (ralentissement et déformation des lettres) et aucun effet  plus central » (ie GBE voire effets lexico-sémantiques). (2b) Chez les droitiers et les gauchers  absolus » seule la TMS sur respectivement la GMFA gauche etla GMFA droite devrait affecter la production écrite Les développements ultérieurs de cette thèse concernent (1) la poursuite des travaux en connectivité effective sur les données acquises en IRMf (collaboration : Kader Boulanouar U825, O. Dufor, Johns- Hopkins, Baltimore, MA). (2) Létude de patients porteurs de troubles du langage : (2a) Patients dyslexiques (population dans laquelle des données préliminaires montrent un hypofonctionnement de la GMFA et une organisation fonctionnelle plus complexe et moins focalisée) ; (2b) Patients porteurs

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de séquelles daphasie vasculaire : étude du rôle des structures prémotrices droites dans la récupération des capacités dexpression écrite Rôle du co-directeur ( C. Soum ) : choix des stimuli linguistiques et conception des tâches psycholinguistiques, aide à lanalyse des performances en expression écrite Rôle des collaborateurs : X de Boissezon et M. Simonetta-Moreau:rTMS, analyse en IRMf et en connectivité effective Débouché pour le doctorant :il existe des développements industriels à ce type de recherche dans le cadre du développement de nouvelles interfaces informatiques pour la communication écrite (tablettes graphiques combinant reconnaissance de caractères et interface multimédia) ; des contacts sont en cours entre lU 825 et une entreprise spécialisée dans le domaine de laide au handicap (réalité augmentée, aide à la rédaction) pour une collaboration et un transfert dexpertise.    

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