Anxiété, Mémoire
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Anxiété, Mémoire et Traitement de l’Information Temporelle Présenté par Vincent Monfort En vue de l'obtention du Diplôme d'Habilitation à Diriger les Recherches Soutenu publiquement le 12 novembre 2019 Mr. Le Professeur M. AUDIFFREN, Université de Poitiers (Examinateur) Mr. Le Professeur B. BOLMONT, Université de Lorraine (Parrain) Mme La Docteure J. COULL, Chargée de recherches, Université de Provence-CNRS (Examinatrice) Mme La Professeure S. DROIT-VOLET, Université de Clermont-Ferrand (Rapporteuse) Mr. Le Professeur L. MAILLARD, Université de Lorraine (Examinateur) Mme La Professeure S. SAMSON, Université de Lille (Rapporteuse) Mr. Le Professeur J. SWENDSEN, Directeur de Recherches, Université de Bordeaux-CNRS (Rapporteur) Mme La Docteure E. THOMAS, Maître de Conférences HDR, Université de Bourgogne (Examinatrice)
Transcript of Anxiété, Mémoire
Anxiété, Mémoire
et Traitement de l’Information Temporelle
Présenté par
Vincent Monfort
En vue de l'obtention du
Diplôme d'Habilitation à Diriger les Recherches
Soutenu publiquement le 12 novembre 2019
Mr. Le Professeur M. AUDIFFREN, Université de Poitiers (Examinateur)
Mr. Le Professeur B. BOLMONT, Université de Lorraine (Parrain)
Mme La Docteure J. COULL, Chargée de recherches, Université de Provence-CNRS
(Examinatrice)
Mme La Professeure S. DROIT-VOLET, Université de Clermont-Ferrand (Rapporteuse)
Mr. Le Professeur L. MAILLARD, Université de Lorraine (Examinateur)
Mme La Professeure S. SAMSON, Université de Lille (Rapporteuse)
Mr. Le Professeur J. SWENDSEN, Directeur de Recherches, Université de Bordeaux-CNRS
(Rapporteur)
Mme La Docteure E. THOMAS, Maître de Conférences HDR, Université de Bourgogne
(Examinatrice)
à Michelle
REMERCIEMENTS
Je tiens particulièrement à remercier les personnes qui ont rendu possible ce travail :
Le Professeur Benoit Bolmont pour avoir dirigé mon mémoire et pour toutes ces années de
collaboration,
Les Professeur(e)s Michel Audiffren, Sylvie Droit-Volet, Séverine Samson et Joel Swendsen
pour le temps consacré à l’évaluation de ce manuscrit et leur présence à ce jury,
Les Docteures Jennifer Coull et Elizabeth Thomas ainsi que le Professeur Raymund Schwann
pour avoir accepté de faire partie de ce jury,
Le Professeur Louis Maillard pour avoir accepté d’être membre de ce jury et pour sa
contribution à la réalisation de plusieurs de mes travaux,
Le Docteur Micha Pfeuty pour nos discussions qui durent depuis 20 ans et pour ton amitié,
Le Docteur Antoine Grosdemange pour ton énergie et ta passion pour les sciences,
Les membres de l’équipe CEMA pour nos échanges et collaborations,
Les étudiants de master Florent Bernardin, Inès Masson, Steffie Collé et Madelyne Klein,
pour leur aide et leur sérieux,
Les patients qui ont accepté de participer à nos recherches.
Je remercie ma famille et mes amis pour leur présence et leur soutien. Je tiens aussi à
remercier mes amis des Dents de la Meurthe de m’aider à garder le rythme.
Et merci à Michelle avec qui le temps passe trop vite.
SOMMAIRE
1ère PARTIE : Curriculum Vitae...................................................................................................... 1
GENERALITES................................................................................................................................. 1
DIPLOMES ET FORMATIONS ............................................................................................................ 1
COMPETENCES & TECHNIQUES EMPLOYEES ................................................................................... 2
STAGES ............................................................................................................................................. 2
ACTIVITES D’ENSEIGNEMENTS ................................................................................................ 2
TABLEAU RECAPITULATIF DES ENSEIGNEMENTS AU TITRE DE L’ANNEE 2017-2018 ...................... 5
RESPONSABILITES SUR LE PLAN PEDAGOGIQUE ............................................................................. 6
SYNTHESE DES RESPONSABILITES SUR LE PLAN PEDAGOGIQUE ..................................................... 7
ACTIVITES D’ADMINISTRATION ................................................................................................ 8
SYNTHESE DES RESPONSABILITES SUR LE PLAN ADMINISTRATIF .................................................... 9
ACTIVITES DE RECHERCHE ....................................................................................................... 9
INTRODUCTION ............................................................................................................................... 9
LISTES DES MASTERS ENCADRES ET THESES CODIRIGEES ............................................................. 11
Encadrement d’étudiants de Master ..................................................................................... 11
Co-direction de thèse ............................................................................................................. 13
PARTICIPATION A DES JURYS ......................................................................................................... 14
ACTIVITES DE VALORISATION ET DE TRANSFERT........................................................................... 15
Diffusion de l’information scientifique .................................................................................. 15
RAYONNEMENT SCIENTIFIQUE ...................................................................................................... 15
Description............................................................................................................................. 15
Synthèse ................................................................................................................................ 16
LISTE COMPLETE DES PUBLICATIONS ET DES COMMUNICATIONS ............................................... 17
PUBLICATIONS INDEXEES DANS DES REVUES INTERNATIONALES A COMITES DE LECTURE ..... 17
PUBLICATIONS INDEXEES DANS DES REVUES NATIONALES A COMITES DE LECTURE .............. 18
COMMUNICATIONS ORALES ..................................................................................................... 18
COMMUNICATION AFFICHEE .................................................................................................... 20
RAPPORTS DE RECHERCHE ........................................................................................................ 22
SYNTHESE DES ACTIVITES DE RECHERCHE ..................................................................................... 23
2ème PARTIE : Mémoire .................................................................................................................... 25
Préambule ...................................................................................................................................... 25
Chapitre 1 – Les mécanismes de traitement de l’information temporelle ..................... 27
1- Problématique ....................................................................................................................... 27
2- Le modèle du temps scalaire ............................................................................................ 35
3- Objectifs principaux ............................................................................................................. 41
4- Cervelet et régulation temporelle d’un comportement moteur (Etude 1) .............. 44
5- Cortex frontal et mémoire de la durée ............................................................................ 47
Cortex préfrontal, encodage et rétention de la durée en mémoire de travail
(Etude 2) ...................................................................................................................................... 47
Un rôle clef du cortex frontal droit dans les mécanismes attentionnels et
mnésiques en jeu lors du traitement de l’information temporelle ? ........................... 53
Asymétrie hémisphérique et mémoire de la durée : apport des potentiels évoqués
chez le sujet sain (Etude 3) ................................................................................................... 53
Le cas DB : une distorsion de la représentation en mémoire de la durée
consécutive à des lésions fronto-insulaires droites (Etude 4a) ....................................... 57
6- Rôle de l’AMS dans les processus temporels de prise de décision et
mécanismes de préparation du mouvement dans le temps (Etude 5) ........................... 60
Considérations méthodologiques sur la technique d’enregistrement iEEG .... 61
Un effet lié aux opérations de catégorisation et de prise de décision
concernant la durée ? ............................................................................................................. 66
Un effet lié au déclenchement de la réponse motrice au bon moment dans le
temps ? ........................................................................................................................................ 68
7- Conclusion générale et perspectives .............................................................................. 69
Projet 1 : Implication des régions frontales droites dans les mécanismes de
traitement de l’information temporelle : une approche neuropsychologique ......... 73
Projet 2 : Rôle de l’aire motrice supplémentaire dans les mécanismes
d’accumulation du temps : évaluation par les potentiels évoqués intracérébraux
chez des patients présentant une épilepsie pharmaco-résistante.............................. 76
Projet 3 : Effets des lésions de l’Aire Motrice Supplémentaire sur les
mécanismes de traitement de l'information temporelle : étude chez des patients
présentant un gliome de bas grade ..................................................................................... 78
Chapitre 2 - Etude des relations émotion et cognition ....................................................... 81
1- Relations entre anxiété et mémoire dans l’AVC ........................................................... 81
2- Théories cognitives de l’anxiété ....................................................................................... 82
3- Procédure d’induction d’un état d’anxiété..................................................................... 88
4- Caractère anxiogène de l’évaluation neuropsychologique ....................................... 90
5- Evaluation de l’anxiété post-AVC : intérêt des échelles d’état d’anxiété pour
l’étude des liens anxiété et cognition ..................................................................................... 92
6- Objectifs principaux ............................................................................................................. 93
7- Contribution de l’anxiété aux performances de mémoire de travail verbale et
visuospatiale en phase aigüe d’un AVC (Etude 6) .............................................................. 94
Comparaison d’un groupe de patients en phase aigüe d’un AVC à des témoins
appariés ........................................................................................................................................ 94
Le cas CB : un pattern spécifique de réactivité anxieuse et d’évolution des
performances de mémoire de travail ....................................................................................... 99
8- Contribution de l’anxiété aux performances de mémoire épisodique verbale en
phase aigüe d’un AVC (Etude 7) ............................................................................................. 101
9- Timing et émotion : Lésion fronto-insulaire droite et distorsion du jugement
temporel liée aux émotions (Etude 4b) ................................................................................. 107
Projet 4 : Imprédictibilité, incertitude et distorsion du jugement temporel : vers une
meilleure compréhension des déterminants de l’anxiété post-AVC ............................ 109
Bibliographie ............................................................................................................................... 112
1
1ère PARTIE : Curriculum Vitae
GENERALITES
Vincent MONFORT
Maître de conférences Né le 25 novembre 1970 à Rouen (76) Nationalité : Française 28 Rue du Chêne 54690 Eulmont Tel. : 06 03 12 32 98 Email : [email protected]
Département STAPS - UFR Sciences Fondamentales et Appliquées - Université de Lorraine
Laboratoire Lorrain de Psychologie et Neurosciences de la dynamique des comportements (2LPN
- EA 7489) - Université de Lorraine
Adresse professionnelle : UFR Sciences Fondamentales et Appliquées, Université de Lorraine, Campus Bridoux, Avenue Général Delestraint 57070 Metz Tel./Fax : 03 72 74 89 54 / 03 72 74 90 16 DIPLOMES ET FORMATIONS 2003- Maître de Conférences à l’Université de Lorraine en Sciences et Techniques des
Activités Physiques et Sportives (section 74)
2002-2003 ½ Poste ATER, Université Charles de Gaulle - Lille 3, UFR de Psychologie
2002-2003 DESS de Psychologie clinique – mention Neuropsychologie et Réhabilitation
cognitive, Université Charles de Gaulle – Lille 3 (mention Assez Bien)
2001-2002 Qualification en 16e et 69e sections
2001-2002 ½ Poste ATER, Département de Psychologie – Université de Rouen
1997-2001 Thèse en Psychologie Cognitive, Université Paris V - René Descartes, soutenue le
25/10/01 (mention Très Honorable, avec les félicitations du jury)
Titre : Etude des mécanismes mnésiques impliqués dans le traitement de
l’information temporelle chez l’homme : une approche comportementale et
électroencéphalographique
Directrice : Viviane Pouthas (DR CNRS)
Financement : Allocation de recherche (MENRT) de 1997 à 2000
Laboratoire : Neurosciences Cognitives et Imagerie Cérébrale (LENA – CNRS UPR
640) – Hôpital de la Pitié-Salpêtrière, Paris VI
2
1998-2001 Vacataire à l’UFR de Psychologie – Université Paris V, René Descartes et à
l’UFR de Psychologie, Sociologie, Sciences de l’Education – Université de
Rouen
1996-1997 DEA de Psychologie Cognitive de l’adulte et de l’enfant – Université Paris V
René Descartes (mention Bien)
1995-1996 Maîtrise de Psychologie Expérimentale - Certificat de Psychophysiologie -
UFR de Psychologie, Sociologie, Sciences de l’Education – Université de
Rouen (mention Bien)
1994-1995 Licence de Psychologie, UFR de Psychologie, Sociologie, Sciences de
l’Education – Université de Rouen (mention Assez Bien)
COMPETENCES & TECHNIQUES EMPLOYEES
Acquisition et traitement de données électrophysiologiques (potentiels évoqués de surface et
intracérébral, conductance cutanée) – Evaluation neuropsychologique – Dispositifs de stimulation
et d’acquisition de données comportementales – Modélisation des générateurs de l’activité
électrique cérébrale
STAGES
2002/2003 « Méthodes d’évaluation en neuropsychologie », effectué dans le cadre du DESS de
Psychologie Clinique – Mention Neuropsychologie et réhabilitation cognitive (Lille 3), au sein du
service de Psychiatrie de l’adulte du Pr. JF. Allilaire de l’Hôpital de la Pitié-Salpêtrière (Paris) ;
maître de stage AM. Ergis – Pr. de Psychologie Cognitive - Neuropsychologie.
1995/1996 « Techniques stéréotaxiques et lésions des noyaux ventraux du thalamus chez le rat
», effectué dans le cadre de la maîtrise de psychologie expérimentale, au sein du laboratoire de
Pharmacologie de la faculté de Médecine de Rouen ; maître de stage J. Lannou – Professeur de
Psychophysiologie.
ACTIVITES D’ENSEIGNEMENTS
Depuis mon recrutement, j’enseigne en moyenne 245 heures (équivalent TD) chaque année.
L’essentiel de mes enseignements est réalisé dans le cadre de la filière STAPS mais je suis
également amené à enseigner dans d’autres formations. Dans la construction de nouveaux
enseignements, mon objectif est d’utiliser de manière croissante les méthodes de pédagogie
active en m’appuyant sur la plateforme pédagogique Arche (pour la diffusion de contenus, la
réalisation de tests, le rendu de documents).
3
En résumé, mes enseignements en tant que MCU portent ou ont porté :
Dans le cadre de la Licence STAPS et/ou du Master STAPS spécialité ARHAPA (Autonomisation Réadaptation du Handicap par les Activités Physiques Adaptées)
Sciences Cognitives appliquées à l’étude du mouvement et des émotions, Statistiques et Méthodologie de la recherche, Psychopédagogie et psychologie de l’enfant, Handicap mental et Activités Physiques Adaptées – Santé (APA-S), Handicap neurologique et APA-S, Vieillissement normal et pathologique et APA-S, Méthodologie d’évaluation de l’efficacité de programme d’APA-S
Dans le cadre du Master Autonomie et Résilience et du DU Santé et Activités Physiques Adaptées
Activités physiques et ses bénéfices sur le plan cognitif et cérébral
Dans le cadre de la licence 2 STAPS, de la licence 3 de Sciences Cognitives et du master 2 STAPS parcours CO-APAS
Apport des neurosciences cognitives à l’étude des mécanismes de traitement de l’information temporelle
Dans le cadre du Master Psychologie, Ergonomie et Ingénierie des Facteurs Humain
Aides technologiques à la réhabilitation neuropsychologique
Dans le cadre du Master Ingénierie électrique, électronique et informatique industrielle - Spécialité Ingénierie des Systèmes Humain-Machine
Les différents types de plans expérimentaux
Dans le cadre de l’UE d'Initiation à la démarche de recherche au sein de deux Instituts de Formation en Soins Infirmiers Lorrains
Réglementation et protection du patient en recherche clinique
Un exemple illustratif d’enseignements se basant sur des méthodes de pédagogie active :
J’utilise ce type d’approche pédagogique dans le cadre de mes enseignements sur le
vieillissement et sur les handicaps neurologiques auprès des étudiants de la licence 3 APA-S
ou de la spécialité ARHAPA du master STAPS. Au cours des travaux dirigés, un travail de
synthèse est réalisé par les étudiants -répartis en sous-groupes thématiques- en s’appuyant
sur une base de données d’articles scientifiques mise à disposition sur Arche. Cette synthèse
doit leur permettre d’identifier les besoins des patients par le biais de connaissances
fondamentales sur leurs troubles fonctionnels, de développer des programmes d’activités
physiques adaptées ciblant ces troubles, de proposer une méthodologie permettant d’évaluer
l’efficacité de ces programmes sur la base des recommandations qu’ils ont pu trouver dans la
4
littérature scientifique. Une réflexion doit également y être menée concernant les contraintes
pour la conduite de tels programmes d’activités physiques adaptées au sein des structures
spécialisées dans la prise en charge de ces publics et ceci en s’appuyant sur leurs expériences
de stage. Ce travail fait l’objet d’une construction d’un diaporama collectif par les étudiants
qui sert de support à une présentation orale et à la discussion au cours d’une table ronde qui
est organisée à la dernière séance de TD. Pour les étudiants du Master 2 ARHAPA, la table
ronde est organisée sur une demi-journée en présence de professionnels de terrain
(Enseignants en APA-S travaillant en centre de rééducation fonctionnelle et/ou
neuropsychologues) pour animer les débats et pour lesquelles je joue le rôle de modérateur.
5
TABLEAU RECAPITULATIF DES ENSEIGNEMENTS AU TITRE DE L’ANNEE 2017-2018
Domaine & Année Enseignements Volume
horaire
L1 STAPS Déterminants psychologiques liés à l'activité physique
4h CM
L2 STAPS Bases en neurosciences du mouvement 6h CM
Connaissances des publics (1) – Pathologies neurodéveloppementales
9h CM – 7h TD
L3 STAPS Connaissances scientifiques transversales liée à l'intervention
12h CM
Connaissances des publics (3) – Pathologies neurologiques
7h CM – 7h TD
Connaissances des publics (4) – Troubles neurovisuels
5h CM
Connaissances des publics (6) – Vieillissement normal et pathologique
10h CM – 10 h TD
Initiation et méthodologie de la recherche 6h CM – 4hTD
Méthodologie d'intervention et suivi de stage / Projet pro
16h TD
Méthodologie de la recherche 4h CM – 16h TD – 9h TP
Adaptations à l'exercice, pathologie et dopage
4h CM
Méthodologie d'évaluation en APA-S 3h CM
M1 STAPS Autonomisation et réadaptation du handicap par les activités physiques adaptées
Programme d’APA et évaluation des bénéfices et méthodologie d’intervention en APA
5h CM – 8h TD
Handicap physique d'origine traumatique et non traumatique
4h CM
M2 STAPS Autonomisation et réadaptation du handicap par les activités physiques adaptées
Handicaps d'origine neurologique et leur prise en charge
1h CM – 7h TD
APA, prise en charge dans le vieillissement normal et pathologique
7h TP
6
M2 Autonomie et Résilience A3R
Maintien de l'Autonomie, Programme de Stimulation Cognitive
4h CM
M2 Psychologie, ergonomie & ingénierie des facteurs humains
Aides technologiques à la réhabilitation neuropsychologique des fonctions cognitives
7h CM
M2-Ingénierie des Systèmes Humain-Machine
Plans d’expérience 4h CM
DU Santé & APA Effets de l’exercice sur le fonctionnement cognitif et cérébral
2h CM
IFSI Croix Rouge L2 Réglementation et protection du patient en recherche clinique
2h CM – 6h TD
Total des heures (équivalent TD) 247h
RESPONSABILITES SUR LE PLAN PEDAGOGIQUE
Au moment de mon recrutement en 2003, la filière STAPS à l’Université de Paul Verlaine de
Metz était composée d’un seul maître de conférences et de deux professeurs agrégés et ne
comprenait qu’une seule spécialité de licence : Education et Motricité. Le dossier
d’habilitation de la mention STAPS pour le quadriennal 2005-2008 était donc particulièrement
important puisqu’il s’agissait du passage au LMD et que nous déposions une demande pour
deux nouvelles spécialités de licence : ‘Activités Physiques Adaptées’ et ‘Animation,
Encadrement et Formation’. J’ai été le responsable de la Licence spécialité « Activités
Physiques Adaptées – Santé » du Département STAPS de Metz (Université de Lorraine) à son
ouverture en 2005 et jusqu’en septembre 2014. A ce titre, j’ai donc activement participé à la
conception, à la rédaction des dossiers d’habilitation et au développement de cette spécialité
de la licence STAPS à Metz, pour les différents quadriennaux concernés. Sur cette période, j’ai
assuré la gestion sur le plan pédagogique et le suivi et l’évaluation des stages étudiants de la
spécialité APA-S. J’ai participé également aux étapes d’auto-évaluation de cette licence.
En septembre 2013, le master STAPS a été créé au sein de l’Université de Lorraine. Jusqu’en
septembre 2018, il était porté à la fois par les membres du département STAPS de Metz et de
l’UFR STAPS de Nancy. J’étais responsable du parcours « Réadaptation des handicaps
neurologiques, traumatiques et du vieillissement par les Activités Physiques Adaptées » -
Spécialité ARHAPA, pour le M1 STAPS de l’Université de Lorraine en 2013-2014. J’étais
responsable du M2 de la Spécialité « Autonomisation, Réadaptation du Handicap par les
Activités Physiques Adaptées » (ARHAPA) au sein de ce master de 2014 à 2018. J’ai activement
participé à la conception (rédaction du dossier d’habilitation), l’élaboration pédagogique, la
7
gestion et à l’évaluation de la spécialité ARHAPA. De 2013 à 2018, j’ai été responsable du suivi
et de l’évaluation des stages M1 et M2 des étudiants de la spécialité ARHAPA. J’ai activement
participé à la conception et l’élaboration pédagogique du parcours Conception et Organisation
des Activités Physiques Adaptées (COAPAS) du Master STAPS APA-S pour le contrat en cours
depuis septembre 2018. Dans ce master, je suis responsable de l’année de M2 du parcours
COAPAS. En interaction avec différents professionnels de l’APA-S de la région, j’ai mis en place
différents dispositifs d’évaluation des stages des étudiants de L3 APA-S (2005-2014) et de la
spécialité ARHAPA du M1 et du M2 STAPS (2014-2018) et du parcours COAPAS du M1 et M2
STAPS APAS 2018-2019 (grilles d’évaluation du stagiaire, objectifs et contenus des rapports de
stages et grilles de corrections des rapports de stage à destination des maîtres de stage).
Depuis la création du master STAPS de l’Université de Lorraine en septembre 2013, je suis
membre du comité de sélection du master, de la commission de validation d’acquis et des
études et du jury de master 1 et de master 2. J’ai participé aux conseils de perfectionnement
de la spécialité ARHAPA du master STAPS et de licence APA-S de la spécialité APA-S de la
licence STAPS.
Depuis mon recrutement en 2003, j’ai assuré la responsabilité de nombreuses unités
d’enseignements de licence et du master STAPS. Je participe chaque année à des salons,
forums d’orientation et/ou journées portes ouvertes en Lorraine pour assurer la promotion
de nos filières. J’ai été membre du groupe de travail « Approche par compétences » de la
licence STAPS de l’Université de Lorraine en 2015-2016.
Depuis la création du master STAPS de l’Université de Lorraine en septembre 2013, je suis
membre du comité de sélection du master, de la commission de validation d’acquis et des
études et du jury de master 1 et de master 2. J’ai participé aux conseils de perfectionnement
de la spécialité ARHAPA du master STAPS et de licence APA-S de la licence STAPS.
J’ai participé aux réunions de mise en place du master « Autonomie et Résilience » et je suis
responsable de l’unité d’enseignement « Maintien de l'Autonomie, Programme de
Stimulation Cognitive » et membre du jury de ce master.
Suite à la sollicitation du Professeur B. Chenuel (PU-PH en médecine du sport), j’ai participé à
la conception du Diplôme Universitaire « Santé et Activité Physique Adaptée » de la faculté de
médecine de Nancy.
SYNTHESE DES RESPONSABILITES SUR LE PLAN PEDAGOGIQUE
2003-2005 Présidence de jury de DEUG 2 STAPS – Université de Metz
2004-2005 Membre de la commission pédagogie de l’UFR SciFA, Université de Metz
2005-2014 Responsable de la licence Activités Physiques Adaptées – Santé (APA-S) –
Département STAPS, Université de Metz
8
Création et mise en place de la licence APA-S du département STAPS de Metz - Rédaction des
dossiers d’habilitation de cette spécialité pour les 3 quadriennaux – Auto-évaluation de la
spécialité - Gestion du fonctionnement sur le plan pédagogique (réunions de pré-rentrée,
supervision de l’emploi du temps en lien avec la scolarité, information et suivi des MCC) - Suivi
et évaluation des stages de la spécialité
2013-2014 Responsable M1 du parcours « Réadaptation des handicaps neurologiques,
traumatiques et du vieillissement par les Activités Physiques Adaptées » de la
spécialité ARHAPA du master STAPS - Université de Lorraine
2014-2018 Responsable M2 de la Spécialité ARHAPA du master STAPS - Université de
Lorraine
Conception, rédaction du dossier d’habilitation et mise en place du parcours « Réadaptation
des handicaps neurologiques, traumatiques et du vieillissement par les Activités Physiques
Adaptées » - Gestion du M2 spécialité ARHAPA sur le plan pédagogique (réunions de pré-
rentrée, supervision de l’emploi du temps en lien avec la scolarité, information et suivi des
MCC, organisation des sessions d’examens), suivi et évaluation des stages (M1 et M2) de la
spécialité ARHAPA – Auto-évaluation de la spécialité
2015-2016 Membre du groupe de travail « Approche par compétences » de la licence
STAPS de l’Université de Lorraine
2017-2018 Participation à la conception du Diplôme Universitaire « Santé et Activité
Physique Adaptée » de la faculté de médecine de Nancy
2018-2019 Responsable M2 du parcours COAPAS du master STAPS APA-S
Participation à la conception du Master STAPS APA-S de l’université de Lorraine pour le contrat
en cours - Gestion du fonctionnement sur le plan pédagogique des M2 COAPAS (réunions de
pré-rentrée, supervision et coordination de l’emploi du temps en lien avec la scolarité et la
directrice des études, information et suivi des MCC du parcours, mise en stage, organisation
des sessions d’examens)
ACTIVITES D’ADMINISTRATION
Au moment de mon recrutement, la filière STAPS à l’Université de Paul Verlaine de Metz ne
disposait que d’un demi-poste de secrétariat dédié à la gestion des emplois du temps. J’ai
donc assuré de 2004 à 2010 une partie de la gestion du budget du département STAPS, ce qui
incluait la rédaction de la plupart des demandes de subventions et des appels d’offre, ainsi
que la gestion des comptes. En lien avec cette mission et sur cette même période, j’ai été
membre de la commission des moyens de l’UFR SciFA.
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SYNTHESE DES RESPONSABILITES SUR LE PLAN ADMINISTRATIF
2003-2004 Membre du conseil des sports de l’Université de Metz
2004-2010 Membre de la commission des moyens de l'UFR SciFA
2004-2010 Gestion financière du département STAPS
2015-2016 Membre élu du Collégium Santé de l’Université de Lorraine
ACTIVITES DE RECHERCHE
INTRODUCTION Au cours d’une maîtrise de psychologie expérimentale, j’ai réalisé sous la direction de Jean
Caston (PU, laboratoire de Neurobiologie de l’apprentissage - EA 1780) une première étude
qui portait sur le rôle du cortex cérébelleux dans la régulation temporelle d’un comportement
moteur, par le biais d’un modèle de souris mutantes Lurcher (1 publication en 1998). J’ai
souhaité poursuivre ensuite mon travail sur cette thématique des mécanismes et des bases
neurales de la perception du temps chez l’homme (3 publications en 2000, 2003 et 2005).
Dans le cadre du DEA et du doctorat, j’ai pu rejoindre l’équipe de Viviane Pouthas (DR, LENA
UPR 640 - CNRS) et focaliser mes activités sur le rôle des lobes frontaux dans les étapes
mnésiques de traitement de la durée, au moyen des potentiels évoqués chez le sujet sain.
J’ai été recruté en septembre 2003 au sein du département STAPS de l’Université de Metz, en
tant que MCU. A cette date, il n’y avait qu’un enseignant-chercheur (Benoit Bolmont, MCU)
et une seule spécialité de licence au département. Une autre collègue ayant également été
recrutée en septembre 2003, nous avons pu former une équipe de recherche intitulée
« Emotion-Action », dont le responsable était Benoit Bolmont ; cette équipe était rattachée
administrativement au Laboratoire d’Ingénierie Moléculaire et Biochimie Pharmacologique
(LIMBP - EA 3940). Pour contribuer au développement de cette nouvelle équipe de recherche,
j’ai été amené à me convertir sur le plan thématique en mettant en place des travaux portant
sur la question des relations entre anxiété et performances cognitives. J’ai donc interrompu
mes activités de recherches sur la perception du temps jusqu’en 2011. Cette conversion a pris
un temps important pour porter ses fruits dans un contexte où les charges pédagogiques et
administratives étaient fortes et en l’absence, de 2003 à 2007, d’étudiants de master ou de
doctorat pour contribuer à faire avancer ces travaux. L'élaboration des différents projets, leur
mise en place, la constitution de dossiers de demande d’avis au Comité de Protection des
Personnes, le temps nécessaire au recueil des données dans un contexte clinique ou en
environnement extrême ont contraint également mon activité de recherche (absence de
publications indexées entre 2007 et 2012). J’ai initié ces recherches en participant à un projet
qui portait sur l’étude des effets du trait d’anxiété sur les performances de temps de réaction
de choix dans le cadre de la thèse de Jean Philippe Hainaut (actuellement MCU dans l’équipe
« émotion-action ») dirigée par Benoit Bolmont (une publication en 2006). En 2007, en tant
10
que co-investigateur et en collaboration avec Benoit Bolmont (porteur de projet), Jean
Philippe Hainaut, Cécile Langlet (MCU équipe « émotion-action ») et le Centre National
D’Etudes Spatiales (CNES), nous avons mis en place un projet dont l’objet était d’étudier
l’influence de la micropesanteur, de la personnalité, des états d’humeurs et d’anxiété sur les
performances cognitives (perception, attention, mémoire de travail et fonctions exécutives)
dans le contexte de vols paraboliques. Ces travaux ont permis l’obtention de plusieurs contrats
nationaux avec le CNES et de subventions régionales ; ils ont fait l’objet de trois publications
en 2014, 2017 et 2018 et de quatre rapports de recherche à destination du CNES. En janvier
2009 (quadriennal 2009-2012), l’équipe « émotion – action » a rejoint le Laboratoire
d’Automatique humaine et de Sciences Comportementales (LASC – EA 3967) dirigé par le Pr.
Guy Bourhis. Le LASC regroupait seize enseignants-chercheurs et comprenait quatre grands
axes de recherche, dont un concernait l’étude des relations Emotion-Action. En 2012, par le
rapprochement de l’ensemble des membres du LASC avec des enseignants-chercheurs du
Laboratoire Interfaces, Capteurs et Microélectronique (LICM, EA 1776) et du Laboratoire
d’Informatique Théorique et Appliquée (LITA, EA 3097), le Laboratoire de Conception,
d’Optimisation et de Modélisation des Systèmes (LCOMS – EA 7306) a pu être créé. Dans de
ce laboratoire dirigé par le Pr. Imed Kacem, l’équipe « Emotion Action » était intégrée au sein
du Département SCAIM (Stimulation Cognitive, Automatique Humaine et Interaction Humain-
Machine). Au sein de cette équipe, une collaboration avec Guy Bourhis dans le cadre d’une
étude portant sur l’évaluation de la charge cognitive associée à l’utilisation d’un fauteuil
déictique a donné lieu a une publication en 2014. J’ai été membre du conseil du LCOMS de
2012 à 2017. Du fait de convergences importantes en termes de thématiques, de
méthodologies et de domaines de recherche, les membres de notre équipe ont rejoint des
collègues du laboratoire InterPsy (EA 4432) pour créer en janvier 2018 le Laboratoire Lorrain
de Psychologie et Neurosciences de la dynamique des comportements (2LPN - EA 7489) dirigé
par le Pr Jérome Dinet.
L’ouverture du master STAPS en Lorraine date de septembre 2013 et le recrutement
d’étudiants STAPS (master ou doctorat) sur mes projets de recherche a donc été compliqué
jusqu’à cette date. Pour pallier à cette situation et me permettre d’avancer dans mes activités,
j’ai sollicité mes collègues du département de Psychologie de Nancy pour proposer des sujets
de recherche aux étudiants en master ou en doctorat au sein de ce département. J’ai encadré
à ce jour 33 mémoires de master 2 ou de master 1 à l’université de Lorraine ou dans d’autres
universités. En 2010, j’ai co-encadré avec Anne-Marie Toniolo (PU, Laboratoire InterPsy EA
4432) une thèse financée par un contrat doctoral qui portait sur les relations anxiété et
mémoire auprès de patients ayant été victimes d’un accident vasculaire cérébral et pour
laquelle l’étudiant, Mr Antoine Grosdemange, a été lauréat d’un prix de thèse de l’Université
de Lorraine en 2015. Ce travail a été réalisé en collaboration avec les Pr Xavier Ducrocq et
Sébastien Richard, neurologues au service de Neurologie du CHU de Nancy et a été l’objet de
deux publications (un 3e article est en cours de soumission). Du fait des relations tissées au
sein de ce service à l’occasion de cette thèse, j’ai pu étendre mes collaborations et développer
des projets en lien avec mes problématiques initiales de recherche sur les mécanismes de
11
traitement de l’information temporelle. Une première étude initiée en 2011 a été réalisée en
collaboration avec Micha Pfeuty (MCU INCIA UMR 5287 Université de Bordeaux) et l’équipe
dirigée par Louis Maillard (PU-PH Neurologue CRAN UMR 7039 Université de Lorraine)
concernant l’étude des corrélats électrophysiologiques de la perception du temps par le biais
d’enregistrements EEG intracérébraux chez des patients présentant une épilepsie pharmaco-
résistante. Cette étude a fait l’objet de deux publications (une autre est en cours de
soumission). Un autre projet impliquant les mêmes chercheurs ainsi que Jennifer Coull (CR -
CNRS LNC UMR 7291, Aix-Marseille Université) est en cours actuellement ; il porte sur la
contribution de l’aire motrice supplémentaire dans les mécanismes d’accumulation de
l’information temporelle par le biais de l’EEG intracérébral. En parallèle, je mène actuellement
un projet en collaboration avec Micha Pfeuty et Fabien Rech (MCU-PH Neurochirurgien, CRAN
UMR 7039 Université de Lorraine) dont l’objet est de déterminer le rôle de l’aire motrice
supplémentaire, du cortex frontal inférieur, des faisceaux frontal oblique et fronto-striatal
dans le traitement de l’information temporelle et l’inhibition motrice par le biais d’évaluations
neuropsychologiques pré ét postopératoires chez des patients présentant un gliome de bas
grade.
En somme, le contexte spécifique dans lequel j’ai exercé mes activités de recherche explique
le fait qu’il n’y ait pas toujours eu de continuité directe d’un projet à l’autre. Toutefois, deux
axes principaux (axe 1 : bases neurales de la perception du temps - axe 2 : liens entre anxiété
et performances cognitives) se dégagent de ces activités et orientent aujourd’hui certaines
de mes questions vers des projets se situant à l’articulation entre ces deux axes (par ex :
Projet 4 - Imprédictibilité, incertitude et distorsion du jugement temporel : vers une
meilleure compréhension des déterminants de l’anxiété post-AVC).
LISTES DES MASTERS ENCADRES ET THESES CODIRIGEES
Encadrement d’étudiants de Master
M2 STAPS spécialité COAPAS Université de Lorraine
Thème Année Etudiants 1- Effet aigu d’une séance d’ergocycle sur la coordination de tâches cognitives dans la maladie de Parkinson : une étude de cas 2- Effet aigu d’une séance d’activité physique aérobie sur le contrôle cognitif à la phase chronique d’un accident vasculaire cérébral : une étude de cas
2018-2019 2018-2019
Oden V Drouilly L
12
M2 STAPS spécialité ARHAPA Université de Lorraine
Thème Année Etudiants 3-Effet aigu d’une séance d’activité physique sur les mécanismes de contrôle inhibiteur du sujet âgé 4-Impact d’un programme d’activités physiques aérobies sur le timing moteur et perceptif dans la maladie de Parkinson 5-Impact d’un programme d’activités physiques de type aérobie sur le timing moteur et perceptif dans la maladie de Parkinson 6-Effet d’un programme d’activités physiques adaptées sur l’anxiété et la mémoire de travail à la phase chronique d’un accident vasculaire cérébral 7-Effet d’un programme d’activités physiques adaptées sur l’anxiété et la mémoire de travail dans la maladie d’Alzheimer : une étude de cas 8-Activités physiques, Emotions, Mémoire et Fonctions exécutives au cours du vieillissement normal
2017-2018 2015-2016 2014-2015
Ikafolau C Barbe K Cala F Deratte V Snobeck P Girard H
M2 national de Neuropsychologie, Universités de Grenoble, Lyon et Toulouse
Thème Année Etudiants 9-Aire Motrice Supplémentaire et régulation temporelle d’un comportement moteur : une étude en EEG intracrânien chez des patients présentant une épilepsie pharmaco-résistante 10-Anxiété, cortex insulaire et mémoire de travail à la phase aigüe d’un AVC : deux études de cas
2012-2013 2009-2010
Klein M Grosdemange A
M2 de Psychologie Clinique mention Neuropsychologie, Université de Lille 3
Thème Année Etudiants 11-Implication du cortex frontal inférieur dans les mécanismes de traitement de l’information temporelle : une étude lésionnelle chez des patients épileptiques 12-Anxiété et fonctions exécutives : une étude longitudinale chez des patients victimes d’un accident vasculaire cérébral 13-Cortex et traitement de l’information temporelle : une étude en stéréo-électroencéphalographie chez des patients épileptiques pharmaco-résistants 14-Influence de l’état d’anxiété sur la mémoire de travail verbale et visuospatiale aux phases aigue et chronique d’un accident vasculaire cérébral 15-Anxiété et performances de mémoire de travail en phase aiguë d’un AVC : deux études de cas 16-Anxiété, mémoire de travail et maladie de Parkinson 17-Effets d’une situation anxiogène sur les performances de mémoire de travail verbale et visuospatiale : étude de cas d’une patiente AVC en phase aiguë
2014-2015 2013-2014 2011-2012 2008-2009 2007-2008
Masson I Bédée M Collé S Bonel E Grosdemange A Grandclaude C Bernardin F
13
M1 STAPS spécialité ARHAPA Université de Lorraine
Thème Année Etudiants 18-Impact d’un programme de marche rythmée sur les performances de timing explicite et implicite du sujet âgé 19-Effet aigu d’une séance d’activité physique sur la coordination de tâches dans la maladie de Parkinson 20-Impact d’un programme d’activités physiques aérobies sur la cognition et la dépression du sujet âgé 21-Impact d’un programme d’activités physiques de type aérobie sur les troubles du traitement de l’information temporelle dans la maladie de Parkinson 22-Effet d’un programme d’activités physiques aérobies sur les relations anxiété et mémoire de travail à la phase chronique d’un accident vasculaire cérébral 23-Impact d’un programme d’activités physiques de type aérobie sur le timing moteur et perceptif dans la maladie de Parkinson 24-Effet d’un programme d’activités physiques adaptées sur l’anxiété et la mémoire de travail à la phase chronique d’un accident vasculaire cérébral 25-Effet d’un programme d’activités physiques adaptées sur l’anxiété et la mémoire de travail dans la maladie d’Alzheimer 26-Impact de l’activité physique sur la mémoire et l’anxiété chez les séniors autonomes
2017-2018 2016-2017 2014-2015 2013-2014
Drouilly L Oden V Ikafolau C Ferraina L Baumann MH Cala F Deratte V Snobeck P Girard H
M1 de Psychologie Université de Lorraine
Thème Année Etudiants 27-Influence de l’anxiété sur la qualité de vie post-AVC 28-Effets des lésions de l’Aire Motrice Supplémentaire sur les mécanismes de traitement de l’information temporelle: Deux études de cas 29-Anxiété, mémoire épisodique et mémoire de travail en phase aiguë de l'AVC 30-Etude des relations AVC, Anxiété et mémoire de travail 31-Relations anxiété et mémoire de travail : comparaison de patients ayant été victimes d’un AVC avec un groupe de sujets âgés sains. 32-Relations entre anxiété et mémoire de travail chez un patient en phase aiguë d’un AVC sylvien 33-Etude de cas : relations anxiété et mémoire de travail en phase aiguë d’un AVC sylvien
2017-2018 2016-2017 2013-2014 2012-2013 2011-2012 2010-2011
Dorion M Mathieu E Masson I Bédée M Patien C Collé S Bonel E
Co-direction de thèse
Grosdemange A., Doctorat de l’Université de Lorraine (2010-2014)
Titre de la thèse : Influence de l’anxiété sur la mémoire de travail et la mémoire épisodique
de patients victimes d’un accident vasculaire cérébral sans déficits cognitifs sévères
(soutenue le 11 décembre 2014)
14
Membres du jury : J. Swendsen (DR CNRS, rapporteur), S. Samson (PU, rapporteur), O.
Godefroy (PU-PH, président de jury), X. Ducrocq (PU-PH, examinateur), AM. Toniolo (PU,
directrice de thèse) et V. Monfort (MCU, co-directeur de thèse)
Laboratoires d’accueil : LCOMS (EA 7306) et Interpsy (EA 4432)
Collaborations : Ducrocq X. (PU-PH) & Richard S. (PU-PH) Service de Neurologie du CHU de
Nancy
Financement : Contrat doctoral avec Monitorat d’Enseignement (2010-2013) puis ATER à
temps plein (2013-2014)
Distinctions :
Lauréat d’un prix de thèse de l’Université de Lorraine en 2015 (montant : 1200€)
Lauréat de la bourse Société Française Neuro-Vasculaire – France AVC en 2009 (montant : 10 000€)
Situation actuelle de l’étudiant :
Qualifié aux fonctions de Maître de Conférences en 16e section (janvier 2015)
Neuropsychologue au CHRU de Nancy depuis septembre 2015
4ème année de médecine en septembre 2019
PARTICIPATION A DES JURYS
Jurys de Master 1 & 2
Master 1 Département de psychologie, Nancy, Université de Lorraine
Master 1 Département et UFR STAPS, Metz et Nancy, Université de Lorraine
Master 2 Département et UFR STAPS, Metz et Nancy, Université de Lorraine (en tant que
président de jury)
Master 2 Autonomie & Résilience A3R, Metz, Université de Lorraine
Membre de jury de thèse (en tant qu’examinateur)
Collado A : « Caractéristiques dispositionnelles et situationnelles et adaptation à un contexte
de micropesanteur : étude réalisée en situation de vols paraboliques »
Thèse soutenue le 4 décembre 2014 à l’Université de Lorraine
Leishman F : « Conception de fonctionnalités d’assistance robotisée à la mobilité sous
contraintes d’acceptabilité et d’adaptabilité »
Thèse soutenue le 15 mars 2012 à l’Université de Lorraine
15
ACTIVITES DE VALORISATION ET DE TRANSFERT
Diffusion de l’information scientifique
Séminaire : "Régulation temporelle d'un comportement moteur et Aire Motrice
Supplémentaire : apport des potentiels évoqués intracérébraux" Décembre 2018 – Réseau IT-
Neuro, Nancy.
Conférence : « Une horloge dans le cerveau » Mars 2018 – Semaine du Cerveau en Lorraine,
Luneville.
Séminaire auprès de l’association NeuropsyLOR (Décembre 2012 – CHU de Nancy) : « Apport
des indices neurovégétatifs en neuropsychologie »
Conférence : « Activités physiques et vieillissement : quel intérêt sur le plan cognitif et
cérébral ? » Mars 2012 - Journée de Promotion de la santé par les Activités Physiques
Adaptées de la Fédération des Séniors de Moselle, Rombas.
Film « Profession Chercheur » Episode 10 réalisé et produit par l’Université Paul Verlaine de
Metz en 2011 autour du projet de recherche ETAP 0G
Animation d’un atelier : « Apport des indices neurovégétatifs en neuropsychologie » Mai 2010
- 34e Journées de Printemps de la Société de Neuropsychologie de Langue Française, Lille.
Séminaire auprès du groupe Lorrain des psychologues spécialisés en neuropsychologie
(Janvier 2007 – CHU de Nancy) : « Influence de l’état et du trait d’anxiété sur les performances
de temps de réaction »
RAYONNEMENT SCIENTIFIQUE
Description
Je suis sollicité régulièrement pour des expertises d’articles dans des revues internationales
ou nationales. J’ai été invité à plusieurs séminaires de laboratoires, un atelier de formation de
la Société de Neuropsychologie de Langue Française et une conférence nationale. La
reconnaissance de nos travaux nous a permis d’obtenir des subventions régionales
(investigateur principal ou co-investigateur), de la Société Française NeuroVasculaire
(investigateur principal) et du Centre National d’Etudes Spatiales (co-investigateur).
Plusieurs collaborations au plan régional et national peuvent témoigner également de ce
rayonnement. Des échanges ont récemment eu lieu avec le Pr. Annyrudh Patel (Professor,
Dept. of Psychology, Tufts University Medford, USA - Senior Fellow, Canadian Institute for
Advanced Research) concernant la mise en place d’une étude ancillaire ayant pour but de
tester les effets d’une résection de l’aire motrice supplémentaire sur la perception du rythme
en lien avec les émotions et ce dans le cadre du projet 3 décrit dans le bilan scientifique.
16
Synthèse
Expertise
Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry ; International Journal of Stroke ; Neurocase ; Gériatrie et Psychologie, Neuropsychiatrie du Vieillissement
Collaborations en cours
Micha Pfeuty, Maître de conférences, Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d'Aquitaine
(UMR 5287)
Maillard Louis, PU-PH, Neurologue, Service de Neurologie, CHU de Nancy
Fabien Rech, PH, Neurochirurgien, Service de Neurochirurgie, CHU de Nancy
Sébastien Richard, PU-PH, Neurologue, Service de Neurologie, CHU de Nancy
Jennifer Coull, Chargé de recherche CNRS - HDR, Laboratoire de neurosciences cognitives - UMR 7291
– Université d’Aix-Marseille
Contrats et subventions de recherche
* En tant que co-investigateur
Thème : Influence des états d’anxiété, d’humeurs sur des performances de temps de réaction simple
et complexe dans les modalités visuelle, auditive et tactile en situation de microgravité
Partenaire et financeur : Centre National d’Etudes Spatiales
Montants :
14500 Euros TTC 2007 19200 Euros TTC 2008 18500 Euros TTC 2009 51200 Euros TTC 2010
Financeur : Conseil Régional de Lorraine
Montants :
2 500 Euros TTC 2007 7 500 Euros TTC 2008 10 500 Euros TTC 2009 10 500 Euros TTC 2010
Financeur : Conseil Scientifique – Université Paul Verlaine- Metz
Montant :
7 000 Euros TTC 2007
17
* En tant qu’investigateur principal
Thème : Impact de l’anxiété sur les performances de mémoire de travail à la phase aigüe d’un accident vasculaire cérébral
Partenaire : Service de Neurologie – Unité Neurovasculaire CHU de Nancy
Financeur : Comité de coordination et d’orientation scientifique lorrain
Montant :
7500 euros TTC 2009
Financeur : Société Française NeuroVasculaire
Montant :
10000 euros TTC 2010
LISTE COMPLETE DES PUBLICATIONS ET DES COMMUNICATIONS
ᵻ Corresponding Author
* Authors contributed equally to this work
Les noms des étudiants encadrés ont été surlignés
PUBLICATIONS INDEXEES DANS DES REVUES INTERNATIONALES A COMITES DE LECTURE
Pfeuty M*, Monfort Vᵻ*, Klein M, Krieg J, Collé S, Colnat-Coulbois S, Brissart H, Maillard L.
(2019) Role of the supplementary motor area during reproduction of supra-second time
intervals: An intracerebral EEG study. Neuroimage, (sous presse)
10.1016/j.neuroimage.2019.01.047
Collado A, Hainaut JP, Monfort V, Bolmont B. (2018) Sensation Seeking and Adaptation in
Parabonauts. Front Psychol. 9:296. doi: 10.3389/fpsyg.2018.00296.
Collado A, Langlet C, Tzanova T, Hainaut JP, Monfort V, Bolmont B. (2017) Affective states and
adaptation to parabolic flights. Acta Astronautica, 134:98-105.
doi.org/10.1016/j.actaastro.2017.01.043
Grosdemange A, Monfort Vᵻ, Richard S, Toniolo AM, Ducrocq X, Bolmont B. (2015) Impact of
anxiety on verbal and visuospatial working memory in acute stroke patients without severe
cognitive impairment. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 86(5):513-9. doi: 10.1136/jnnp-2014-
308232.
Monfort V*, Pfeuty M*, Klein M, Collé S, Brissart H, Jonas J, Maillard L (2014) Distortion of
time interval reproduction in an epileptic patient with a focal lesion in the right anterior
insular/inferior frontal cortices. Neuropsychologia, 64C:184-194. doi:
10.1016/j.neuropsychologia.2014.09.004.
18
Collado A, Monfort V, Hainaut JP, Rosnet E, Bolmont B. (2014) Personality traits of people
attracted by parabolic flight. Aviat Space Environ Med, 85, 55-9.
Leishman F, Monfort V, Horn O, Bourhis G. (2014) Driving Assistance by Deictic Control for a
Smart Wheelchair: the Assessment Issue. IEEE Transaction on SMC, Part A, 44, 66-77.
Monfort V, Bernardin F, Grosdemange A, Ducrocq X, Mathieu P, Bolmont B. (2013) Paradoxical
state anxiety and working memory in a patient with acute stroke. Cogn Behav Neurol, 26(4),
195-207. doi: 10.1097/WNN.0000000000000010.
Hainaut JP, Monfort V, Bolmont B. (2006) Trait-anxiety dependence of movement time
performance in a bimodal choice task in subjects exposed to moderate anxiogenic conditions.
Neuroscience Letters, 409(3):196-199.
Monfort V, Pouthas V. (2003) Effects of working memory demands on frontal slow waves in
time-interval reproduction task. Neuroscience Letters, 343, 195-199.
Monfort V, Ragot R, & Pouthas V. (2000) Role of frontal cortex in memory for duration: an
event-related potentials study in humans. Neuroscience Letters, 286, 91-94.
Monfort V, Chapillon P, Mellier D, Lalonde R, Caston J. (1998) Timed active avoidance learning
in lurcher mutant mice. Behavioural Brain Research, 91, 165-172.
PUBLICATIONS INDEXEES DANS DES REVUES NATIONALES A COMITES DE LECTURE
Monfort V, Pouthas V. (2005) Interruption dans la reproduction d’une durée : effet sur la
précision du jugement temporel. Année Psychologique, 105, 209-224.
COMMUNICATIONS ORALES ǂ avec actes
Conférences internationales
ǂGrosdemange A, Monfort V, Toniolo, AM, Richard S, Ducrocq X, Hugueville L, Bolmont B.
Influence of anxiety on working memory and episodic memory in stroke patients without
severe cognitive deficits. 19th Conference of the European Society for Cognitive Psychology
(ESCOP), Paphos, Cyprus, 2015.
ǂLeishman F, Monfort V, Horn O, Bourhis G. Assessment of the human-machine association
on a smart wheelchair. AAATE2011, 11th European AAATE conference, Maastricht, The
Netherlands, 2011.
19
Grosdemange A, Ducrocq X, Bolmont B, Monfort V. Impact of anxiety on working memory
performances in acute stroke patients: two case reports. 3rd Consortium of European Research
on Emotion, Lille, 2010.
ǂPouthas V, Monfort V. Role of frontal cortex in time perception: an ERP study in humans.
Evoked Potential International Conference XIII, Paris, 2001.
ǂMonfort V, Pouthas V. « Working memory for duration: an ERP study in humans ». XII
Congress of the European Society for Cognitive Psychology, Edimbourg, Scotland, 2001.
ǂMonfort V, Pouthas V. « Memory for duration: An ERP study » - IX Congress of the European
Society for Cognitive Psychology, Jerusalem, Israel, 1998.
Conférences nationales
Grosdemange A, Ducrocq X, Collé S, Bonel E, Monfort V. Anxiété, activité électrodermale et
mémoire de travail chez des patients victimes d’un AVC en comparaison de sujets sains. 16e
Journées de la Société Française Neuro-Vasculaire, Paris, 2011.
Grosdemange A, Ducrocq X, Bolmont B, Monfort V. Influence de l'anxiété sur la mémoire de
travail verbale et visuospatiale chez des sujets âgés de 55 à 85 ans. 53e Congrès de la Société
Française de Psychologie, Metz, 2011.
Grosdemange A, Ducrocq X, Richard S, Monfort V, Bolmont B. Influence de l’anxiété sur les
performances de mémoire de travail verbale et visuospatiale en phase aiguë d’un AVC sylvien.
15e Journées de la Société Française Neuro-Vasculaire, Paris, 2010.
Grosdemange A, Ducrocq X, Mathieu, P, Bolmont B, Monfort, V. Anxiété et mémoire de travail
en phase aiguë d’un AVC : deux études de cas. 14e Journées de la Société Française Neuro-
Vasculaire, Paris, 2009.
Monfort V, Ferrandez AM. Rôle du cortex frontal dans la mémoire de la durée. Congrès «
Cerveau et Cognition » - Orléans, 2000.
Monfort V, Perbal S, Ferrandez AM, Pouthas V. « Estimation de durées et systèmes de
mémoire : Une étude neuropsychologique et électroencéphalographique ». Colloque organisé
par l’Association pour la Recherche Cognitive, Université Paris VIII, Saint-Denis, 1998.
Conférences nationales sur invitation
Monfort V. Role of frontal cortex in working memory for duration. Communication orale aux
ateliers « temporalité et sciences cognitives » organisés par le Réseau de Sciences Cognitives
d’Ile de France (RISC), Collège de France, Octobre 2000.
20
Bolmont B., Collado A., Hainaut J.-P., Langlet C., Monfort V. « Influence de l'anxiété sur des
performances de complexité variable réalisées dans différentes modalités sensorielles en
situation de microgravité de courte durée : Résultats préliminaires ». XIVème Congrès
International des Chercheurs en Activités Physiques et Sportives (ACAPS), 2011.
Séminaires de laboratoire sur invitation
Monfort V. Role of the supplementary motor area in temporal information processing. Centre
de Recherche en Automatique de Nancy – Equipe BioSIS – UMR 7039, Nancy, juin 2019.
Monfort V, Pfeuty M. Insula and SMA involvement in time perception: behavioral and stereo-
electroencephalographic (SEEG) approaches in epileptic patients. Laboratoire de
Neurosciences Cognitives – UMR 7291, Marseille, mars 2014.
Monfort V, Pouthas V. Estimation de la durée et processus mnésiques : une approche en
imagerie cérébrale. Laboratoire de Psychologie de la Communication, Université René
Descartes, Paris V, 22 janvier 1999.
Monfort V. Synthèse des travaux de recherche l’équipe Emotion – Action, LORIA, Université
de Lorraine, Nancy, 20 juin 2008.
Résumés de communication publiés dans des Proceedings à comité de lecture
Monfort V, Pouthas V. (2001) Are ERP correlates of working memory for duration specific?
International Journal of Psychophysiology, 41, 227.
Pouthas V, Monfort V. (2001) Role of frontal cortex in time perception: an ERP study in
humans. International Journal of Psychophysiology, 41, 202.
Monfort V, Ferrandez AM, Delabarre S, Pouthas V. (2000) Reproduction temporelle et
mémoire de travail chez des sujets jeunes et âgés. Cognitiques, 4, 72.
COMMUNICATION AFFICHEE
Poster Blitz
ǂPfeuty M, Monfort V, Klein M, Collé S, Vignal JP, Jonas J, Maillard L. An Intracranial
Electroencephalography Investigation of the Supplementary Motor Area in the Reproduction
of Supra-Second Time Intervals. 1st Conference of the Timing Research Forum – Strasbourg,
2017.
21
Poster Discuté
Monfort M, Monfort V, Jonveau T. Effet de l’anxiété sur l’évaluation de la durée pendant un
soin infirmier : une étude chez des patients en soins palliatifs. 20e congrès de la société
française d’accompagnement et de soins palliatifs – Montpellier, 2014.
Posters
ǂMonfort V, Pfeuty M, Brissart H, Rech F. Temporal Processing in Patients with Tumor Invading
the Supplementary Motor Area Before and After Surgical Resection. 1st Conference of the
Timing Research Forum – Strasbourg, 2017.
Collado A, Monfort V, Langlet C, Hainaut JP, Bolmont B. Modality-specific effect of
microgravity on dual-tasks performance during parabolic flight: preliminary results- 12th ESA
Life Sciences Symposium – Aberdeen United Kingdom - 2012.
Hainaut JP, Collado A, Monfort V, Langlet C, Bolmont B. Effect of anxiety related to
microgravity on movement time during parabolic flights: ETAP 0g project - 12th ESA Life
Sciences Symposium – Aberdeen United Kingdom - 2012.
Hainaut JP, Collado A, Langlet C, Monfort V, Bolmont B. Effects of microgravity and anxiety on
sensory modalities in reaction time tasks during parabolic flight: ETAP 0G project – 63rd IAC
International Astronautical Congress – Naples, Italy – 2012.
Hainaut JP, Langlet C, Monfort V, Bolmont B. Effects of microgravity and anxiety on sensory
modalities in reaction time tasks during parabolic flight: preliminary results - 11th ESA Life
Sciences Symposium – Trieste, Italy – 2010.
Monfort V, Collado A, Hainaut JP, Bolmont B. Modality-specific effect of anxiety on dual-tasks
during parabolic flight: Preliminary results. 11th ESA Life Sciences Symposium – Trieste, Italy
– 2010.
Grosdemange A, Ducrocq X, Bolmont B, Monfort V. Impact of anxiety on working memory
performances in acute stroke patients: two case reports. 3rd Consortium of European
Research on Emotion. Lille, 2010.
Hainaut JP, Langlet C, Monfort V, Bolmont B. Effects of microgravity and anxiety on sensory
modalities in reaction time tasks during parabolic flight: Preliminary results. Congrès
International de l'Agence Spatiale Européenne. Italie, 2010.
Monfort V, Collado A, Hainaut JP, Bolmont B. Modality-specific effect of anxiety on dual-tasks
during parabolic flight: Preliminary results. Congrès International de l'Agence Spatiale
Européenne. Italie, 2010.
22
Grosdemange A, Ducrocq X, Richard S, Monfort V, Bolmont B. Influence de l’anxiété sur les
performances de mémoire de travail en phase aiguë d’un AVC sylvien. 15e Journées de la
Société Française NeuroVasculaire. Paris, 2010.
Grosdemange A, Ducrocq X, Mathieu P, Bolmont B, Monfort V. Influence de l’anxiété sur les
performances de mémoire de travail de patients en phase aiguë d’un AVC sylvien : deux études
de cas. Réunion d’hiver de la Société de Neuropsychologie de Langue Française. Toulouse,
2010.
Grosdemange A, Ducrocq X, Mathieu P, Bolmont B, Monfort V. Anxiété et mémoire de travail
en phase aiguë d'un AVC : deux études de cas. 14éme Journées de la Société Française
Neurovasculaire. Paris, 2009.
Bernardin F, Monfort V, Ducrocq X, Mathieu P, Bolmont B. Effets d'une situation anxiogène
sur les performances de mémoire de travail verbale et visuo-spatiale : étude de cas d'une
patiente en phase aiguë d'un Accident Vasculaire Cérébral. Réunion d'hiver de la Société de
Neuropsychologie de Langue Française – Paris, 2008.
Monfort V, Ferrandez AM, Delabarre S, Pouthas V. « Reproduction temporelle et mémoire de
travail chez des sujets jeunes et âgés ». 6èmes journées d’étude du vieillissement cognitif,
Bordeaux, 2000.
Monfort V, Pouthas V. « Estimation de durées et mémoire de travail : Etude des variations de
l’activité électrique cérébrale au niveau frontal ». Journée du Réseau de Sciences Cognitives
d'Ile-de-France, Paris, 1999.
Monfort V, Pouthas V. « Processus d’encodage et de récupération de durées brèves : une
étude en EEG ». Assises des Réseaux de Sciences Cognitives d'Ile-de-France, Paris, 1998.
ǂMonfort V, Pouthas V. « Memory for duration: An ERP study ». Forum of European
Neurosciences, Berlin, 1998.
Monfort V, Pouthas V. « Processus mnésiques mis en œuvre dans une tâche de
reconnaissance de durées brèves ». Colloque « Biologie et Cognition », Rouen, 1998.
Monfort V, Pouthas V. « Processus mnésiques mis en œuvre dans une tâche de
reconnaissance de durées brèves ». 5ème Journée d’étude Cognito Ergo Sum, Marseille, 1998.
RAPPORTS DE RECHERCHE
B. Bolmont, A. Collado, J.-P. Hainaut, C. Langlet, V. Monfort. Influence de la personnalité, des
états d'humeurs et d'anxiété sur des performances de temps de réaction en fonction de la
complexité de la tâche et de la modalité sensorielle en situation de microgravité – « Projet
ETAP-0g », Rapport CNES 2012.
23
B. Bolmont, J.-P. Hainaut, C. Langlet, V. Monfort. Etude Préliminaire – Influences des états
d’anxiété, d’humeurs sur des performances de temps de réaction simples et complexes dans
les modalités visuelle, auditive et tactile en situation de microgravité, Rapport CNES 2009.
B. Bolmont, J.-P. Hainaut, C. Langlet, V. Monfort. Etude Préliminaire - Effets de la microgravité
sur les états d’anxiété, d’humeurs et les performances de temps de réaction simples et de
choix dans les modalités visuelle, auditive et tactile : une étude préliminaire, Rapport CNES
2008.
B. Bolmont, J.-P. Hainaut, C. Langlet, V. Monfort. Etude Préliminaire - Effets de l’anxiété sur
les modalités visuelle, auditive et tactile dans des tâches de temps de réaction : une analyse
comportementale, Rapport CNES 2007.
SYNTHESE DES ACTIVITES DE RECHERCHE
ACTIVITES D’ENCADREMENT DE MASTER 1
9 STAPS + 7 Psychologie
ACTIVITES D’ENCADREMENT DE MASTER 2
8 STAPS + 9 Psychologie
ACTIVITES D’ENCADREMENT DE DOCTORAT
1 thèse de Psychologie financée avec un contrat doctoral de l’école doctorale Stanislas, soutenue en 2014 avec 2 articles (Doctorant 1er auteur ou 3e auteur ; V. Monfort 2e auteur et correspondant ou 1er auteur) et prix de thèse de l’Université de Lorraine 2015
ARTICLES INTERNATIONAUX
12 acceptés (5 en 1er auteur -dont 1 avec contribution égale entre les 2 premiers auteurs-, 2 en 2e auteur et correspondant -dont 1 avec contribution égale entre les 2 premiers auteurs-, 3 en 2e auteur, 1 en 3ème auteur, 1 en 4e auteur)
1 Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry (Impact Factor : 7.349) 1 Neuroimage (Impact factor : 5.426) 1 Neuropsychologia (Impact Factor : 3.197) 1 Behavioral Brain Research (Impact Factor : 3.002) 1 Frontiers in Psychology (Impact Factor : 2.32) 2 Neuroscience Letters (Impact Factor : 2.18) 1 Acta Austraunatica (Impact Factor : 1.536) 1 Cognitive and Behavioral Neurology (Impact Factor : 1.185) 1 Aviation, Space, and Environmental Medicine (Impact Factor : 0.933) 2 en cours de soumission
ARTICLES NATIONAUX
1 Année Psychologique (premier auteur - Impact Factor : 0.358)
1 ATELIER (SUR INVITATION)
24
3 SEMINAIRES DE LABORATOIRE (SUR INVITATION)
8 COMMUNICATIONS ORALES OU AFFICHEES INTERNATIONALES AVEC PUBLICATION D’UN RESUME
4 RAPPORTS DE RECHERCHE POUR CONTRATS
CONTRATS ET SUBVENTIONS DE RECHERCHE
1 subvention CCOSL (principal investigateur) 1 subvention Société Française NeuroVasculaire (principal investigateur) 4 contrats CNES (co-investigateur) 4 subventions Région (co-investigateur) 1 subvention Conseil Scientifique (co-investigateur)
25
2ème PARTIE : Mémoire
Préambule
Initialement, mes activités de recherches se sont centrées sur l’étude des mécanismes et des
substrats neuronaux de la perception du temps. Par l’analyse des performances d’un modèle
de souris mutantes, un premier travail a montré que la régulation temporelle d’un
comportement moteur pour des durées supra-secondes requiert l’intégrité du cortex
cérébelleux (Monfort et al., 1998). La suite de mes travaux concernait l’étude des processus
d’encodage, de maintien et de récupération de durées brèves (infra et supra-secondes) en
mémoire, et a permis de montrer le rôle clef joué par le cortex frontal dans ces différents
processus mnésiques. Ces travaux ont été réalisés sur la base de données comportementales
(Monfort & Pouthas, 2005) et par le biais d’analyses des données topographiques des
potentiels évoqués de surface et de leur dynamique temporelle chez des sujets sains réalisant
différentes tâches d’estimation du temps (Monfort, Ragot & Pouthas, 2000 ; Monfort &
Pouthas, 2003).
Mes recherches se sont ensuite focalisées sur l’étude des relations entre l’état d’anxiété et le
fonctionnement de différents systèmes de mémoire (mémoire de travail et mémoire
épisodique) à la phase aigüe de l’AVC (Monfort et al., 2013 ; Grosdemange et al., 2015 ;
Grosdemange et al., soumis). Ces recherches, en s’appuyant sur des données
comportementales, ont montré que la contribution de l’anxiété au déclin des performances
mnésiques est plus importante chez les patients comparativement à une population témoin.
Plus récemment, j’ai eu l’opportunité de réaliser des travaux en lien avec mes problématiques
initiales de recherche sur les mécanismes de traitement de l’information temporelle en me
basant sur des méthodes issues de la neuropsychologie et de l’électroencéphalographie
(EEG) intracérébrale qui, à la différence de l’EEG de surface, m’ont permis d’étudier avec une
plus grande précision spatiale le rôle de certaines régions du cortex frontal dans la perception
26
du temps. S’appuyant sur l’analyse des performances temporelles d’un patient épileptique qui
présentait des lésions focales situées dans le cortex fronto-insulaire droit, une première étude
a montré l’importance de cette région dans la construction d’une représentation en mémoire
de la durée et dans les effets des émotions négatives sur la perception du temps (Monfort et
al., 2014). Une autre étude a porté sur l’analyse de la dynamique temporelle de l’activité
évoquée au niveau de l’aire motrice supplémentaire par le biais de l’EEG intracérébrale chez
des patients épileptiques pharmaco-résistants et a permis de montrer la contribution de cette
structure aux mécanismes de catégorisation et de décision temporelles ou aux processus de
préparation et d’anticipation permettant au mouvement d’être réalisé au moment approprié
(Pfeuty et al., 2019).
27
Chapitre 1 – Les mécanismes de traitement de l’information temporelle
1- Problématique
La nature dynamique de notre environnement nécessite d’anticiper tous les changements
significatifs afin de nous y adapter. Ceci a produit une forte pression évolutive pour le système
nerveux, l’incitant à développer des capacités à traiter l’information temporelle pour exploiter
les multiples sources de régularités temporelles présentes dans notre environnement et
générer des réponses ajustées dans le temps.
Bien qu’il constitue une dimension omniprésente de notre expérience du monde, le temps
reste une entité insaisissable. Aucun organe n’est dédié spécifiquement à sa perception et le
lien entre temps physique et temps perçu peut se faire par le biais de toutes les modalités
sensorielles. Mais les capacités à percevoir le temps existent bel et bien et nous permettent
notamment d’apprécier une durée qui s’écoule, de discriminer ou produire des rythmes, de
déterminer l’ordre temporel des événements ou leur simultanéité... Le traitement temporel est
d’une utilité évidente dans la communication, l’apprentissage, la cognition, les traitements
sensoriels et moteurs. Il est étudié dans de nombreux contextes expérimentaux comprenant
par exemple, les paradigmes de reproduction (e.g. Cicchini et al., 2012 ; Jazayeri & Shadlen,
2010 ; Murai & Yotsumoto, 2016), de bissection (e.g. Maricq, Roberts & Church, 1981 ; Droit-
Volet et al., 2010 ; Droit-Volet & Zélanti, 2013), de généralisation (e.g. Church & Gibbon, 1982,
Wearden, 1991 ; Droit-Volet et al., 2001, 2002) temporelles, mais aussi les paradigmes de
temps de réaction avec (e.g., Cui et al., 2009 ; Jurkowski et al., 2005; Niemi & Nätäänen, 1981)
ou sans période préparatoire (e.g. MacDonald & Meck, 2004, 2006 ; Penney, 2004 ; Rakitin,
2005), les paradigmes d’attention temporelle (e.g., Coull & Nobre, 1998 ; Henry et al., 2015),
de détection d’irrégularités temporelles (e.g., Tse & Penney, 2006, 2008 ; Tse et al., 2006,
2013), l’étude de la perception du langage (e.g. Kotz & Schmidt-Kassow, 2015 ; Schirmer,
2004 ; van Wassenhove et al., 2005), du jugement de l’ordre temporel (e.g. Stetson et al.,
2006 ; Brown & Smith-Petersen, 2014). Pourtant malgré leur importance, de nombreuses
28
questions se posent encore sur les mécanismes –même les plus basiques- qui font que
l’homme et l’animal sont capables d’appréhender le temps.
Pour la perception de durées allant des millisecondes aux minutes -celles qui nous intéressent
ici-, de multiples mécanismes sont susceptibles d’opérer et l’élaboration de modèles de
traitement de l’information temporelle ainsi que l’identification de leurs substrats neuronaux
s’en trouvent donc complexifiées. Pour traiter ces durées, l’organisme s’appuierait sur des
mécanismes neurobiologiques (et des régions cérébrales) qui diffèrent selon l’échelle
temporelle considérée (Gibbon et al., 1997 ; Lewis & Miall, 2003 ; Buhusi & Meck, 2005). Dans
ce sens, une séparation -qui reste toutefois arbitraire- est souvent faite entre les intervalles
infra et supra-secondes. Les premiers sont considérés comme reposant sur des traitements
sensoriels et automatiques alors que les seconds s’appuieraient davantage sur des
ressources cognitives (Lewis & Miall, 2003a ; Hellström & Rammsayer, 2004) et pourraient
notamment tirer profit de stratégies explicites de comptage (Grondin et al., 2004 ; Grondin &
Killeen, 2009). En outre, de nombreux auteurs conviennent qu’un système dédié et centralisé
d’horloge interne est nécessaire pour traiter la durée d’événements dans une gamme de
durées allant de la seconde -ou quelques centaines de millisecondes- aux minutes (Agostino
et al., 2011 ; Allman & Meck, 2012 ; Allman et al., 2014 ; Guilhardi & Church, 2009 ; Lewis &
Miall, 2003a ; Matell & Meck, 2000 ; Meck, 1984 ; Treisman, 1963, 1984). Toutefois dans la
gamme des millisecondes, la question se pose de savoir si la perception du temps est le
produit des traitements réalisés par une horloge centralisée et spécialisée dans le cerveau ou
si celle-ci émerge de la dynamique et de l’état des réseaux neuronaux au sein de chaque
région du cortex (e.g. Karmarkar & Buonomano, 2007 ; van Wassenhove et al., 2008).
Plusieurs études corroborent l’hypothèse selon laquelle le temps dépend de capacités
inhérentes à tout circuit cortical et qu’il peut donc être traité localement (Goel & Buonomano,
2014 pour revue). Une des illustrations les plus convaincantes parmi ces travaux est issue de
simulations de réseaux de neurones effectuées par Karmarkar et Buonomano (2007). Par ce
biais, ces auteurs ont développé un modèle (i.e. « State-Dependent Networks model ») dans
29
lequel l’encodage d’un intervalle temporel est réalisé au sein de populations de neurones
corticaux sur la base de changements dans l’état du réseau qui dépendent du temps. En effet,
certaines propriétés (e.g. plasticité synaptique à court-terme) que l’on retrouve au niveau
synaptique et cellulaire varient dans le temps. Suite à une stimulation sensorielle initiale, ces
propriétés dynamiques vont influencer sur une courte période de temps (quelques centaines
de millisecondes) les réponses des populations de neurones à la stimulation subséquente et
ceci de façon différente selon le délai qui la sépare du premier événement sensoriel (Goel &
Buonomano, 2014). Ces propriétés peuvent ainsi conférer aux réseaux corticaux les capacités
à encoder des durées de quelques dizaines de millisecondes jusqu’à des durées se situant
autour de la seconde (e.g. Pratt et al., 2008 ; Chubykin et al., 2013).
D’autres modèles postulent l’existence d’un système d’horloge commun et centralisé qui serait
dédié au traitement des durées se situant dans la gamme de l’« interval timing », allant de
quelques centaines de millisecondes aux minutes (e.g. Gibbon, 1977 ; Killeen & Fetterman,
1988 ; Staddon & Higa, 1999). Ce postulat repose notament sur le fait qu’au travers de
différentes tâches, modalités sensorielles et espèces animales, on retrouve une augmentation
linéaire de la variabilité des performances temporelles (i.e. propriété scalaire) avec la durée
testée (Gibbon et al., 1977 ; Gibbon & Allan, 1984) ; même si de nombreux cas de violations
de cette propriété ont été décrits (cf. § 2). De plus, il a été montré que les individus qui
présentent un haut niveau de performance dans une tâche donnée s’avèrent être également
de bon « timers » pour d’autres types de tâches temporelles (e.g. Zelaznik et al., 2002 ;
Meegan et al., 2000) et que la variabilité des performances individuelles corrèle entre différents
types d’effecteurs (e.g. Keele et al., 1985). Tout ceci semble indiquer que les ressources d’une
même horloge interne puissent être partagées quel que soit le contexte. Dans le même sens,
de nombreux travaux suggèrent l’existence d’un noyau dur de structures corticales et sous-
corticales qui serait engagé de façon systématique dans une palette étendue de situations
impliquant de traiter le temps et plaident ainsi en faveur de l’existence d’un système d’horloge
centralisé. Les régions qui composent ce noyau dur varient selon les études (lésionnelles,
30
imagerie cérébrale, stimulation) et les critères (type de tâches : motrice vs perceptive, discrète
vs séquentielle ; gamme de durées : infra et supra-secondes ; modalités sensorielles) utilisés
pour le définir. Ces régions incluent l’aire motrice supplémentaire (AMS - e.g. Jantzen et al.,
2007 ; Wiener et al. 2010 pour revue ; Teki et al., 2012, Allman et al., 2014), le cortex
prémoteur (CPM - e.g. Teki et al., 2012), le cortex fronto-insulaire droit (CFI - Wiener et al.
2010 - Kossilo & Smith, 2010 pour revue), les circuits striato-corticaux (e.g. Jantzen et al.,
2007 ; Merchant et al., 2013 ; Teki et al., 2012) et cérébello-corticaux (Teki et al., 2012, Allman
et al., 2014, 2012). La plupart des modèles d’horloge interne proposent une description des
composantes psychologiques qui peuvent rendre compte des variations du temps subjectif
mais également de la diversité des situations dans lesquels le timing est engagé (Droit-Volet
& Wearden, 2003 ; Matell & Meck, 2000 pour revue). Bien que la description formelle de ces
composantes diffère en fonction du modèle considéré, il a été proposé que chacun de ces
modèles doive se conformer à une même structure basique comprenant trois niveaux :
l’horloge, la mémoire et la décision (Wearden, 1999). Les distinctions entre ces modèles
concernent principalement le mode de fonctionnement du niveau « horloge » qui peut
s’appuyer soit sur des mécanismes de type pacemaker-accumulateur (Gibbon, 1977 ; Killeen
& Fetterman, 1988), soit sur des mécanismes de déclin de la trace en mémoire (Staddon &
Higa, 1999), soit sur des mécanismes de détection de coïncidence (Miall, 1989, 1996 ; Matell
& Meck, 2000). Parmi ces propositions, la théorie du temps scalaire -qui entre dans la
catégorie des modèles de type pacemaker-accumulateur (Gibbon, 1977 ; Gibbon, Church &
Meck, 1984 ; Allan, 1998 ; Wearden, 2003 pour revue)- a été particulièrement influente. Elle a
servi de support à l’interprétation des résultats comportementaux dans plusieurs de nos études
et à ce titre, les mécanismes de traitement de l’information temporelle qui y sont décrits seront
brièvement présentés en amont de la présentation de nos travaux (cf. § suivant).
L’identification de phénomènes sur le plan neurobiologique pouvant s’apparenter aux
processus décrits dans ces modèles d’horloge interne est un enjeu important. Le processus
d’accumulation est au cœur de la théorie du temps scalaire. Il correspond à l’intégration dans
31
le temps d’impulsions en provenance d’un pacemaker et prédit que la durée subjective dépend
du nombre d’impulsions comptabilisées dans l’accumulateur. La Variation Contingente
Négative (VCN), un potentiel évoqué dont le générateur est supposé se situer au niveau de
l’AMS (Gomez et al., 2003; Kononowicz et al., 2015; Mento et al., 2013) et dont l’amplitude
augmente avec l’allongement de la durée perçue, est classiquement considérée comme un
corrélat électrophysiologique de l’accumulation (Macar et al., 1999 ; Macar & Vidal, 2002 ;
Bendixen et al., 2005). Par ailleurs, des activités neuronales qui varient graduellement en
fonction de l’intervalle temporel et pouvant s’apparenter à un processus d’accumulation ont
été rapportées au niveau de l’AMS, par le biais d’enregistrements cellulaires unitaires chez
l’animal, dans des tâches de prédiction temporelle (Akkal et al., 2004) ou de reproduction
d’intevalles simples (e.g. Mita et al., 2009) ou multiples (Merchant et al., 2011). Les résultats
de ces travaux indiquant que l’AMS pourrait constituer le substrat neuronal du processus
d’accumulation temporelle sont confortés par différentes études menées en IRMf. Ainsi, il a
été montré que l’activité de cette région augmente avec la durée objective (Pouthas et al.,
2005; Wencil et al., 2010) et subjective (Tipples et al., 2013) ou -considérant que le nombre
d’impulsions accumulées dépend du niveau d’attention dédié à l’information temporelle
(Zakay, 1989)- que son niveau d’activité corrèle positivement avec le degré d’attention allouée
à la durée du stimulus (Coull et al., 2004; Henry et al., 2015; Herrmann et al., 2014).
Il convient cependant de noter que les résultats montrant des liens entre amplitude de la VCN
et performances temporelles n’ont pas toujours été répliqués (Kononowicz & van Rijn, 2011;
Tamm et al., 2014; Kononowicz et al., 2017; pour revue) et certains auteurs proposent que les
variations d’amplitude de l’onde VCN seraient le reflet de processus de préparation et
d’anticipation plutôt que de processus d’accumulation du temps (Kononowicz et al., 2015). Au
travers d’enregistrements unitaires réalisés chez le singe au cours d’une tâche de type
synchronisation-continuation, Merchant et collaborateurs (2011) ont par ailleurs mis en
évidence une diversité de patterns d’activité graduelle qui, de façon intéressante, ne
correspondent pas tous à une activité de type accumulateur (cf. figure 1). Différents
32
mécanismes permettraient donc -au travers de ces activités graduelles- d’encoder le temps
écoulé depuis l’événement précédent ou le temps restant jusqu’au prochain événement
(Merchant et al., 2013 pour revue). Ce type d’activités a pu être trouvé pour une vaste étendue
de tâches temporelles dans la gamme des millisecondes, au niveau du cervelet (Perret et al.,
1998), des ganglions de la base (Jin et al., 2009), du thalamus (Tanaka, 2007), du cortex
pariétal postérieur (Leon & Shadlen, 2003), du cortex préfrontal (Genovesio et al., 2006, 2009 ;
Oshio et al., 2008), du cortex moteur (Lebedev et al., 2008), de l’AMS (Mita et al., 2009 ;
Merchant et al., 2011). Ainsi, l’augmentation ou la diminution de l’activité neuronale au cours
du traitement de durées brèves est une propriété présente dans de nombreuses régions
corticales et sous-corticales et pourrait refléter différents aspects du traitement
temporel (Merchant et al., 2013) ; les processus d’accumulation décrits dans la théorie du
temps scalaire ne pouvant à eux seuls rendre compte de tous ces aspects.
Figure 1. Dynamique temporelle de la fréquence de décharge de différentes populations de cellules dans une tâche de synchronisation-continuation. L’activité graduelle de certaines cellules, alignée par rapport au prochain appui, (a) est similaire quelle que soit la durée de l’intervalle à produire (« motor cells ») ou (b) signale le temps restant avant la prochaine réponse (« relative-timing cells »). L’activité
graduelle de certaines cellules, alignée par rapport à l’appui précédent suit un pattern ascendant / descendant (c) qui augmente en durée (« absolute-timing cells) ou (d) qui augmente également en
amplitude (« time-accumulator cells) en fonction de l’intervalle à produire. D’après Merchant et al. (2013).
33
Dans le même sens, la plausibilité neurobiologique d’un pacemaker et d’un accumulateur
uniques, ce que suppose la théorie du temps scalaire, a fait également l’objet de débats et des
propositions plus récentes envisagent que la représentation du temps se construise non plus
sur la base d’un seul oscillateur mais de plusieurs (Church & Broadbent, 1990 ; Miall, 1989,
1996 ; Matell & Meck, 2000). Un modèle plus réaliste au niveau neurophysiologique est celui
proposé par Mattel et Meck (2000, 2004). Selon ce modèle d’horloge interne, le traitement des
durées supra-secondes dépend du fonctionnement de la voie striato-thalamo-corticale. Il
repose sur la détection au niveau des neurones épineux du striatum des décharges
oscillatoires des cellules du cortex correspondant à des événements temporels importants.
Plus précisément, des fréquences de décharges différentes sont observées au sein de
populations neurones corticaux constituant ainsi plusieurs groupes d’oscillateurs. L’activité
spontanée d’un certain nombre de ces neurones serait remise à zéro au début de l’intervalle
à estimer. Par ailleurs, si un renforcement est délivré au moment de l’intervalle cible, on note
alors une augmentation de l’activité dopaminergique qui, par un mécanisme de potentialisation
à long-terme, renforce l’efficacité des entrées corticales parvenant à ce moment sur un même
neurone épineux. Ce neurone aura alors une probabilité accrue d’atteindre le seuil critique
permettant la production d’un potentiel d’action à la fin de cet intervalle. Il suffit donc que
l’activité des oscillateurs précédemment renforcés coïncide à la fin de l’intervalle pour
déclencher la réponse d’un neurone épineux. Jusqu’à 30 000 axones de neurones corticaux
peuvent converger vers un seul neurone épineux et ce dernier type de cellule constituerait
donc un détecteur de coïncidence très efficace. En déterminant le plus petit multiple commun
d’une série de fréquences oscillatoires, ce mécanisme de détection de coïncidence permettrait
d’encoder des durées plus longues que la périodicité des neurones corticaux concernés (e.g.
le plus petit multiple commun de 2, 3, 4, et 5 est 60 ; soit une durée 12 fois plus grande que la
période d’oscillation la plus longue).
En outre, un système d’horloge centralisé ne peut rendre compte à lui seul d’un certain nombre
d’observations sur le plan comportemental. Ainsi après un entraînement intensif à discriminer
34
ou à produire un intervalle spécifique, l’amélioration des performances ne se généralise pas
aux durées non entraînées suggérant l’existence de circuits neuronaux dédiés au traitement
temporel sur des échelles de durées spécifiques (Karmarkar & Buonomano, 2003 ; Bartolo &
Merchant, 2009). De plus, les données lésionnelles, de neuroimagerie ou de stimulations
tendent à montrer que les mécanismes de traitement du temps sont distribués dans le cerveau
et que l’implication de certaines régions cérébrales peut dépendre de la tâche (explicite vs
implicite, motrice vs perceptive, discrète vs séquentielle), de la gamme de durées (infra vs
supra-seconde) ou de la modalité sensorielle (Buhusi & Meck, 2005 ; Coull & Nobre, 2008 ;
Gooch et al., 2011 ; Grube et al., 2010 ; Lewis & Miall, 2003a, 2003b ; Penney, Gibbon & Meck,
2000 ; van Wassenhove, 2009 ; Merchant et al. 2008, 2013). Devant un tel constat, une
position intermédiaire consiste à proposer un modèle hybride au sein duquel des structures et
mécanismes centraux interagissent avec des structures spécifiquement engagées en fonction
du contexte dans lequel le traitement temporel est réalisé (Merchant et al., 2013 pour revue).
Partant de là, il parait essentiel de savoir si les régions cérébrales en question sont
effectivement impliquées dans des mécanismes centraux de traitement de l’information
temporelle et de déterminer ainsi si l’implication de telle ou telle région est bien indépendante
de l’échelle de durée considérée ou de composantes sensorielles, motrices, attentionnelles ou
mnésiques spécifiques (cf. figure 2). L’essentiel de mes activités et projets de recherche
concernant la perception du temps s’inscrit dans cette problématique, en tentant par exemple
de savoir si l’implication du cervelet (étude 1) ou du cortex frontal (étude 3) n’est pas restreinte
à une gamme de durées infra- ou suprasecondes, si l’engagement du cortex frontal est
indépendant de l’étape de traitement de l’information temporelle (encodage ou récupération ;
étude 3) ou de la complexité de la tâche (étude 2), si l’aire motrice supplémentaire contribue
à l’accumulation de l’information sélectivement dans le domaine temporel et pas dans le
domaine spatial (projet 2).
35
Figure 2. Modèle hybride suggérant l’existence de structures cérébrales dont l’activité dépend ou non du contexte dans lequel la tâche est effectuée. Dans ce modèle, le noyau dur de structures engagées quel que soit le contexte est constitué de l’aire motrice supplémentaire et des ganglions de la base.
D’après Merchant et al. (2013)
2- Le modèle du temps scalaire
Le fait que le temps perçu ne soit pas isomorphe au temps physique a incité de nombreux
chercheurs à identifier les facteurs à l’origine d’une distorsion de notre jugement temporel. Ces
facteurs temporels et non temporels dépendent du contexte, des stimuli, de la tâche et de sa
structure mais aussi des différences inter et intra-individuelles dans les capacités à traiter le
temps (Matthews & Meck, 2014 pour revue).
Le modèle du temps scalaire entre dans la catégorie des modèles de type traitement de
l’information et vise à définir les sources et les différentes formes de variabilité du jugement
temporel chez l’animal (Gibbon, 1977 ; Gibbon, Meck & Church, 1984) et chez l’homme
(Wearden, 2004, 2003 pour revue) pour des durées allant de quelques centaines de
millisecondes jusqu’à plusieurs heures. La théorie du temps scalaire part du constat selon
lequel la perception du temps partage un certain nombre de propriétés mathématiques avec
36
la perception visuelle ou auditive. La première propriété fondamentale est celle d’exactitude
moyenne. Elle pose que l’intensité de la sensation varie linéairement avec l’intensité de la
stimulation et implique que l’estimation d’une durée objective T est précise en moyenne. La
seconde propriété est dite scalaire. Elle est dérivée de la loi de Weber selon laquelle il existe
une sensibilité relative constante, avec un seuil perceptif qui augmente en fonction du
logarithme de la grandeur considérée. Cette propriété implique que la variabilité du temps
subjectif augmente proportionnellement avec la durée. On parlera alors de variance scalaire
lorsque le calcul du coefficient de variation (CV = σ
T avec 𝜎 représentant l’écart-type des
jugements temporels et T la durée objective testée) reste constant quelle que soit la durée à
estimer.
Selon la théorie du temps scalaire, le jugement temporel s’appuie sur une cascade de
processus qui se divisent en trois niveaux interconnectés : l’horloge, la mémoire et la décision
(cf figure 3). Les variations du temps subjectif trouvent leur origine dans ces différents niveaux
Figure 3. Modèle du temps scalaire. D’après Gibbon, Church & Meck (1984).
37
de traitement de la durée et sont le produit de mécanismes dépendants soit de la vitesse de
l’horloge, soit du partage attentionnel entre informations temporelles et non temporelles, soit
de distorsions concernant la mémoire ou la décision (e.g. Allman et al., 2014 ; Droit-Volet &
Meck, 2007 ; Wearden, 2004).
Au départ d’un intervalle à estimer, une base de temps (pacemaker) émet des impulsions qui
sont transmises vers un accumulateur via un interrupteur qui se ferme lorsque le sujet alloue
son attention au temps. Ce premier niveau de traitement de l’information, qui correspond à
l’horloge, suppose que la durée perçue est directement reliée au nombre d’impulsions
enregistrées dans l’accumulateur. La durée perçue dépendrait alors en partie du taux
d’émission des impulsions en provenance du pacemaker qui seraient produites selon une
fréquence moyenne constante et dont la variabilité suivrait une loi de type « Poisson »1
(Gibbon, 1977) ou de type « scalaire »2 (Wearden & Bray, 2001). Par des manipulations
pharmacologiques (e.g. Maricq & Church, 1983 ; Meck, 1983, 1986, 1996) ou
comportementales (Droit-Volet & Wearden, 2003 ; Penton-Voak et al., 1996), la base de temps
peut être accélérée ou ralentie provoquant respectivement une augmentation ou une
diminution du nombre d’impulsions accumulées et dont l’effet sera proportionnel à la durée
encodée (i.e. effet multiplicatif). La durée perçue dépendrait également du fonctionnement de
l’interrupteur qui contrôle le transfert des impulsions vers l’accumulateur. Dans le modèle du
temps scalaire, le couplage pacemaker-accumulateur via l’interrupteur permet la mesure de la
durée subjective D calculée selon le principe : D = T − T0 où T correspond à la durée objective
et T0 correspond à la différence entre la latence de fermeture T1 et d’ouverture T2 de
l’interrupteur. La latence d’ouverture et de fermeture de l’interrupteur est supposée être
normalement distribuée. En fonction de la nature des changements dans le fonctionnement
de l’interrupteur, des effets de distorsion du jugement temporel de type additif ou multiplicatif
peuvent être observés. Des modifications dans la latence de fermeture et d’ouverture de
1 La loi de poisson implique une émission d’impulsions aléatoire mais à taux moyen constant (Gibbon, 1977) 2 Variance scalaire provoquée par les variations dans la vitesse du pacemaker d’un essai à un autre (Wearden & Bray, 2001)
38
l’interrupteur qui se situent aux bornes de l’intervalle à estimer, produisent des effets additifs
dont la valeur est fixe et qui sont donc indépendants de la durée (Lejeune, 1998 ; Meck &
Benson, 2002 ; Penney et al., 1996). De tels effets ont notamment pu être observés par le
biais d’interventions pharmacologiques (Penney et al., 1996). En situation de double-tâche,
lorsque les ressources attentionnelles sont divisées entre le traitement temporel et non
temporel, un mouvement oscillatoire d’ouverture/fermeture de l’interrupteur (« flickering
mode ») peut également se produire tout au long du traitement de la durée (Lejeune, 1998).
Dans ce cas, plus le traitement non temporel demanderait de ressources et plus la fréquence
d’ouverture/ fermeture serait élevée, produisant ainsi une perte d’impulsion proportionnelle à
la durée sur laquelle porte le jugement (i.e. effet multiplicatif). En somme, des distorsions du
jugement temporel proportionnelles à la durée encodée peuvent s’avérer difficiles à interpréter
dans la mesure où des effets multiplicatifs peuvent être attribués à la fois au fonctionnement
du pacemaker et de l’interrupteur.
Etant donné les formes de variabilité décrites dans le fonctionnement de l’horloge dans la
version de base de la théorie du temps scalaire, la source de la propriété scalaire ne se
situerait pas à ce niveau mais concernerait plutôt l’étape de transfert du contenu de
l’accumulateur vers le niveau mémoire (Gibbon, Meck & Church, 1984). Ce deuxième niveau
correspond aux mécanismes de stockage à court et à long-terme des représentations des
durées. Il comprend une composante de mémoire de travail qui permet le maintien temporaire
des impulsions en provenance de l’accumulateur. Le contenu de la mémoire de travail
représente avec plus ou moins de précision celui de l’accumulateur. Cette composante
correspond davantage à une mémoire à court-terme qu’à une véritable mémoire de travail au
sens strict, dans le sens où elle permet uniquement le stockage de l’information temporelle sur
une courte période de temps. Ainsi, lorsqu’un délai est imposé entre la fin d’un intervalle à
estimer et la décision, cette composante permet de stocker les impulsions en provenance de
l’accumulateur le temps de ce délai. Elle serait impliquée également dans les tâches qui
nécessitent de comparer, au sein d’un même essai, la durée d’un stimulus S1 à la durée d’un
39
stimulus S2, comme c’est le cas par exemple lors de tâches de discrimination temporelle
(Droit-Volet & Wearden, 2003). Le rôle de cette composante de mémoire serait ici de stocker
à court-terme la première durée jusqu’à ce que la deuxième durée soit présentée. Le niveau
mémoire comprend également une composante de mémoire de référence permettant un
stockage à plus long-terme lorsque la tâche nécessite de comparer la durée d’un stimulus à
celle d’un standard qui a été mémorisé quelques minutes, quelques heures voire quelques
jours avant la présentation (e.g. tâches de bissection ou de généralisation). La propriété
scalaire est implémentée dans le modèle par le processus de transfert de la valeur de
l’accumulateur vers la mémoire de référence (Gibbon et al. 1984). A la fin d’un intervalle à
estimer, la valeur courante de l’accumulateur, a, est multipliée par une constante multiplicative
K* issue d’une distribution gaussienne avant que la valeur ne soit transférée en mémoire de
référence. Lorsque K* est supérieure (ou inférieure) à 1, la valeur stockée est plus grande (ou
plus petite) que la durée objective. Cette multiplication résulte en des distributions plus larges
des valeurs en mémoire pour les durées longues que pour les durées courtes et ce
conformément à la propriété scalaire.
Le troisième niveau correspond au processus de comparaison ou de décision qui est mis en
œuvre lorsque le sujet doit comparer le contenu de la mémoire de travail avec des durées
standard stockées en mémoire de référence. Cette étape est fortement dépendante du type
de tâches temporelles qui requièrent des règles de décision différentes selon la nature de la
réponse à fournir par le sujet, en indiquant par exemple si la durée qui vient d’être présentée
correspond ou non au standard pour une tâche de généralisation ou si celle-ci est davantage
similaire au standard court ou au standard long pour une tâche de bissection (pour revue
Wearden, 2004, 2003). Ainsi dans une tâche de généralisation temporelle, la durée standard,
s, présentée de façon répétée avant la phase de test, est supposée être stockée en mémoire
de référence. Chaque stimulus de comparaison, t, serait stocké en mémoire de travail le temps
de l’essai en cours. A chaque essai, un échantillon s* est tiré aléatoirement de la mémoire de
référence qui serait représentée sous la forme d’une distribution gaussienne de moyenne s et
40
avec un certain coefficient de variation (Wearden, 2004). Le sujet pourra alors identifier le
stimulus de comparaison 𝑡 comme étant le standard quand :
|𝑠 ∗ − 𝑡|
𝑡< 𝑏 ∗
La décision est donc réalisée sur la base d’un ratio de comparaison entre s* et t. Ce ratio est
ensuite comparé à un paramètre b* qui fixe un seuil de décision permettant de déterminer la
réponse à donner. Ce seuil est supposé varier d’un essai à l’autre (Wearden, 2004).
Les principes et les propriétés de base du modèle du temps scalaire ainsi que leur degré de
généralité sont encore aujourd’hui l’objet de débats. Différentes hypothèses ont été formulées
quant à l’origine de la variance scalaire compliquant par conséquent l’interprétation des
mécanismes qui sous-tendent les différences de performances qui peuvent être observées
entre deux groupes ou deux conditions expérimentales (e.g. Lake et al., 2016). La théorie du
temps scalaire suppose que la propriété scalaire est introduite dans le modèle par la constante
K* lors du transfert de la valeur de l’accumulateur vers la mémoire de référence, considérant
que les variances aux niveaux de l’horloge et de la décision sont insuffisantes pour expliquer
cette propriété (Gibbon et al. 1984). Toutefois, Wearden et Bray (2001) ont montré que la
variabilité scalaire est maintenue dans des tâches pour lesquelles l’implication de la mémoire
de référence est minimisée en faisant varier la durée standard d’un essai à l’autre. Ce dernier
résultat indique à minima que la mémoire de référence ne peut pas être la seule source de
variance scalaire. Cette dernière pourrait entre autres dépendre de la fréquence d’impulsions
du pacemaker (Gibbon et al. 1984) ou de fluctuations dans le critère de décision (Gibbon &
Church, 1990). Par ailleurs conformément à la propriété scalaire, le coefficient de variation est
considéré comme étant constant dans la gamme des centaines de millisecondes pour une
variété de tâches temporelles, de modalités sensorielles et d’espèces, suggérant ainsi
l’existence d’un mécanisme de timing commun pour ces durées (Gibbon et al. 1997).
Néanmoins, des violations de la propriété scalaire ont été décrites chez l’animal (Lejeune &
Wearden, 1991) et chez l’homme (Grondin, 2012 ; Wearden et al. 1991; Lewis & Miall, 2009)
41
dans des tâches de reproduction, de production et d’estimation verbale sous la forme de
modifications du coefficient de variation avec l’allongement la durée (Wearden et al. 1991 ;
Lewis & Miall, 2009 ; Wearden & Lejeune, 2006) ou sous la forme d’un effet « Vierordt »
(surestimation des durées courtes et sous-estimation des durées longues ; Wearden, 2003).
Ces violations suggèrent que des systèmes multiples de timing opèrent à différentes échelles
temporelles et qu’il est important de tenir compte de l’influence du contexte dans les modèles
théoriques du timing (Shi, Church & Meck, 2013). Enfin malgré son influence importante dans
l’étude des variations du temps subjectif, on reproche à la théorie du temps scalaire, et à ce
type de modèle de traitement de l’information d’une manière générale, son manque de
spécification sur le plan neurobiologique et ses difficultés à isoler les mécanismes spécifiques
de traitement de l’information temporelle des mécanismes cognitifs plus généraux comme
l’attention, la mémoire et la prise de décision (e.g. Matell & Meck, 2000).
3- Objectifs principaux
Une part importante de mes activités de recherche s’appuie sur l’analyse des données
comportementales et/ou des corrélats électrophysiologiques du traitement de durées allant de
quelques centaines de millisecondes à plusieurs secondes. Ces recherches ont été réalisées
en étudiant la dynamique spatiale et temporelle des potentiels évoqués (au moyen de l’EEG
de surface et de l’EEG intracérébrale) chez l’homme, ou en étudiant les effets de lésions
cérébrales chez l’homme et l’animal.
L’étude 1, réalisée sur un modèle de souris mutantes cérébelleuses, avait pour but de
déterminer le rôle du cortex cérébelleux dans la phase d’acquisition d’un comportement
moteur régulé dans le temps par le biais d’un conditionnement opérant impliquant des durées
supra-secondes.
Pour les recherches 2 et 3 réalisées dans le cadre du travail doctoral, l’analyse de la
dynamique spatiale et temporelle des potentiels évoqués de surface chez de jeunes adultes
42
nous a permis d’étudier le rôle du cortex frontal dans les processus de mémoire à long terme
ou de mémoire de travail (encodage, maintien et récupération) qui sont engagés lors de tâches
de discrimination et de reproduction de durées brèves. L’étude 2 avait pour but de déterminer
si l’amplitude des potentiels évoqués concomitants des opérations d’encodage et de maintien
de l’information temporelle en mémoire de travail pouvait varier en fonction de la charge en
mémoire de travail (i.e. degré de manipulation des durées en mémoire de travail et nombre de
durées à maintenir simultanément en mémoire). En distinguant les activités
électrophysiologiques concomitantes de l’encodage et de la reconnaissance des durées,
l’objectif de l’étude 3 était de savoir si l’activité frontale est latéralisée à gauche lors de
l’encodage et à droite lors de la reconnaissance de durées brèves en mémoire à long terme,
comme c’est le cas pour d’autres types de matériels (Tulving et al., 1994 ; Nyberg et al., 1996 ;
Blanchet et al., 2001 ; Gagnon & Blanchet, 2012 pour revue).
L’étude 4 se basait sur l’analyse des données comportementales recueillies au cours d’une
tâche de reproduction de durées supra-secondes chez un patient présentant une épilepsie
pharmaco-résistante et dont les lésions fronto-insulaires droites étaient associées à une
dégradation des performances temporelles.
Dans l’étude 5, nous avions pour objectif de déterminer le rôle de l’aire motrice supplémentaire
(AMS) et de la région frontale inférieure/insulaire lors de l’encodage, du maintien et de la
reproduction de durées supra-secondes et ce par l’analyse du décours temporel des potentiels
évoqués recueillis au moyen de l’EEG intracérébral (iEEG) chez des patients épileptiques.
Une question récurrente des recherches sur la perception du temps est de savoir si
l’engagement de certaines structures corticales et sous-corticales sous-tend des
mécanismes indépendants du contexte particulier dans lequel la tâche temporelle est
effectuée et plaide ainsi en faveur d’un rôle de ces régions dans des processus
généraux de traitement de l’information temporelle. Cette question, qui s’inscrit dans le
43
débat fondamental consistant à déterminer si la représentation explicite du temps est
plutôt centralisée ou localisée, a animé une part importante de mes travaux.
De fait, l’étude 1 a notamment été réalisée dans le but de savoir si le rôle du cortex cérébelleux
n’était pas restreint au traitement de durées infra-secondes et si cette région faisait partie
intégrante d’un circuit cérébral dédié au codage d’une gamme plus étendue de durées. A ces
fins, il s’agissait ici de déterminer si l’intégrité de cette région était nécessaire à la production
d’intervalles supra-secondes. L’étude 3 posait la question de la spécificité des régions
frontales gauche et droite dans le traitement temporel en tentant de déterminer si l’activité
évoquée enregistrée au niveau des électrodes frontales gauches et droites était indépendante
du type de processus mnésiques et de la gamme de durées (infra et supra-secondes) engagés
dans la tâche ou si ces activités reflétaient la mise en œuvre de processus spécifiques
d’encodage (i.e. frontal gauche) ou de reconnaissance (i.e. frontal droit) de durées brèves en
mémoire à long terme, comme c’est le cas pour d’autres types d’information. Au travers d’une
étude de cas (étude 4), nous avons montré que des lésions de la région fronto-insulaire droite
étaient à l’origine d’une distorsion du jugement temporel dont les caractéristiques scalaires
permettent d’affirmer que cette structure joue un rôle clef dans des mécanismes centraux de
traitement de l’information temporelle tels que décrits dans les modèles d’horloge interne et
ce, de façon cohérente avec l’idée selon laquelle la région frontale insulaire droite fait partie
intégrante du noyau dur de structures contribuant au fonctionnement de l’horloge. De
nombreux travaux présupposant l’existence d’une horloge centralisée et dédiée au traitement
de durées allant de la centaine de millisecondes à plusieurs secondes suggèrent que la
contruction d’une représentation de ces durées repose sur des phénomènes d’accumulation
du temps. L’identification des substrats neuronaux de l’accumulation mais aussi la mise en
évidence de liens entre activité cérébrale cumulative et jugement temporel sont des éléments
clefs dans le débat sur l’existence de mécanismes dédiés au traitement temporel et sur
l’engagement d’un nombre restreint de structures cérébrales dans ces mécanismes,
conformément à l’hypothèse d’une horloge centralisée. Dans ce contexte, l’étude 5 -au moyen
44
de la stéréo-électroencéphalographie- avait notamment pour but de déterminer si des activités
neuronales grimpantes corrélées à la durée subjective pouvaient être observées
principalement au niveau de l’aire motrice supplémentaire et du cortex fronto-insulaire,
témoignant ainsi du rôle de ces deux régions dans les processus d’accumulation du temps. A
ces fins, une analyse du décours temporel de l’activité de ces deux structures -ainsi que des
autres régions implantées- a été effectuée en lien avec les performances temporelles lors des
phases d’encodage et de reproduction, au cours desquelles ces processus d’accumulation
sont supposés être engagés.
4- Cervelet et régulation temporelle d’un comportement moteur (Etude 1)
Ce travail réalisé sur la base d’un modèle de souris mutantes de type Lurcher avait pour but
de déterminer, au moyen d’une procédure d’évitement actif, si des lésions du cortex
cérébelleux pouvaient être à l’origine de perturbations dans l’apprentissage d’un acte moteur
régulé temporellement et ce, dans une gamme de durées supra-secondes. Les souris Lurcher
se caractérisent principalement par une dégénérescence de la quasi-totalité des cellules de
Purkinje et des cellules granulaires (Caddy & Biscoe, 1979) et dans une moindre mesure des
noyaux profonds (Heckroth, 1994). Elles ont été comparées à des souris non lésées de la
même souche. Au cours d’une première phase de préapprentissage, les souris ont été
soumises à une procédure d’évitement actif standard. A chaque essai, l’animal devait passer
d’un compartiment A à un compartiment B au sein d’une shuttle box afin d’éviter un courant
électrique délivré en A, 10 (groupes « court » Lurcher et témoins) ou 15 (groupes « long »
Lurcher et témoins) secondes après avoir été placé dans ce compartiment. Le déclenchement
du courant était précédé d’un signal auditif et pouvait ainsi permettre à l’animal d’apprendre
sans avoir nécessairement recours à une stratégie d’estimation du temps. Les capacités
d’estimation temporelle ont été testées ensuite dans une deuxième phase d’apprentissage au
cours laquelle le courant était délivré dans le compartiment B au début de chaque essai.
45
L’animal devait alors passer de A à B dans un intervalle compris, pour les groupes « court »,
entre 5 s (délai d’extinction du courant en B) et 10 s (délai de déclenchement du courant en
A) ou, pour les groupes « long », entre 10 et 15 s. Aucun signal auditif n’était présenté lors de
cette seconde phase et les animaux ne pouvaient donc éviter le choc électrique qu’en estimant
le temps écoulé depuis le début de l’essai. Les critères d’apprentissage étaient identiques pour
les souris Lurcher et témoins. Par session de 10 essais, les pourcentages de réussite ont été
fixés à 80 % pour la première phase et à 70 % pour la deuxième phase de la procédure.
Une préservation des capacités d’apprentissage pour la première étape de l’évitement actif a
été mise en évidence pour le groupe de souris Lurcher. En effet, malgré la présence de déficits
moteurs chez ces souris, aucune différence dans le nombre de sessions nécessaire à
l’acquisition d’une réponse instrumentale simple n’a été montrée comparativement aux
animaux témoins. Pour la deuxième phase d’apprentissage, le nombre de souris Lurcher des
groupes « court » et « long » s’avérant incapables d’atteindre le critère de 70% de réussite fixé
était considérablement plus élevé comparativement aux souris témoins. Toutefois, après un
nombre de sessions sensiblement plus important que les animaux témoins, une souris Lurcher
(sur un total de 28 animaux mutants) a pu parvenir à ce niveau de performance. Les erreurs
commises par les animaux mutants consistaient essentiellement en un passage trop précoce
du compartiment A au compartiment B, suggérant que ces derniers surestimaient le temps.
Ces résultats suggèrent que l’intégrité du cortex cérébelleux est nécessaire pour
permettre à l’animal de réguler temporellement son comportement d’évitement, et ce,
pour des durées supra-secondes.
Différents auteurs ont proposé que le cervelet contribue aux processus automatiques de timing
qui sous-tendent les comportements réflexes lors de conditionnements classiques de type
Pavlovien (Petter et al., 2016 ; Anderson & Steinmetz, 1994). Par des mécanismes de
plasticité observés au niveau de la couche des cellules de Purkinje et impactant l’activité des
projections des noyaux profonds, le cervelet permettrait l’apprentissage d’intervalles (se
situant entre 100 et 1000ms) séparant un stimulus conditionnel (SC) d’un stimulus
46
inconditionnel (SI), comme cela a pu être mis en évidence lors d’un conditionnement du réflexe
palpébral (Jirenhed & Hesslow, 2011 ; Perrett et al., 1993). Il a également été proposé que les
cellules de Purkinje en elles-mêmes puissent maintenir en mémoire l’intervalle SC-SI
(Koekkoek et al., 2003 ; Johansson et al. 2014 ; Halverson et al., 2015). Outre les mécanismes
temporels qui sont sollicités lors de conditionnements classiques, la présente étude montre
que le cortex cérébelleux est également impliqué dans les processus de timing en jeu pour
des tâches de type instrumentale (Monfort et al., 1998).
Par ailleurs, le manque de données consistantes concernant l’existence d’un recouvrement de
l’activité cérébelleuse et cortico-striatale lors du timing de durées infra et supra-secondes a
conduit différents auteurs à distinguer deux systèmes ; le premier dédié au traitement des
durées infra-secondes et impliquant notamment le cervelet, et le second dédié au traitement
des durées allant de la seconde à la minute et impliquant en particulier les ganglions de la
base (Ivry, 1996 ; Lewis & Miall 2003a, b, 2009 ; Lee et al., 2007 ; Koch et al., 2009).
L’hypothèse de mécanismes neurobiologiques distincts pour ces différentes magnitudes
temporelles fait l’objet de fréquents débats et il semble aujourd’hui probable que le cervelet et
les ganglions de la base constituent un circuit intégré interagissant au travers du traitement
d’une gamme étendue de durées (Gibbon et al., 1997 ; Rammsayer & Ulrich, 2005 ; 2011 ;
Lewis et Miall, 2009 ; Ulbrich et al., 2007 ; Meck, 2005 ; Petter et al., 2016). La présente
étude, en montrant que des lésions du cortex cérébelleux sont à l’origine de distorsions
dans l’estimation de durées supra-secondes, est cohérente avec ces travaux indiquant
que le rôle de cette région dans le timing ne pouvait être restreint à la gamme de la
milliseconde et ceci probablement en raison de ses liens avec les réseaux striato-
thalamo-corticaux (Petter et al., 2016). Enfin, le fait que les souris du groupe Lurcher aient
été incapables d’atteindre le critère de réussite fixé pour la deuxième phase d’apprentissage -
ou pour l’une d’entre elles seulement après un nombre très élevé de sessions- est cohérent
avec l’hypothèse selon laquelle l’engagement du cervelet est essentiel dans la phase
d’acquisition d’une tâche temporelle (Petter et al., 2016).
47
5- Cortex frontal et mémoire de la durée
Cortex préfrontal, encodage et rétention de la durée en mémoire de travail (Etude 2)
Cette étude s’appuyait sur l’analyse des performances comportementales et de l’activité
évoquée mesurée en EEG de surface chez des sujets sains au cours de tâches de
reproduction de durées avec (Repro-int) ou sans interruption (Repro). Elle avait pour objectif
principal de déterminer les effets d’une modulation de la charge en mémoire de travail sur les
potentiels évoqués (PE) concomitants des étapes d’encodage et de rétention de l’information
temporelle (Monfort & Pouthas, 2003).
La tâche Repro est basée sur une procédure classique de reproduction supra-secondes au
cours de laquelle les sujets devaient encoder un intervalle cible de durée variable (1700 ou
2300 ms), le maintenir en mémoire pendant une période de rétention et le reproduire à la fin
de cette période. La tâche Repro-Int est similaire à la « gap procedure », utilisée chez l’animal,
au cours de laquelle l’estimation d’une durée est interrompue par un « gap » (Meck, Church
& Olton, 1984 ; Roberts, 1981). Dans notre étude, seule la phase de reproduction était
interrompue à des moments variables et les sujets devaient donc encoder à la fois l’intervalle
cible et l’intervalle précédant l’interruption mais aussi s’assurer que la durée des intervalles
avant et après interruption combinés ensemble soit identique à celle de l’intervalle cible.
Au moment de l’encodage de l’intervalle cible, une onde VCN se développe sur les électrodes
frontales dont l’amplitude maximale se situe au niveau de la ligne médiane. Aucune différence
n’a été montrée entre les tâches de reproduction avec et sans interruption concernant
l’amplitude de cette onde VCN, quelle que soit la durée de l’intervalle cible (cf figure 4). Cette
composante et les processus qu’elle sous-tend sont donc indépendants de la complexité de
la tâche et des conditions dans lesquelles la reproduction devra être réalisée (i.e. nombre de
durées à mémoriser et manipulation de ces durées ; Monfort & Pouthas, 2003). Le fait que
l’amplitude de l’onde VCN ne diffère pas entre les tâches Repro et Repro-int et la topographie
48
Figure 4. Grande moyenne des potentiels évoqués enregistrés lors de la phase d’encodage sur les électrodes FCz (durée cible de 1700ms) et Cz (durée cible de 2300ms) où l’amplitude de l’onde VCN est maximale. Cette figure illustre l’absence de différence entre les conditions avec (GAP-TR task) et sans interruption (noGAP-TR task).
fronto-centrale de cette composante sont compatibles avec les travaux indiquant que l’onde
VCN, au niveau de l’AMS, sous-tend des processus d’accumulation temporelle (Macar et al.,
1999 ; Macar & Vidal, 2002 ; Casini & Vidal, 2011). Ces résultats suggèrent qu’au cours
de la phase d’encodage de la durée cible, le niveau d’engagement des processus
attentionnels et les processus d’accumulation qui en dépendent (Casini & Macar, 1999)
ne variaient pas entre nos deux tâches.
Au cours de la période de rétention, on note la présence d’une brève négativité suivie d’une
onde lente positive qui se développe sur les électrodes frontales et dont l’amplitude augmente
jusqu’à la fin de cette période. Seules les électrodes frontales médianes montrent une
modulation de cette positivité en fonction du type de tâche, avec une amplitude plus
importante dans la tâche Repro-Int que dans la tâche Repro (cf figure 5). Très peu d’études
à notre connaissance ont examiné les ondes lentes concomitantes de l’étape de rétention de
durées brèves en mémoire de travail. En comparant des tâches de discrimination temporelles
et spatiales, Schubotz et Friederici (1997) avaient initialement montré que la localisation sur
le scalp de ces ondes lentes dépend du type d’information stockées avec une topographie
49
frontale pour l’information temporelle et pariéto-occipitale pour l’information spatiale. D’une
manière générale, l’étude de ces ondes lentes révèle une variabilité à la fois sur le plan
topographique mais aussi en termes de polarité qui pourrait dépendre à la fois du type de
matériel stocké mais aussi du type de tâches et donc des processus en jeu lors de la période
de rétention (Bosch et al., 2001). Bien que les ondes lentes rapportées dans la tâche
temporelle de Schubotz et Friederici (1997) se développent au niveau des électrodes
frontales, leur topographie (i.e. fronto-latérale) et leur polarité (négative) se distinguent
clairement de celles observées dans notre étude. De telles différences pourraient s’expliquer
par les caractéristiques des tâches (reproduction avec ou sans interruption pour Monfort &
Figure 5. Grande moyenne des potentiels évoqués enregistrés sur l’ensemble du scalp lors de la phase de rétention pour les conditions avec (GAP-TR task) et sans interruption (noGAP-TR task). Cette figure illustre les effets liés à la variation de la demande en mémoire de travail entre les deux conditions.
Pouthas, 2000 - discrimination pour Schubotz & Friederici, 1997) ou de la gamme de durées
(supra-seconde pour Monfort & Pouthas, 2000 - infra-secondes pour Schubotz & Friederici,
50
1997) employées. Depuis lors, une étude de Ng et al. (2009) a montré la présence d’ondes
ondes lentes de topographie et de polarité identiques à celles que nous avions observées
dans notre étude, au cours de la période de rétention d’une tâche de discrimination de durées
supra-secondes. Il semble donc que les différences de polarité et de topographie entre l’étude
de Schubotz et Friederici (1997) et la nôtre puissent provenir des gammes de durées et non
du type de tâche utilisé. De façon intéressante, Ng et al. (2009) indiquent que l’amplitude de
la positivité qu’ils observent lors du maintien en mémoire de travail est modulée en fonction
de la magnitude de la durée, suggérant ainsi que la rétention en mémoire de travail serait plus
en exigeante en termes de ressources cognitives pour une durée longue que pour une durée
courte. Les résultats de Ng et al. (2009) et les nôtres sont en conformité avec les différents
travaux indiquant que la charge en mémoire de travail impacte le niveau tonique des ondes
lentes consécutives à l’encodage de différents types d’informations non temporelles (Rösler
et al., 1997 pour revue). Au cours de la période de rétention, différents processus sont
susceptibles d’être engagés spécifiquement lors de la tâche Repro-Int, comme l’inhibition des
processus de reproduction, le maintien et la manipulation en mémoire de l’intervalle cible et
de l’intervalle précédant l’interruption. La mise en œuvre de tels processus peut donc accroître
la demande en mémoire de travail dans la tâche repro-int comparativement à la tâche repro.
Ces résultats dans leur ensemble montrent donc que le cortex frontal joue un rôle clef
dans les mécanismes qui sont en jeu lors de la rétention d’une information temporelle
en mémoire de travail (Schubotz & Friederici, 1997 ; Monfort & Pouthas, 2003 ; Ng et
al., 2009 ; Chen et al. 2015). Les modulations d’amplitude rapportées dans notre étude et
celle de Ng et al. (2009) suggèrent que ces ondes lentes sont sensibles au degré
d’engagement de ces mécanismes de mémoire de travail. Récemment, l’existence de
relations entre la précision de l’estimation temporelle et les oscillations dans la bande alpha
observées au niveau des régions frontales a été mise en évidence lors de la phase de
rétention d’une tâche de discrimination supra-secondes (Chen et al., 2015). Bien que portant
sur l’analyse d’activités rythmiques, ces derniers résultats soulignent ainsi l’intérêt de mener
51
à bien des travaux concernant les liens entre performances temporelles et ondes lentes
concomitantes des étapes de rétention de la durée en mémoire de travail.
La présence de modulation d’amplitude d’ondes lentes en fonction de la charge en mémoire
de travail a été considérée comme un argument permettant de réfuter l’hypothèse selon
laquelle ces signaux sont le reflet de mécanismes généraux de préparation (Ruchkin et al.,
1995). Néanmoins, à la différence des travaux de Schubotz et Friederici (1997) et de Ng et
al. (2009) employant tous deux une tâche de discrimination de durées, les tâches de
reproduction que nous avons employées exigent des sujets la réalisation d’une réponse
motrice régulée dans le temps. Ainsi, nous ne pouvons exclure la possibilité que les
modulations que nous avons observées lors de la phase de rétention entre les tâches repro
et repro-int dépendent également de mécanismes de préparation motrice. Dans une étude
EEG/MEG réalisée au cours d’une tâche de reproduction supra-seconde, Kononowicz et al.
(2015) ont montré que l’amplitude de l’onde VCN recueillie au début de la phase de
reproduction diminue avec la durée de l’intervalle standard à reproduire et qu’elle est par
ailleurs corrélée avec les variations interindividuelles du rapport durée subjective / durée
objective (DS/DO). Cette étude montre ainsi que les processus sous-tendus par l’activité VCN
sont engagés de façon d’autant plus importante que la durée produite est courte. Sur la base
de ces résultats, Kononowicz et al. (2015) proposent que l’activité EEG mesurée au début de
la période de reproduction reflète des processus de préparation et d’anticipation qui
permettraient de décider de façon optimale du moment du déclenchement de la réponse
motrice. Dans une récente revue de questions, ces mêmes auteurs indiquent que ces
processus de préparation et d’anticipation sont susceptibles de se mettre en place avant
même la phase de reproduction (Kononowicz et al., 2017). De tels mécanismes pourraient
ainsi rendre compte des modulations d’amplitude des ondes lentes concomitantes à la phase
de rétention entre la tâche repro et repro-int. En effet, de façon cohérente avec cette
hypothèse, l’amplitude de la positivité est plus importante dans la tâche repro-int pour laquelle
les durées à produire sont courtes comparativement à la tâche repro. Bien qu’ils n’aient pas
52
fait l’objet d’études spécifiques au cours de la période de rétention séparant S1 et S2 d’une
tâche de reproduction, il convient toutefois de souligner que ces processus de préparation
sont généralement associés à des ondes lentes négatives (Kononowicz et al., 2017) et non
positives, comme c’est le cas de la présente étude (cf figure 5).
Sur la base d’une analyse des données comportementales se référant au modèle du temps
scalaire, la présente étude a permis également de nourrir le débat concernant les processus
à l’origine des effets de distorsion du jugement temporel produits par une interruption (ou
« break ») dans l’estimation d’une durée. Ces phénomènes de distorsion avaient été
précédemment décrits lors de tâches de production et de discrimination (Fortin & Massé,
2000 ; Tremblay & Fortin, 2003) et ont été testés pour la première fois au moyen d’une tâche
de reproduction (Monfort & Pouthas, 2005). Les travaux de Fortin et collaborateurs ont montré
que l’interruption engendre une sous-estimation de la durée perçue qui est d’autant plus
importante que l’intervalle précédant l’interruption augmente. Lors d’une tâche de production
temporelle, cette sous-estimation se traduit par un allongement de la durée produite (Fortin &
Massé, 2000) et lors d’une tâche de discrimination par une proportion plus importante de
réponses courtes (Tremblay & Fortin 2003). Ce phénomène de sous-estimation, que nous
avons également rapporté dans la présente étude, est généralement interprété comme
reflétant la perturbation des processus d’accumulation du fait d’un partage attentionnel entre
l’estimation de la durée précédant l’interruption et l’attente de cette interruption (Fortin &
Massé, 2000 ; Tremblay & Fortin, 2003). De façon surprenante, notre étude montre que l’effet
de distorsion sur le jugement temporel diffère pour l’intervalle cible de 1700 ms et de 2300 ms
lorsque la durée d’attente du break est identique en valeur absolue (i.e. 1150 ms, soit un
prébreak long pour la durée cible de 1700 ms et un prébreak moyen pour la durée cible de
2300 ms) pour ces deux intervalles. Une interprétation en termes de partage attentionnel ne
peut à elle seule rendre compte de ce résultat. L’intervalle précédant l’interruption étant le
même, un effet de distorsion identique est attendue dans ce cas. Le fait que différentes durées
53
cibles et prébreak soient présentées au sein d’un même bloc d’essais pourrait être à l’origine
d’un effet de tendance centrale (effet Vierordt) fréquemment décrit lors de la reproduction, de
la production ou de l’estimation verbale de différentes durées cibles (Wearden, 2003). En
raison de ce biais de réponse, l’estimation des durées cibles et prébreak pourraient tendre
vers une valeur moyenne, expliquant ainsi pourquoi la distorsion du jugement temporel diffère
selon que ces durées correspondent aux intervalles les plus courts ou les plus longs dans la
série et seront donc respectivement sur et sous-estimées. Par l’emploi de deux durées
cibles dans la tâche de reproduction, nous avons pu montrer que les intervalles
produits dépendent non seulement de mécanismes de partage attentionnel (Fortin &
Massé, 2000 ; Tremblay & Fortin, 2003) mais aussi du contenu de la mémoire de travail
où seraient stockées les durées (cibles et prébreak) présentées lors de l’essai en cours
et du contenu de la mémoire à long terme où seraient stockées les durée présentées
lors des différents essais (Monfort & Pouthas, 2005). Ce type d’effet de tendance centrale
pourrait également s’expliquer par le fait que la production d’une réponse motrice prend un
certain temps à être générée et que ce temps est supposé être constant quel que soit
l’intervalle à produire (Wearden, 2003) ou par des mécanismes d’optimisation bayésien
permettant aux sujets d’utiliser les informations statistiques fournies par la distribution des
durées présentées au sein d’un bloc afin de minimiser leur erreur globale de reproduction (Shi
et al., 2013).
Un rôle clef du cortex frontal droit dans les mécanismes attentionnels et mnésiques
en jeu lors du traitement de l’information temporelle ?
Asymétrie hémisphérique et mémoire de la durée : apport des potentiels évoqués chez
le sujet sain (Etude 3)
Le travail présenté ci-après s’appuyait sur l’analyse des potentiels évoqués (PE) mesurés
chez des sujets sains en EEG de surface au cours d’une tâche de discrimination de la durée
54
(Monfort et al., 2000). Il a été réalisé afin d’apporter des éléments de compréhension quant
aux processus sous-jacents à l’activation du cortex frontal droit rapportée dans l’étude de
Maquet et al. (1996) en tomographie par émission de positon (TEP) et dans celle de Pouthas
et al. (2000) en EEG de surface et pour laquelle les données TEP recueillies par Maquet et
al. ont servi de support à la réalisation d’un modèle de générateurs des PE lors d’un même
protocole de discrimination de durées et d’intensités de stimuli visuels. L’étude de Pouthas et
al. (2000) montre en particulier la présence d’un dipôle situé en frontal droit dont l’activité est
reliée à la durée du stimulus test et suit la même dynamique temporelle que l’onde VCN
observée lorsque les sujets devaient récupérer en mémoire à long terme une durée standard
de 700 ms préalablement mémorisée afin de la comparer à une durée test. De façon
intéressante, ce dipôle est très peu actif dans la tâche de discrimination d’intensités suggérant
ainsi que cette région joue un rôle spécifique dans le jugement temporel. L’activité cérébrale
n’ayant pas été recueillie lors de l’encodage de la durée standard dans l’étude de Maquet et
al. (1996) et de Pouthas et al. (2000), il n’est donc pas possible de savoir si l’implication du
cortex frontal droit lors de la phase de reconnaissance est associée à des processus
mnésiques ou décisionnels propres à cette phase ou si cette région peut être également
engagée lors de la phase d’encodage ; ce qui permettrait ainsi de supposer que celle-ci joue
un rôle plus général dans le traitement de l’information temporelle.
Sur la base de ces deux études, une tâche de discrimination temporelle a donc été construite
dans le but de solliciter les opérations de mémoire à long-terme (en particulier la mémoire
épisodique) et dans laquelle les phases d’encodage et de reconnaissance ont été clairement
séparées au sein de blocs différents. Deux gammes de durées ont également été testées :
une gamme infra-seconde et une gamme supra-seconde. Ce protocole permettait donc de
savoir si l’implication du cortex frontal droit pouvait être ou non spécifique de la phase de
reconnaissance. Plus précisément, nous souhaitions tester l’hypothèse selon laquelle le
cortex frontal gauche est plus impliqué que le droit dans l’encodage d’une durée brève en
55
mémoire à long terme alors que le cortex frontal droit est plus impliqué que le gauche lors de
sa récupération et ceci quelle que soit la gamme de durée.
Cette hypothèse s’appuie sur les postulats de modèle HERA (Hemispheric Encoding Retrieval
Asymetry ; Tulving et al., 1994) basés sur des données d’imagerie fonctionnelle
hémodynamique (Tulving et al., 1994). Il décrit une asymétrie hémisphérique des processus
d’encodage et de récupération en mémoire épisodique pour des informations de nature
différente (e.g. mots, visages, odeurs). Celle-ci prend la forme d’une prédominance
hémisphérique gauche et droite respectivement pour l’encodage et la récupération. Le modèle
assigne aussi un rôle à l’hémisphère gauche dans la récupération en mémoire sémantique
habituellement associée aux processus d’encodage épisodique. De façon complémentaire
aux travaux de neuroimagerie, la facilitation des performances d’encodage et de récupération
par la stimulation magnétique transcrânienne (Gagnon & Blanchet, 2012 pour revue),
l’analyse des effets des lésions unilatérales et les techniques de stimulations en champs
visuel divisé (Blanchet et al., 2001) sont venus conforter depuis les postulats de ce modèle.
Figure 6. Haut : grande moyenne des potentiels évoqués enregistrés durant l’encodage (trait fin) et la reconnaissance (trait épais) sur les électrodes frontales gauche (F5) et droite (F6) pour la gamme 700 ms. Bas : grande moyenne des potentiels évoqués enregistrés durant l’encodage (trait fin) et la reconnaissance (trait épais) sur les électrodes fronto-centrales gauche (FC3) et droite (FC4) pour la gamme 2500 ms. Les échelles temporelles et d’amplitude sont identiques pour toutes les courbes.
56
Nos résultats indiquent que seules les électrodes frontales droites montrent la présence d’une
composante négative de type VCN qui se développe à la fois lors de l’encodage et de la
reconnaissance pour les durées infra et supra-secondes (cf. figure 6). L’amplitude de cette
composante négative sur les électrodes frontales droites ne diffère pas entre encodage et
reconnaissance pour la gamme infra-seconde (cf. figure 7A). Elle tend à être plus importante
sur les électrodes frontales droites qu’en frontal gauche pour la gamme de durée supra-
secondes, quelle que soit la condition (cf. figure 7B). Enfin, l’amplitude de l’onde VCN en
frontal gauche apparait plus large lors de la phase de reconnaissance comparativement à la
phase d’encodage pour les deux gammes de durées (cf. figure 7A & B).
Ces données montrent que le biais hémisphérique est différent des prédictions du modèle
HERA pour ce qui concerne l’information temporelle et ce, de façon cohérente avec certaines
études de neuroimagerie hémodynamique testant ces prédictions pour du matériel verbal et
non verbal (pour revue : Blanchet et al., 2003). Malgré l’existence d’un consensus global
quant à ce modèle, ces études montrent que des activations additionnelles accompagnent
souvent celles qui sont conformes aux postulats du modèle (Blanchet et al., 2003), voire des
activations contradictoires à ce dernier (Brewer et al., 1998 ; Kelley et al., 1998).
L’interprétation des données de la littérature se doit donc de tenir compte des processus liés
à la tâche mais aussi de la nature du matériel (Kelley et al., 1998 ; Blanchet et al., 2003).
Figure 7. (A) Valeurs d’amplitude moyenne de l’onde VCN enregistrée au cours d’une fenêtre allant de 350 à 560 ms sur les électrodes F5-F6 au cours de l’encodage (en gris) et de la reconnaissance (en noir) pour la gamme 700 ms. (B) Valeurs d’amplitude moyenne de l’onde VCN enregistrée au cours d’une fenêtre allant de 350 à 2000 ms sur les électrodes FC3-FC4 au cours de l’encodage (en gris) et de la reconnaissance (en noir) pour la gamme 2500 ms.
57
Par ailleurs, nos données suggèrent la présence de générateurs asymétriques localisés
à droite en encodage et en reconnaissance pour les deux gammes de durées. Elles
indiquent clairement que le cortex frontal droit est une structure clef dans la perception
du temps. Un biais hémisphérique droit, concernant les lobes frontaux et pariétaux, a été
rapporté sur la base de données de neuroimagerie fonctionnelle (Coull et al., 2011, 2013,
2016 ; Wiener et al., 2010 ; Coull & Nobre, 2008 ; Lewis & Miall, 2003a, 2006 ; Pfeuty et al.,
2003 ; Pouthas et al., 2000, 2005 ; Maquet et al., 1996) et de neuropsychologie (Harrington
et al. 1998) pour des tâches temporelles perceptives et motrices qui impliquent un traitement
explicite de la durée et ceci dans des gammes de durées infra et supra-secondes. Bien que
l’activité du cortex frontal droit soit présente quelles que soient les conditions et les gammes
de durées, l’absence de tâche contrôle non temporelle dans notre étude ne permet pas
d’affirmer avec certitude que cette activité est reliée à des mécanismes spécifiques de timing
et non à des processus cognitifs plus généraux de type attentionnel (Casini & Ivry, 1999 ;
Olton et al., 1988) ou mnésiques (Lewis & Miall, 2003b, 2006 ; Jones et al., 2004 ; Lustig et
al., 2005). Néanmoins, la récente méta-analyse des données IRMf réalisée par Wiener et coll.
en 2010 apporte des arguments importants en faveur d’un rôle spécifique des structures
frontales droites (inférieures, en particulier) dans le timing en montrant que les études sur
lesquelles était basée cette méta-analyse ont pour la plupart veillé à contrôler l’impact de
l’attention et de la mémoire sur les activations.
Le cas DB : une distorsion de la représentation en mémoire de la durée consécutive à
des lésions fronto-insulaires droites (Etude 4a)
Dans le cadre de notre travail sur l’étude des mécanismes cérébraux en jeu lors de la
reproduction temporelle en EEG intracérébral, nous avons eu l’opportunité d’analyser les
performances comportementales d’un patient épileptique présentant une lésion focale du
cortex frontal inférieur (FI) droit (au niveau de l’opercule) et de la partie adjacente du cortex
58
insulaire antérieur (IA) (Monfort et al., 2014 ; cf figure 8). Il s’agit du premier cas unique dans
la littérature montrant qu’une telle lésion est à l’origine d’une perturbation des performances
de reproduction de durées brèves, dans un contexte où un nombre important de travaux de
neuroimagerie (Wiener et al., 2010 ; Kosillo & Smith, 2010 pour revue) rapportent des
activations de cette région lors de tâches temporelles de discrimination (Ferrandez et al., 2003
; Lewis & Miall, 2003a, 2003b, 2006 ; Livesey et al., 2007 ; Pouthas et al., 2005 ; Rao et al.,
2001 ; Monfort et al., 2000), de reproduction (Wittmann et al., 2010), de perception du rythme
(Schubotz et al., 2000) et de synchronisation sensori-motrice (Rubia et al., 2000).
Figure 8. Images sagittales (a) et coronales (b) pondérées en T1 du patient DB montrant une lésion localisée dans le cortex insulaire antérieur droit et la partie adjacente du cortex frontal inférieur droit (opercule). Les lignes pointillées sur chaque coupe indiquent les limites de la lésion telles que définies lors de l’exploration fonctionnelle.
La tâche de reproduction que nous avons construite est similaire à celle employée par
Wittmann et al. (2010) et nécessite d’encoder un intervalle cible dans la gamme supra-seconde
(i.e. 3, 5 ou 7s), de le maintenir en mémoire et de le reproduire. Les stimuli employés lors de
la phase d’encodage étaient composés d’images émotionnelles négatives ou neutres issues
de la batterie « International Affective Pictures System » (IAPS ; Lang et al., 2008). Les effets
de distorsions du jugement temporel spécifiquement liés aux émotions seront abordés dans le
chapitre dédié aux relations émotion / cognition (Chapitre 2 § 9).
59
En comparaison à un groupe de sujets sains appariés et à une série de cas de patients
épileptiques ne présentant pas de telles lésions fronto-insulaires, DB montre une surestimation
massive des durées reproduites et ce, en dépit d’une variabilité dans ses performances
comparable à celle des sujets sains. Cet effet est présent pour les trois durées standard (3, 5
et 7s) et pour les deux conditions émotionnelles et de façon remarquable, l’étendue absolue
de cette surestimation augmente proportionnellement avec la durée, en accord avec la
propriété scalaire. Enfin, il convient de noter que les statistiques de cas uniques réalisées dans
le but de comparer les performances du groupe de sujets sains à celles obtenues par chacun
des patients épileptiques sans lésions de la région FI/IA n’ont pas montré d’altérations de la
précision du jugement chez ces derniers.
Le phénomène de distorsion observé chez DB étant scalaire, ces résultats plaident
clairement en faveur d’une perturbation concernant des mécanismes centraux de
traitement de l’information temporelle et non en faveur d’une atteinte de mécanismes
non temporels, comme un ralentissement moteur. En effet, un tel ralentissement est
susceptible également de mimer une surestimation de la durée mais celle-ci est supposée être
constante et non proportionnelle au travers des différentes durées standard. Sur la base du
modèle du temps scalaire, cette distorsion du jugement temporel apparait incompatible avec
un effet concernant la vitesse de l’horloge, qui serait alors présent à la fois lors des phases
d’encodage et de reproduction et ne devrait donc pas se traduire par une altération de la
précision. La surestimation observée ici va donc dans le sens d’un rôle différentiel de la région
FI/IA droite au cours de ces deux phases. Elle est compatible avec les travaux de Wittmann
et al. (2010) indiquant que cette région est active uniquement lors de la phase de reproduction
et lui attribuant un rôle dans le maintien en mémoire de la durée encodée (voir également
Pouthas et al., 2005 ; Lewis & Miall, 2006). Néanmoins, si l’on suppose une perturbation du
maintien, on est en droit d’attendre une altération de la trace en mémoire menant à une perte
d’information temporelle et possiblement à une plus grande variabilité ; altération qui ne peut
donc expliquer le pattern de performances noté chez DB. Cet effet de surestimation de la
60
durée pourrait davantage s’expliquer par une distorsion de la représentation en
mémoire de la durée encodée qui se produirait au moment du stockage et/ou de la
récupération et qui serait à l’origine d’une déviation du jugement temporel. Toujours sur
la base de la théorie du temps scalaire, cet effet de distorsion de type scalaire est cohérent
avec une altération se situant au niveau de l’étape mnésique du modèle ou plus précisément,
au moment du transfert du contenu de l’accumulateur vers le niveau mémoire. Une
augmentation de la constante multiplicative K* qui -lorsqu’elle est plus grande que 1- conduit
à une valeur stockée en mémoire de référence d’autant plus grande que la durée objective est
longue, peut en effet expliquer une surestimation chez DB qui augmente proportionnellement
avec la durée standard et ceci sans augmentation de la variabilité du jugement. Enfin, une
augmentation du seuil de décision a été proposée pour rendre compte d’une augmentation de
la variabilité du temps de reproduction (Wearden, 2003) mais celle-ci n’est pas supposée se
traduire par une sur- ou une sous-reproduction et devrait donc altérer la variabilité plutôt que
la précision du jugement.
De façon comparable avec les travaux de Vidalaki et al. (1999) et de Melguire et al. (2005),
seule une patiente présentant des lésions bilatérales du cortex temporal médial a montré une
variabilité significativement plus importante de son jugement temporel et ce en l’absence
d’effet quant à sa précision. Les patterns de performance clairement opposés entre cette
patiente et le patient DB suggèrent que la représentation de la magnitude de la durée serait
sous-tendue par la région FI/IA droite alors que les mécanismes de mémoire de travail
(Vidalaki et al. 1999) ou de décision (Melguire et al. 2005) à l’origine de la variabilité du
jugement temporel seraient quant à eux dépendant des structures temporales médiales.
6- Rôle de l’AMS dans les processus temporels de prise de décision et
mécanismes de préparation du mouvement dans le temps (Etude 5)
Dans le travail présenté ici, nous avions pour objectif d’analyser le décours temporel de
l’activité de l’aire motrice supplémentaire (AMS) lors de l’encodage, du maintien et de la
61
reproduction de durées supra-secondes au moyen de l’EEG intracérébral (iEEG) chez des
patients épileptiques. Tenant compte de l’existence d’un hub temporel comprenant un vaste
réseau de structures cérébrales (Merchant et al. 2013 pour revue), l’activité iEEG a également
été explorée sur l’ensemble des sites d’enregistrement. L’exploration des mécanismes
cérébraux en jeu lors de la reproduction temporelle a fait l’objet de nombreux travaux en
neuroimagerie hémodynamique (Coull et al., 2013 ; Wittmann et al., 2010 ; Bueti & Macaluso,
2011 ; Bueti et al., 2008) et en EEG de surface (Kononowicz et al. 2015 ; Mitsudo et al. 2012 ;
Gibbons & Stahl, 2008 ; Gibbons & Rammsayer, 2004 ; Monfort et al., 2003 ; Elbert et al.
1991 ; Ruchkin et al., 1977) mais la présente étude, à notre connaissance, est la première à
utiliser cette méthode de cartographie cérébrale d’une grande précision spatiale et temporelle
dans le but d’examiner les corrélats neuronaux de la perception du temps et a permis en
particulier d’apporter un nouvel éclairage quant au rôle de l’AMS dans le timing.
Cette étude a été réalisée chez des patients épileptiques pharmaco-résistants qui faisaient
l’objet d’une exploration fonctionnelle par électrodes intracérébrales en vue d’une exérèse
chirurgicale des structures qui provoquent l’épilepsie. Le choix du schéma d’implantation des
électrodes se fait en fonction des hypothèses concernant la zone épileptogène et chaque
patient a donc une combinaison unique d’électrodes contenant chacune entre 10 et 15 plots
d’enregistrement. Cette technique préopératoire est utilisée en routine clinique dans le service
de neurologie du CHU de Nancy. La présence d’électrodes au sein de l’AMS était le critère
d’inclusion principal pour les patients de cette étude. La tâche de reproduction temporelle est
la même que celle évoquée dans la partie précédente discutant des données
comportementales du patient DB.
Considérations méthodologiques sur la technique d’enregistrement
iEEG
Cette méthode d’enregistrement pré-chirurgicale combinant précision spatiale et temporelle
permet la construction d'une cartographie cérébrale à des fins qui sont avant tout clinique.
Cette exploration fonctionnelle fournit également une excellente opportunité de répondre à des
62
questions fondamentales sur le codage neuronal et la cognition. L’EEG intracérébral ne peut
cependant pas donner une vision globale de l’ensemble du cerveau et n’apporte des
informations que sur environ 1% du cerveau (Halgren et al., 1998). Les recherches menées
en iEEG choisissent en général de se focaliser sur un petit nombre de structures et de ne
rapporter que les résultats qui sont reproductibles au travers de plusieurs patients présentant
des foyers épileptogènes et des traitements anticonvulsivants différents. Cette reproductibilité
des résultats est essentielle en raison des effets potentiels de l’épilepsie sur les réseaux
corticaux normaux (Lachaux et al., 2012). Au-delà de la problématique et des hypothèses du
chercheur, toute région corticale échantillonnée sur au moins deux patients et qui présente
une réponse aux manipulations expérimentales peut être considérée comme une région
d’intérêt (Lachaux et al., 2012). Par ailleurs, le traitement des données iEEG doit tenir compte
du fait que la population étudiée est généralement de petite taille et que les sites
d’enregistrement sont très variables d’un patient à l’autre. Par conséquent, les analyses de
groupe ne sont pas possibles pour la plupart des études iEEG et les effets de manipulations
expérimentales doivent être montrés à un niveau individuel et localisés avec précision sur le
plan anatomique pour chaque patient.
Dans la présente étude, nous avons pu recueillir des données exploitables auprès de 4
patients sur un total de 577 sites d’enregistrement qui ont été traitées suivant un montage
bipolaire. Les effets de la performance (variations intra-individuelles dans la précision du
jugement temporel) et des émotions (négatives ou neutres) sur l’activité évoquée ont été
analysés pour chaque patient au cours des phases d’encodage (calée sur l’apparition de
l’intervalle standard), de maintien (calée sur l’extinction de l’intervalle standard) et de
reproduction (calée sur l’apparition de l’intervalle de reproduction). Les modulations de
l’activité évoquée en fonction de la magnitude de la durée standard (3, 5, 7s) ont été analysées
uniquement au cours du maintien et de la reproduction ; les patients n’étant pas informés de
la durée standard présentée à chaque essai, aucun effet de cette variable n’est attendu sur
les PE lors de l’encodage. Ne seront discutés ici que les résultats les plus consistants, ceux
63
qui ont pu être répliqués sur au moins deux patients. Les effets des émotions sur les PE seront
discutés dans le chapitre dédié aux relations émotion / cognition (Chapitre 2 § 9).
Les études en EEG de surface employant des intervalles allant au-delà de la seconde montrent
que l’onde VCN peut être séparée en une composante précoce se développant entre 200 et
1000 ms après S1 et une composante plus tardive se développant avant l’apparition de S2
(e.g. Loveless & Sanford, 1974 ; Kononowicz et al. 2015). Dans différentes régions incluant
notamment l’AMS, une activité grimpante a été observée au cours des fenêtres temporelles
correspondant (1) à la composante précoce de l’onde VCN lors des phases d’encodage et de
reproduction et (2) à la composante tardive de cette onde lors de l’encodage. Toutefois, aucun
résultat probant n’a été montré quant à la modulation de ces potentiels évoqués en fonction
des variations des performances individuelles, ce qui parait peu compatible avec l’idée selon
laquelle ce type d’activité puisse refléter l’accumulation des impulsions dans le temps.
Figure 9. Potentiels évoqués concomitants à l’extinction de l’intervalle standard dont l’amplitude diminue avec l’allongement de cet intervalle. Cette activité a été mesurée dans l’AMS.
La présence de PE à l’extinction de l’intervalle standard dont l’amplitude diminue avec
l’allongement de cet intervalle (cf. figures 9 & 11) a été observée essentiellement au niveau
de l’AMS et de l’insula et dans une moindre mesure dans des structures fonctionnellement
connectées à ces deux régions (cf. figure 10). Cet effet est présent chez trois patients parmi
les quatre présentant des plots dans l’AMS et l’insula et est observé respectivement sur 35%
et 40% de l’ensemble des dérivations bipolaires enregistrées dans ces deux régions. Pour ces
64
trois patients, il a été également observé de façon moins consistante au niveau des gyri
frontaux inférieur, moyen et supérieur et du cortex cingulaire antérieure et moyen (cf. figure
10).
Figure 10. Coordonnées de l’ensemble des plots d’enregistrement pour les 4 patients étudiés sur une coupe sagittale, coronale et horizontale du cerveau dans l’espace de Talairach. Les plots pour lesquels une modulation de l’amplitude des potentiels évoqués en fonction de l’intervalle standard a été observée à l’extinction de celui-ci sont représentés en gras.
Parmi les quatre patients implantés dans l’AMS, le patient 1 était le seul qui, à la fois, ne fut
pas capable de reproduire correctement les différentes durées standard et dont l’activité de
l’AMS à l’extinction de l’image IAPS n’était pas modulée par la durée standard (cf. figure 11).
Par contre, les effets de la durée sur l’amplitude des PE post-intervalle standard (P-IS) au
niveau de l’AMS sont apparus avec un maximum d’acuité chez le patient 3, chez qui les
performances étaient les plus élevées en termes de précision et de variabilité (cf. figure 11).
Le pattern spécifique d’activité neuronale et les performances temporelles observés pour les
65
Figure 11. La partie gauche de la figure montre les variations d’amplitude des potentiels évoqués concomitants à l’extinction de l’intervalle standard en fonction de la durée de cet intervalle. Pour chaque patient, les potentiels évoqués représentées ici ont été enregistrées sur des électrodes situées dans l’AMS. Les flèches indiquent les fenêtres temporelles au sein desquelles un effet significatif de la durée standard a été montré. La partie droite de la figure montre la distribution des réponses comportementales (i.e. appui-bouton) de chaque patient en fonction des durées standard (3, 5 & 7s).
Pat. 1
Pat. 2
Pat. 3
Pat. 4
66
patients 1 et 3 suggèrent que la modulation de l’activité de l’AMS avec la durée de
l’intervalle standard n’est pas le reflet d’un traitement implicite de la durée mais plutôt
le reflet de mécanismes permettant la construction d’une représentation explicite et
précise de l’intervalle standard. Cette idée est renforcée en particulier par le fait que
l’amplitude de l’activité enregistrée après l’extinction de l’intervalle standard permet de prédire
la précision de l’estimation temporelle mesurée lors de la phase de reproduction. En somme,
il apparait que l’activité P-IS est (1) plus importante après la présentation d’un standard court
relativement au standard long et (2) plus importante également lorsque le sujet sous-estime
l’intervalle standard que lorsqu’il le surestime.
Un effet lié aux opérations de catégorisation et de prise de décision concernant
la durée ?
L’effet de la durée sur l’amplitude de l’activité de l’AMS P-IS présente des similitudes avec la
composante positive tardive (late positive component of timing : LPCt) rapportée dans
différents travaux menés en EEG de surface à la suite de la présentation d’un d’intervalle de
comparaison dans des tâches de discrimination (Tarantino et al., 2010 ; Gontier et al., 2009),
de généralisation (Paul et al., 2011) ou de bissection (Wiener & Thompson, 2015 ; Lindberg &
Kieffaber, 2013). Certains de ces travaux montrent que la LPCt varie de façon linéaire en
fonction de la durée subjective ou de la durée objective qui vient d’être présentée avec une
amplitude de la positivité plus importante sur les électrodes fronto-centrales pour les durées
les plus courtes (Wiener & Thompson, 2015 ; Lindberg & Kieffaber, 2013 ; Tarantino et al.,
2010). De façon intéressante, ce pattern d’activité électrophysiologique est associé à une
diminution des temps de réaction avec l’augmentation de la durée de l’intervalle de
comparaison lors d’une tâche de discrimination (Tarantino et al., 2010) et aux réponses
« long » comparativement aux réponses « court » dans une tâche de bissection (Lindberg &
Kieffaber, 2013). La diminution de l’amplitude de l’activité P-IS dans notre étude parait donc
similaire aux résultats de ces précédentes études et indique de la même façon que la décision
concernant la durée de l’intervalle est calée temporellement à l’extinction du stimulus pour les
67
durées standard les plus courtes alors que l’essentiel de la décision serait traité avant la fin de
l’intervalle pour les durées standard les plus longues (Lindberg & Kieffaber, 2013 ; Tarantino
et al., 2010). Nos résultats confirment donc que ce pattern d’activité spécifique serait la
signature neuronale des opérations de catégorisation et de prise de décision
temporelles. Ils indiquent également pour la première fois que cette réponse cérébrale est
localisée principalement au niveau de l’AMS et de l’insula et qu’elle se manifeste
immédiatement après l’encodage de la durée standard et ce même si aucune réponse
n’est requise, comme c’est le cas lors des tâches de discrimination et de bissection
temporelles.
De précédentes études d’imagerie cérébrales fonctionnelles indiquent également que l’AMS
joue un rôle dans les mécanismes de prédictibilité temporelle (Cui et al., 2009 ; Bueti et al.,
2010). Lors d’une tâche de temps réaction avec signal préparatoire, Cui et collaborateurs
(2009) ont montré que l’activation de l’AMS au moment de l’apparition de la cible augmente
avec la durée de la période séparant le signal préparatoire et la cible (i.e. foreperiod), ceci
lorsque cette durée est variable et incertaine. N’étant plus observée lors d’une condition de
comptage à rebours au cours de laquelle le moment d’apparition de la cible est connu à
l’avance, cette activité de l’AMS semble donc coder la probabilité conditionnelle cumulative
d’apparition de la cible plutôt que simplement le temps écoulé (Cui et al., 2009). Dans notre
étude, la durée standard est variable et imprévisible mais contrairement à l’étude de Cui et
collaborateurs (2009), l’activité de l’AMS diminue lorsque la probabilité d’extinction de
l’intervalle standard augmente. On peut s’attendre à ce que dans notre tâche de reproduction
et dans la tâche de temps de réaction avec signal préparatoire, l’attente dépend d’une
distribution de probabilité construite à postériori (Luce, 1986) qui implique que plus le temps
passe et plus l’incertitude sur la durée de l’intervalle en cours diminue et plus l’attente
augmente. Les différences entre les deux patterns d’activité de l’AMS pourraient toutefois
dépendre des exigences propres à chacune des tâches. Les participants dans l’étude de Cui
et collaborateurs (2009) devaient prendre une décision motrice immédiatement après
68
l’apparition de la cible alors que dans notre étude, à la fin de l’intervalle standard, les patients
devaient maintenir une représentation de cet intervalle en mémoire afin de pouvoir anticiper le
moment précis d’appui sur le bouton lors de la phase de reproduction. Ainsi dans notre étude,
nous proposons que l’activité décroissante de l’AMS sous-tende des mécanismes de décision
qui s’appuient sur la diminution de l’incertitude concernant l’extinction du stimulus avec
l’allongement de la durée de l’intervalle standard. Par contraste, l’activité grimpante au niveau
de l’AMS rapportée dans l’étude de Cui et collaborateurs (2009) pourrait refléter
l’augmentation des processus d’orientation de l’attention temporelle (i.e. temporal expectation)
avec la durée de la période préparatoire. Considérant que l’incertitude concernant l’intervalle
standard est maximale avant la fin de l’intervalle le plus court (i.e. 3s), l’amplitude plus
importante des PE calés temporellement avec l’extinction de cet intervalle pourrait donc
refléter le fait que la résolution de l’incertitude est à son niveau le plus élevé. De façon
cohérente avec cette interprétation, l’onde LPCt observée immédiatement après la fin de
l’intervalle à estimer a été récemment considérée comme le marqueur électrophysiologique
de l’incertitude de la prise de décision lors du traitement de l’information temporelle (Wiener &
Thompson, 2015).
Un effet lié au déclenchement de la réponse motrice au bon moment dans le
temps ?
Dans une récente étude EEG/MEG utilisant une tâche de reproduction de durées supra-
secondes, Kononowicz et al. (2015) ont montré que l’amplitude de l’onde VCN observée au
début de la période de reproduction diminue avec la durée standard et qu’elle est par ailleurs
corrélée avec les variations interindividuelles du rapport DS/DO. Sur la base de ces résultats,
les auteurs suggèrent que cette activité EEG reflète la mise en œuvre de processus de
préparation motrice et d’anticipation du moment précis où la réponse doit être exécutée pour
reproduire la durée standard. Un haut niveau de préparation et d’anticipation serait nécessaire
69
pour la reproduction des durées standard les plus courtes et aboutirait également à des DS/DO
moins importants. Dans leur article, Kononowicz et al. (2015) ajoutent également que ces
mécanismes de préparation et d’anticipation sont susceptibles de se manifester avant même
la phase de reproduction. Ainsi, l’activité plus marquée que nous avons observée au
niveau de l’AMS après l’extinction de la durée standard la plus courte pourrait refléter
un niveau élevé de préparation et d’anticipation qui permettrait d’optimiser sa décision
et ainsi d’appuyer au bon moment.
7- Conclusion générale et perspectives
Les travaux décrits contribuent au débat concernant la spécificité des régions frontales droites
dans le traitement de l’information temporelle. L’étude 3 montre qu’une négativité -sous la
forme d’une onde VCN- se développe en frontal droit à la fois lors des phases d’encodage et
de récupération d’une tâche de discrimination temporelle et ceci pour des gammes de durées
infra et supra-secondes. Ces premiers résultats plaident en faveur d’un biais hémisphérique
droit pour le traitement des durées brèves et d’un rôle critique des régions frontales, en
particulier, dans la perception du temps (Monfort et al., 2000). Dans cette étude, il reste
toutefois difficile de caractériser ce que cette activité évoquée recueillie au niveau des
électrodes frontales droites peut refléter en termes de processus cognitifs. Ainsi en l’absence
de condition contrôle non temporelle, il n’est pas possible de déterminer si cette activité sous-
tend des mécanismes spécifiques de traitement de la durée ou des mécanismes plus généraux
d’attention soutenue. En outre, ces données qui proviennent d’analyses topographiques en
EEG de surface ne permettent pas de déterminer où se situent le générateur de cette activité.
Or au sein du lobe frontal droit, les travaux de neuroimagerie fonctionnelle, de stimulation ou
de neuropsychologie rapportent en particulier l’implication des régions frontales inférieures
(incluant ou non l’insula antérieure) et dorsolatérales. Ces deux structures sont engagées dans
70
une large palette de tâches temporelles perceptives et motrices et dans différentes modalités
sensorielles (cf. table 1). Toutefois, la fonction spécifique de chacune de ces régions dans le
traitement temporel reste à clarifier. Pour nombre de ces études, l’absence de condition ayant
pour but de contrôler que le niveau de difficulté entre tâche temporelle et tâche non temporelle
était équivalent ne permet pas encore une fois d’exclure l’hypothèse selon laquelle ces régions
frontales droites contribuent aux mécanismes d’attention soutenue plutôt qu’aux mécanismes
de timing en tant que tels. Cette question est d’autant plus importante lorsque les auteurs
emploient des durées longues (Macar et al., 2002 ; Lewis & Miall, 2003a ; Gooch et al., 2011 ;
Kagerer et al., 2002 ; Jones et al., 2004 ; Koch et al., 2007) pour lesquelles le niveau
d’engagement de l’attention soutenue ou de la mémoire de travail est accru ; l’activité des
cortex préfrontal dorsolatéral et inférieur droits étant connue pour être modulée en fonction du
degré d’implication de ces processus (Demeter et al., 2011 ; Lim et al., 2010 ; Owen et al.,
1999 ; Coull et al., 1998 ; Paus et al., 1997). Or, des stimulations magnétiques transcrâniennes
(Koch et al., 2007 ; Jones et al., 2004) ou des lésions (Kagerer, 2002) au niveau du cortex
préfrontal dorsolatéral droit perturbent les performances de reproduction pour les durées
supra-secondes uniquement.
Le rôle particulier de cette région dans le traitement des durées longues parait donc cohérent
avec l’interprétation en termes de mécanismes cognitifs généraux de type attentionnel et de
mémoire de travail proposée par de nombreux auteurs (Harrington et al., 1998 ; Rao et al.,
2001 ; Macar et al., 2002 ; Jones et al., 2004 ; Pouthas et al., 2005 ; Livesey et al., 2007 ; Koch
et al., 2007). Comme c’est le cas pour la région dorsolatérale, certains auteurs suggèrent que
la portion inférieure du lobe frontal droit est impliquée dans des mécanismes attentionnels ou
mnésiques indépendants du type d’informations traitées (e.g. Penhune et al., 1998 ; Ferrandez
et al., 2003 ; Nenadic et al., 2003 ; Jantzen et al., 2007). Toutefois dans l’étude 4, la présence
d’une sur-reproduction des durées supra-secondes dont l’étendue augmente
proportionnellement avec l’allongement de la durée standard consécutivement à une lésion à
la jonction des cortex frontal inférieur et insulaire antérieur droits conforte l’idée selon laquelle
71
72
cette région est impliquée dans des mécanismes spécifiques de traitement de l’information
temporelle. Ce pattern de performances, compatible avec la propriété scalaire, parait en effet
refléter une distorsion de la représentation des durées en mémoire se produisant lors de
l’étape de stockage ou de récupération, bien qu’il ne soit pas exclu que cette altération puisse
concerner l’étape décisionnelle du traitement de l’information temporelle (Monfort et al., 2014).
De façon intéressante également, différents travaux d’imagerie montrent que l’activation de la
partie inférieure du cortex frontal droit est maintenue lorsque les auteurs ont veillé à apparier
les tâches temporelles et les tâches contrôles non temporelles en termes de difficultés et
d’attention soutenue (Nenadic et al., 2003 ; Rao et al., 2001 ; Coull et al., 2004 ; Morillon et
al., 2009) et ce, y compris lorsque la tâche contrôle est rendue plus difficile que la tâche
temporelle (Livesey et al., 2007). Ces données montrent à leur tour que cette région joue un
rôle spécifique dans le timing et que sa participation ne peut être restreinte à des processus
généraux sous-jacents à l’effort mental nécessaire à la réalisation d’une tâche temporelle
(Coull et al., 2011 ; pour revue). L’importance du cortex frontal inférieur droit dans la perception
du temps est confirmée par de récentes études en IRMf indiquant que l’étendue de son
activation est modulée par des stimuli émotionnels négatifs augmentant le niveau d’éveil et qui
sont à l’origine d’une distorsion du jugement temporel (Dirnberger et al., 2012 ; Tipples et al.,
2013 ; Pfeuty et al., 2015). Cette activité émotionnellement induite concernant le cortex frontal
inférieur et/ou la partie adjacente de l’insula antérieure pourrait refléter une accélération dans
le traitement de l’information temporelle menant à un allongement de la durée subjective
(Dirnberger et al., 2012 ; Pfeuty et al., 2015) ou une difficulté accrue dans les mécanismes de
prise de décision (Tipples et al., 2013). Parmi l’ensemble des structures corticales et sous-
corticales ayant été préalablement identifiées comme faisant partie intégrante d’un réseau
spécifique du traitement temporel, il est notable que le cortex frontal inférieur est la seule
région à montrer une modulation de son activité dépendante des effets du contenu émotionnel
des stimuli sur le jugement temporel (Pfeuty et al., 2015). Dans le même sens, une récente
revue des données de neuroimagerie fonctionnelle met en en évidence que cette région ainsi
73
que l’aire motrice supplémentaire constitueraient un noyau dur de structures corticales qui
seraient activées indépendamment du contexte spécifique dans lequel le traitement temporel
est réalisé (Wiener et al., 2010).
En somme, les régions dorsolatérales et inférieures du cortex frontal droit paraissent toutes
deux jouer un rôle clef dans la perception du temps. Une première distinction semble pouvoir
être faite quant à leur contribution respective au traitement de l’information temporel en tant
que tel. Un faisceau d’arguments suggère que la portion dorsolatérale est impliquée dans des
processus cognitifs généraux de type attentionnel ou mnésique alors qu’un relatif consensus
semble émerger concernant la participation de la région frontale inférieure à des mécanismes
spécifiques de timing. Pour autant, le rôle exact de chacune de ces deux régions reste à
préciser et une partie de mes futures activités de recherche aura pour but d’apporter des
éléments de réponses à cette question (cf. projet 1)
Projet 1 : Implication des régions frontales droites dans les mécanismes de
traitement de l’information temporelle : une approche neuropsychologique
Collaborations : Service de neurologie du CHU de Nancy (Louis Maillard, PU-PH neurologue),
Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d’Aquitaine (UMR 5287) - Université de
Bordeaux 2 (Micha Pfeuty, MCU).
Par l’étude de patients épileptiques présentant des lésions de la portion inférieure ou
dorsolatérale du cortex frontal droit, il s’agira dans ce projet de mieux caractériser le rôle
respectif de ces deux régions dans l’estimation du temps. Sur la base des performances
temporelles et non temporelles obtenues lors de tâches appariées en termes de difficulté et
d’attention soutenue, nous tenterons d’abord de déterminer si les régions frontales
dorsolatérales sont impliquées dans des mécanismes attentionnels et mnésiques
indépendants du type d’information à traiter et si les régions frontales inférieures droites sont
engagées dans les mécanismes de timing en tant que tels (Wiener et al., 2010 ; Coull et al.,
74
2011). Afin de savoir si les lésions de la portion inférieure du lobe frontal droit en particulier
peuvent perturber la production d’un mouvement précis dans le temps mais aussi les
composantes perceptives du traitement de l’information temporelle, les performances seront
également évaluées au cours de tâches de discrimination et de reproduction de durées (e.g.
Coull et al., 2013). Ces données nous permettront également de confirmer ou non l’altération
massive du jugement temporel observée au cours d’une tâche de reproduction de plusieurs
secondes consécutivement à des lésions frontales inférieures droites (Monfort et al., 2014).
De plus, considérant que la région frontale inférieure droite est impliquée à la fois dans
l’évaluation des durées infra et supra-secondes (Wiener et al., 2010) alors que le cortex frontal
dorsolatéral droit semble contribuer plus spécifiquement au traitement des durées supra-
secondes, les tâches temporelles motrices et perceptives seront réalisées pour ces deux
gammes de durées. Considérant que la région frontale inférieure droite participe aux effets de
distorsions du jugement temporel induits par les émotions (Monfort et al., 2014 ; Pfeuty et al.,
2015 ; Dirnberger et al., 2012 ; Tipples et al., 2013), nous tenterons enfin de déterminer en
quoi les lésions concernant spécifiquement cette partie du lobe frontal droit (incluant ou non
l’insula antérieure) sont susceptibles de moduler l’impact des émotions sur les performances
obtenues au cours d’une tâche temporelle impliquant les gammes de durées infra et supra-
secondes.
Certains des résultats qui ont été présentés ici s’inscrivent dans le sillage des recherches dont
l’objet est de comprendre par quels mécanismes l’aire motrice supplémentaire concoure à la
construction du jugement temporel. Ainsi l’étude 2 montre que les caractéristiques de l’onde
VCN qui se développe au cours de l’encodage d’un intervalle cible sont indépendantes des
conditions dans lesquelles la tâche est réalisée (Monfort & Pouthas, 2003). Ces éléments et
la topographie fronto-centrale de cette composante sont compatibles avec l’hypothèse selon
laquelle l’onde VCN reflète des mécanismes d’accumulation sous-tendus par l’AMS. Cette
hypothèse est étayée notamment par des travaux en EEG de surface montrant que plus la
durée estimée est longue et plus la VCN mesurée au-dessus de l’AMS augmente en amplitude
75
(e.g. Macar & Vidal, 2002 ; Bendixen et al., 2005) ou des travaux en IRMf indiquant que le
niveau d’activation de l’AMS croît avec le degré d’attention alloué au temps (Coull et al., 2004).
Néanmoins, plusieurs résultats reliant performances temporelles et amplitude de la VCN
posent question quant au postulat qui veut que l’AMS agisse comme un accumulateur
d’information temporelle. Ainsi dans l’étude de Macar et al. (1999), une corrélation positive
entre durée subjective et amplitude de la VCN est mise en évidence lors d’une tâche de
production de durées supra-secondes. Or, si une amplitude plus importante de cette onde est
observée lorsqu’un nombre plus élevé d’impulsions est accumulé, on doit s’attendre à ce que
les sujets répondent avant l’intervalle cible pour les essais où l’amplitude de la VCN est
importante et la corrélation entre la durée produite et l’amplitude de la VCN devrait alors être
négative (van Rijn et al., 2011). De plus, d’autres travaux indiquent que les activités grimpantes
en EEG ne covarient pas avec les fluctuations essai par essai du timing subjectif (Kononowicz
& van Rijn 2011 ; van Rijn et al., 2011) et que ce dernier est mieux prédit par l’amplitude du
complexe N1-P2 mesuré à la fin de l’intervalle d’une tâche de discrimination, comparativement
à l’onde VCN (Kononowicz & van Rijn, 2014). Dans ce contexte, il est intéressant de noter que
dans l’étude 5, l’activité évoquée concomitante des phases d’encodage et de reproduction des
durées cibles n’était pas modulée en fonction des variations du jugement temporel mais que
les résultats les plus probants concernaient l’activité de l’AMS pendant la période suivant
l’extinction de l’intervalle cible (Pfeuty et al., 2019). En montrant que l’AMS joue un rôle clef
dans les mécanismes qui se mettent en place après que la période de temps à estimer soit
écoulée, l’étude 5 apporte des éléments importants au débat actuel concernant la place de
cette région dans le fonctionnement de l’horloge interne et d’une façon plus générale dans le
débat concernant la nature des mécanismes neuronaux sous-jacents au sens du temps. Avec
un certain nombre d’autres travaux (Kononowicz et al., 2017 pour revue), les résultats de cette
étude soulignent la nécessité de mieux comprendre la contribution des processus qui suivent
ou qui précédent l’intervalle de temps à estimer dans l’élaboration du jugement temporel. Ces
résultats soulignent également le besoin de poursuivre les recherches dans le but de
comprendre les liens entre la construction d’une expérience subjective du temps et la
76
dynamique des activités grimpantes qui sont générées au niveau de l’AMS au cours de
l’intervalle de temps à estimer, ce qui sera l’objet du projet 2.
Projet 2 : Rôle de l’aire motrice supplémentaire dans les mécanismes
d’accumulation du temps : évaluation par les potentiels évoqués intracérébraux
chez des patients présentant une épilepsie pharmaco-résistante
Collaborations : Service de neurologie du CHU de Nancy (Louis Maillard, PU-PH neurologue),
Laboratoire des Neurosciences Cognitives (UMR 7291), Fédération 3C - Aix-Marseille
Université (Jennifer Coull, CR – CNRS) et l’Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives
d’Aquitaine (UMR 5287) - Université de Bordeaux 2 (Micha Pfeuty, MCU).
Si les résections chirurgicales du lobe temporal sont de loin les plus pratiquées chez l’adulte
souffrant d’épilepsie pharmaco-résistante, la lobectomie frontale constitue l’acte le plus
fréquent parmi les résections extra-temporales et peut notamment concerner l’aire motrice
supplémentaire (AMS). Les premiers travaux s’intéressant aux conséquences fonctionnelles
d’une résection concernant spécifiquement l’AMS (Brickner, 1939 ; Penfield, 1950)
mentionnent la présence de déficits ayant en commun d’intégrer des caractéristiques
temporelles, comme c’est le cas pour le ralentissement des actions, les mouvements
rythmiques mais aussi les comportements moteurs verbaux comme les vocalisations
rythmiques, répétitives, stéréotypées ou soutenues. Bien que les effets d’une chirurgie de
l’AMS sur les mécanismes de traitement de l’information temporelle en tant que tels restent
méconnus à ce jour dans l’épilepsie, d’importantes perturbations temporelles dans la
programmation de séquences motrices rythmiques ont été mises en évidence chez des
patients présentant des lésions de cette région consécutivement à un accident vasculaire
cérébral (Halsband et al., 1993).
En parallèle, de nombreux travaux de neuroimagerie et d’électrophysiologie indiquent
que l’AMS, certainement en lien avec le striatum dorsal, serait impliquée dans les mécanismes
77
d’accumulation de l’information temporelle tels qu’ils sont décrits au sein du modèle du temps
scalaire (Casini & Vidal, 2011 pour revue). Des phénomènes cumulatifs entre deux
événements reliés temporellement ont ainsi été mis en évidence en enregistrant l’activité de
cette région au moyen de l’EEG ou de l’IRMf chez l’homme ou d’enregistrements unitaires
chez le singe. Par l’estimation du Laplacien de surface, Macar et al. (1999) ont montré que les
durées surestimées ou sous-estimées étaient respectivement associées à une augmentation
ou à une diminution d’amplitude de l’onde VCN au-dessus de l’AMS, suggérant ainsi que cette
région sous-tend des mécanismes d’accumulation. Dans le même sens, l’analyse du décours
temporel de l’activité de neurones de l’AMS (pré-AMS et AMS proper) chez le singe au cours
de tâches temporelles de nature différente a permis de montrer la présence de cellules
fonctionnant à la manière d’un accumulateur et qui contribueraient ainsi au codage de la durée
dans les gammes des millisecondes et des secondes (Mita et al., 2009 ; Akkal et al., 2004 ;
Merchant et al., 2011). En outre, des études menées en IRMf événementiel ont montré que
l’activité de l’AMS (pré-AMS) et de l’opercule frontal droit était modulée de façon paramétrique
en fonction du degré d’attention alloué au temps (Coull et al., 2004) ou que la durée à estimer
est longue (Pouthas et al., 2005). L’ensemble de ces données suggère donc que l’AMS
participe de manière spécifique au processus d’accumulation décrit dans le modèle du temps
scalaire. Malgré le fait que l’ensemble des données converge vers le rôle de l’AMS dans les
mécanismes d’accumulation du temps, aucune étude chez l’homme ne confirme ce rôle avec
une technique qui combine une bonne résolution temporelle et spatiale comme la stéréo-
électroencéphalographie (SEEG). Par ailleurs sur la base de ces études, il est important
également de savoir si ces phénomènes d’accumulation observés dans l’AMS sont spécifiques
à la durée ou s’ils peuvent être observés avec d’autres types d’informations. Une étude récente
réalisée en IRMf chez des sujets volontaires sains indique en effet que l’activité de l’AMS
augmente uniquement en fonction de la durée (objective et subjective) de déplacement d’un
point lumineux et non en fonction de la distance parcourue par ce point (Coull et al., 2015). De
façon compatible avec l’hypothèse d’accumulation temporelle, cette étude suggère ainsi que
78
cette région joue un rôle préférentiel dans l’intégration de la magnitude de la durée
comparativement à la distance.
Après une chirurgie de l’épilepsie concernant l’AMS, l’estimation du risque de déclin
dans le domaine de la perception du temps doit s’appuyer sur la confirmation de l’implication
de cette région dans les mécanismes d’accumulation de l’information temporelle. Il est
possible d’identifier les aires fonctionnelles impliquées dans ces mécanismes pour chaque
patient au moyen des potentiels évoqués intracérébraux. Dans cette étude, il s’agira ainsi de
mesurer l’activité cérébrale concomitante à la réalisation d’une tâche de discrimination de
durées et d’une tâche contrôle de discrimination de longueurs (de même niveau de difficulté
et employant les mêmes stimuli visuels variant simultanément en durée et en longueur). Afin
de savoir si les mécanismes d’accumulation sont spécifiques au traitement de l’information
temporelle, nous comparerons l’activité recueillie au niveau de l’AMS lorsque le patient a pour
tâche de traiter la durée du stimulus à l’activité observée dans cette même région lorsque le
patient doit traiter sa longueur.
Projet 3 : Effets des lésions de l’Aire Motrice Supplémentaire sur les mécanismes
de traitement de l'information temporelle : étude chez des patients présentant un
gliome de bas grade
Collaboration avec le service de neurochirurgie du CHU de Nancy (Fabien Rech
neurochirurgien & Hélène Brissart, neuropsychologue) et l’Institut des Neurosciences
Cognitives Intégratives d’Aquitaine (M. Pfeuty, MCU).
Les études menées IRMf indiquent que l’aire motrice supplémentaire (AMS) joue un rôle
spécifique dans la perception du temps (Coull et al., 2004, 2015) et que cette région (ainsi que
le cortex frontal inférieur droit - CFId) est activée quelles que soient la tâche temporelle
(motrice ou sensorielle) et la gamme de durée (infra ou supra-secondes) utilisées (Wiener et
al., 2010 - pour revue). Récemment, une méta-analyse de données d’imagerie cérébrale
79
suggère l’existence d’une dissociation fonctionnelle entre la pré-AMS, qui serait davantage
impliquée dans les tâches temporelles perceptives et pour les durées supra-secondes, et
l’AMS proper qui participerait plutôt aux formes motrices de tâches temporelles et au traitement
des durées infra-secondes (Schwartze et al., 2012). Cependant, une seule étude à notre
connaissance s’est intéressée aux effets des lésions de l’AMS sur ces mécanismes (Halsband
et al., 1993). Les auteurs montrent la présence de difficultés de traitement de durées infra-
secondes lors d’une tâche de timing moteur (i.e. continuation) et la préservation des
performances dans une tâche de discrimination pour cette même gamme de durées et ce,
chez deux patients présentant une lésion de l’AMS (Halsband et al., 1993). Dans cette étude,
l’absence de tâche contrôle non temporelle appariée en termes de difficultés et d’attention
soutenue ne permet pas d’affirmer que ces lésions sont à l’origine de perturbations concernant
sélectivement la durée.
Se basant sur des tâches de type go/no-go ou stop-signal, les recherches en neuroimagerie
montrent également que l’AMS et le CFId jouent un rôle clef dans le contrôle inhibiteur d’une
réponse motrice (pour revue : Swick et al., 2011 ; Rae et al., 2014 ; Cieslik et al., 2015). De
plus, ces deux régions font partie intégrante des réseaux moteurs négatifs dont la stimulation
électrique engendre une inhibition du mouvement en cours de réalisation (Filevitch et al.,
2012 - pour revue). Ainsi, les troubles du traitement de l'information temporelle susceptibles
d’être observés après lésion de l’AMS pourraient être associés à des troubles de l’inhibition
motrice, selon que le faisceau frontal oblique reliant l’AMS au CFId est épargné ou non (Coull
et al., 2016).
L’objectif principal de ce projet, mené en collaboration avec le service de neurochirurgie du
CHU de Nancy, est (1) de déterminer si le risque de déclin consécutif à la résection de l’AMS
est spécifique au domaine de la perception du temps, (2) de distinguer le rôle des sous-
divisions de l’AMS (i.e. pré-AMS et AMS proper) en fonction des tâches (sensorielles ou
motrices) et des gammes de durées (infra- ou supra-secondes) et (3) de déterminer si des
80
déficits du contrôle inhibiteur sont associés à des déficits du traitement de l’information
temporelle en présence d’une atteinte du faisceau frontal oblique.
A ces fins, les performances temporelles et non temporelles de patients présentant un gliome
de bas grade -et candidats à une chirurgie éveillée- seront évaluées avant et après l’exérèse
de l’AMS et comparées à celles d’un groupe de sujets témoins appariés. En complément, les
données d’imagerie du tenseur de diffusion seront utilisées afin d’objectiver pour chaque
patient, l’atteinte ou la préservation des faisceaux de fibres reliant l’AMS à des structures clefs
dans le traitement de l’information temporelle (cortex frontal inférieur droit, putamen, cervelet).
Afin de déterminer la spécificité de l’AMS dans le traitement de l’information temporelle, les
performances des patients et des témoins seront comparées entre une tâche de discrimination
temporelle (condition temps) et une tâche de discrimination non temporelle (condition couleur)
de même niveau de difficulté et employant les mêmes stimuli visuels variant en durée et en
couleur. Des tâches sensorielles (discrimination et estimation) et motrices (reproduction et
production) dans des gammes de durées infra et supra-secondes seront réalisées afin de
distinguer le rôle des sous-divisions de l’AMS dans le traitement de l’information temporelle.
Les données comportementales recueillies lors d’une tâche d’inhibition de type go/no-go et les
données d’imagerie du tenseur de diffusion des patients seront exploitées afin d’évaluer la
cooccurrence de troubles temporels et du contrôle inhibiteur en cas d’atteinte du faisceau
frontal oblique.
81
Chapitre 2 - Etude des relations émotion et cognition
L’essentiel des travaux qui s’inscrivent dans cette problématique concerne l’étude des liens
entre anxiété et mémoire (mémoire de travail et mémoire épisodique) chez des patients ayant
été victimes d’un accident vasculaire cérébral (AVC). Dans la dernière partie de ce chapitre
seront également décrits les résultats d’une étude de cas portant sur les effets de distorsion
du jugement temporel induits par les émotions en lien avec une lésion fronto-insulaire.
1- Relations entre anxiété et mémoire dans l’AVC
Deux études empiriques distinctes sont rapportées autour de cette question auprès de patients
à la phase aigüe d’un AVC. Elles s’appuient tout d’abord sur l’idée selon laquelle l’anxiété peut
impacter négativement les performances cognitives. Cette idée, largement admise, émane
d’un nombre important d’études menées dans la population générale ou psychiatrique et
montrant que les performances de mémoire de travail (e.g. Shackman et al., 2006 ; Eysenck
et al., 2007 ; Vytal et al., 2016) et de mémoire épisodique (e.g. Airaksinen, Larsson, & Forsell,
2005 ; Stawski et al., 2009) sont particulièrement sensibles aux effets de l’anxiété.
Les mécanismes qui sont à l’origine des effets délétères de l’anxiété et les processus et
systèmes cognitifs concernés par ces effets sont toujours activement débattus. Un consensus
semble toutefois se dégager sur le fait que, dans de nombreux cas, ces relations anxiété et
cognition résultent d’un mécanisme de compétition pour l’accès à des ressources neuronales
limitées, qui sont sollicitées à la fois par les processus liés à la tâche et par ceux qui sont liés
à l’anxiété (Moran, 2016 pour revue ; Stawski et al., 2009).
Dans un tel contexte, il est à souligner que parmi les systèmes cognitifs dont le fonctionnement
peut être altéré à la phase aigüe d’un AVC (en l’absence de démence), la mémoire de travail
est au premier plan, suivie de près par les fonctions exécutives et la mémoire épisodique
(Jaillard et al., 2009) et que les symptômes et troubles anxieux sont fréquents dès les
82
premières semaines qui suivent l’AVC (Aström, 1996 ; Lincoln et al., 2013 ; Campbell-Burton
et al., 2013). De plus, la présence de déficits cognitifs post-AVC, en constituant une forme de
menace diagnostique, peut conjointement représenter un risque d’augmentation de l’état
d’anxiété ressenti lors de l’évaluation neuropsychologique. Dans ces deux études empiriques,
nous avons tenté de déterminer si l’anxiété ressentie pendant la réalisation de tâches
cognitives pouvait contribuer au déclin des performances de mémoire de travail et de mémoire
épisodique de patients à la phase aigüe d’un premier AVC et si cette contribution pouvait être
plus importante comparativement à des sujets témoins. Le nombre de recherches consacrées
à l’étude des relations anxiété et cognition post-AVC reste très restreint (Shimoda & Robinson,
1998 ; Barker-Collo, 2007 ; Ayerbe et al., 2014) et à notre connaissance, seuls nos travaux
ont tenté de déterminer si ces liens anxiété et cognition peuvent effectivement être plus
prononcés chez des patients ayant été victimes d’un AVC que chez des sujets sains.
La méthodologie employée dans nos travaux n’autorise pas à procéder à des inférences
causales permettant de savoir si la dégradation des performances cognitives est le résultat de
l’anxiété ou à l’inverse si l’anxiété d’un patient augmente lorsqu’il doit faire face à des difficultés
sur le plan cognitif. Néanmoins, les perturbations cognitives et émotionnelles pouvant être
observées à la phase aigüe d’un AVC constituent un contexte particulier qui est susceptible
de majorer les effets de l’état d’anxiété sur les performances mnésiques des patients en
comparaison à ce qui est classiquement rapporté dans la population générale. Les deux
études qui seront présentées ici apportent des éléments de réponse à cette question.
2- Théories cognitives de l’anxiété
Les objectifs et hypothèses de nos études s’appuient sur les différents modèles explicatifs des
effets d’une élévation de l’état d’anxiété sur les performances de mémoire de travail et de
mémoire épisodique principalement issus de travaux menés dans la population
83
générale. L’interprétation des résultats obtenus auprès de patients victimes d’un AVC se
nourrit notamment des débats concernant ces différents modèles théoriques.
Au sein de ces modèles, l’anxiété est considérée comme un construit hétérogène comprenant
à minima deux dimensions distinctes que sont l’appréhension et l’éveil et dont l’importance
relative varie selon les auteurs. L’anxiété d’appréhension peut être vue comme l’expression
cognitive de l’anxiété et se caractérise par de l’inquiétude et des pensées intrusives répétitives
lorsqu’un individu doit faire face à une menace potentielle immédiate ou future (Nitschke et al.,
2000). L’anxiété d’éveil se traduit par un ensemble de symptômes d’hyperéveil physiologique
et de tensions somatiques qui refléterait la perception d’un danger imminent plutôt que des
événements menaçants dans un futur plus éloigné (Nitschke et al., 2000). Les notions de
compétition de ressources et d’interférence entre ces deux types d’anxiété et la mémoire de
travail sont centrales pour la plupart des modèles théoriques mais les positions divergent quant
au locus de cette interférence.
La théorie de l’efficience de traitement (Eysenck & Calvo, 1992) est basée sur le postulat selon
lequel les effets délétères de l’anxiété sur la mémoire de travail dépendent principalement de
l’appréhension. Les auteurs de ce modèle considèrent que les ruminations verbales,
caractéristiques de l’anxiété d’appréhension, diminueraient les ressources disponibles pour la
réalisation de la tâche en cours, ce qui se traduirait par un allongement du temps de réponse
(i.e. efficiency) sans pour autant impacter son exactitude (i.e. effectiveness). En plaçant le
sujet en situation de double-tâche, ces pensées intrusives interfèrent en premier lieu sur le
fonctionnement de l’administrateur central en réduisant les capacités de stockage et de
traitement et produisent des effets généraux sur les performances de mémoire de travail. Les
pensées intrusives sont susceptibles d’augmenter la motivation et compenser ainsi les effets
négatifs sur l’effectiveness au détriment de l’efficiency. Du fait de la nature verbale des
ruminations, des effets spécifiques sur les capacités de stockage phonologique sont
également attendus (Sarason, 1988 ; Eysenck & Calvo, 1992 ; Rapee, 1993).
84
Dans la continuité de la théorie de l’efficience de traitement et sur la base des travaux de
Miyake et collaborateurs (2000) ayant permis d’identifier les différentes composantes du
contrôle exécutif au sein de l’administrateur central, Eysenck et collaborateurs (2007) ont
développé la théorie du contrôle attentionnel qui apporte de nouveaux éléments de
compréhension quant aux fonctions exécutives les plus affectées par l’anxiété. Constatant que
les sujets anxieux augmentent leur attention vers les stimuli internes (pensées intrusives) ou
externes (stimuli distracteurs de l’environnement constituant ou non une menace) au détriment
de la tâche en cours, les auteurs proposent que l’anxiété perturbe les mécanismes de contrôle
attentionnel essentiels au fonctionnement de l’administrateur central. Cette perturbation serait
d’autant plus importante que la demande en termes de ressources exécutives est élevée. Les
fonctions d’inhibition reposent sur un contrôle attentionnel qui permet de prévenir une
orientation des ressources vers les stimuli non pertinents pour la tâche ; elles seraient donc
sensibles aux effets de l’anxiété. La flexibilité mentale requière également un tel contrôle pour
permettre le déplacement du focus attentionnel vers les stimuli pertinents ; elle serait aussi
sensible aux effets de l’anxiété. La mise à jour reposerait davantage sur les capacités de
stockage transitoire de l’information que sur un contrôle attentionnel (Shipstead et al., 2014).
Eysenck et collaborateurs (2007) indiquent que les effets de l’anxiété sur cette fonction sont
supposés être moins marqués que pour l’inhibition et la flexibilité et seraient observés
uniquement lorsque le sujet doit faire à une situation stressante. Selon la théorie du contrôle
attentionnel (Eysenck et al., 2007), l’élévation du niveau d’anxiété se traduirait par une
influence accrue du système orienté vers le stimulus -de type bottom-up- au détriment du
système attentionnel orienté vers le but-de type top-down- (Corbetta & Shulman, 2002 ; Posner
& Petersen, 1990). Sous l’influence de ce premier système, les caractéristiques saillantes des
stimuli de l’environnement (e.g. menaçants ou nouveaux) capteraient l’attention de l’individu
et l’éloigneraient ainsi de l’objectif de la tâche ; ceci permettant d’expliquer les effets négatifs
de l’anxiété sur les performances. Dans une version actualisée de la théorie du contrôle
attentionnel, Eysenck et Derakshan (2011) suggèrent qu’avec l’augmentation du niveau de
difficulté de la tâche et par conséquent du niveau de motivation, des stratégies de régulation
85
de l’anxiété de type descendante seraient mises en œuvre. Le système attentionnel orienté
vers le but prendrait ainsi le pas sur le système orienté vers le stimulus. Au prix d’un effort plus
important, ce type de stratégie sollicitant les mécanismes de contrôle exécutif permettrait ainsi
de compenser les effets négatifs du système attentionnel orienté vers le stimulus. Cette
hypothèse peut expliquer pourquoi de nombreux travaux montrent que les effets de l’anxiété
diminuent lorsque la tâche est plus motivante ou plus exigeante en termes de ressources (e.g.
Bishop et al., 2009 ; Hayes, MacLeod & Hammond, 2009).
Le modèle d’asymétrie hémisphérique de Shackman et al. (2006) part du postulat selon lequel
l’anxiété d’éveil est associée à un réseau cérébral distribué et asymétrique (Heller et al., 1997 ;
Müri et al., 2000 ; Davidson et al., 2000 ; Fischer et al., 2002) et qu’il existe un recouvrement
des aires corticales impliquées dans ce type d'anxiété et dans la mémoire de travail
visuospatiale, à savoir les aires pariétales postérieures, préfrontales médiales et
ventrolatérales droites. Ces ressources neuronales étant limitées, un état d'éveil anxieux
entrerait en compétition avec les opérations cognitives dépendantes des mêmes territoires
cérébraux et produirait ainsi une altération sélective des performances en modalité
visuospatiale. La modalité verbale, qui est supposée dépendre des ressources de
l’hémisphère gauche, serait quant à elle épargnée. Un élément clef de ce raisonnement
provient de l’idée selon laquelle l’éveil anxieux contribue à la survie de l’organisme en le
préparant à faire face aux menaces de l’environnement par le biais d’une orientation
attentionnelle dirigée par le stimulus (Cornwell et al., 2011). Du fait de son rôle dans ces
mécanismes de survie, l’éveil serait alors difficile à réguler par des mécanismes de type top-
down et la compétition de ressources entre éveil anxieux et mémoire de travail se traduirait
non pas par une diminution du niveau d’anxiété mais par une chute des performances de
mémoire de travail visuospatiale. Ce modèle est d’un intérêt particulier pour l’étude des
relations anxiété et mémoire de travail dans les cas d’atteintes hémisphériques post-AVC, ce
qui est l’objet d’une étude dont les données sont en cours de traitement et qui ne sera pas
présentée ici.
86
Le modèle d’asymétrie hémisphérique de Shackman et al. (2006) et le modèle à deux
composants de Vytal et al. (2013) ont été élaborés sur la base de données empiriques. Ils
s’appuient tous les deux sur la même procédure d’induction d’anxiété par menace de chocs
électriques et étudient les effets de cette procédure sur les performances à des tâches
verbales et visuospatiales de type N-back. Un postulat commun à ces deux modèles est que
l’éveil anxieux et l’anxiété d’appréhension reposent sur des systèmes neuronaux distincts et
que le fonctionnement de la mémoire de travail verbale et visuospatiale, bien que partageant
des ressources communes, dépend également de structures cérébrales spécifiques. En se
fondant sur un principe de compétition de ressources, les deux modèles indiquent que l’anxiété
d’éveil et d’appréhension interfèrent respectivement avec la modalité spatiale et la modalité
verbale de la mémoire de travail. Ils se distinguent néanmoins quant à l’origine anatomo-
fonctionnelle de l’interférence entre type d’anxiété et modalité de la mémoire de travail. A la
différence de l’hypothèse d’asymétrie hémisphérique (Shackman et al., 2006), Vytal et
collaborateurs (2013) indiquent que l’anxiété d’appréhension et la mémoire de travail verbale
partagent les mêmes ressources au niveau des régions médiales, ventrales et dorsales du
cortex préfrontal et que l’anxiété d’éveil et la mémoire de travail visuospatiale engagent les
mêmes régions du cortex préfrontal ventral et médian. De plus, ce modèle suppose l’existence
d’une interaction entre les modalités de la mémoire de travail, les types d’anxiété et la difficulté
de la tâche. Ainsi l’anxiété d’appréhension interfèrerait avec les traitements verbaux
uniquement lorsque la difficulté de la tâche est peu importante (i.e. 1 ou 2-back) alors que
l’anxiété d’éveil perturberait les traitements visuospatiaux indépendamment de la difficulté de
la tâche. Comparativement à l’éveil anxieux, Vytal et collaborateurs proposent que
l’appréhension, de par sa nature plus cognitive, soit plus à même d’être régulée par le biais de
mécanismes descendants. Cette hypothèse permet ainsi d’expliquer pourquoi l’éveil est
supposé perturber la mémoire de travail visuospatiale, quelle que soit la difficulté de la tâche.
En modalité verbale, lorsque la demande de la tâche augmente de façon à consommer
l’essentiel des ressources disponibles, un mécanisme d’allocation stratégique des ressources
se mettrait alors en place permettant de prioriser les traitements des éléments pertinents de
87
la tâche. Une diminution de l’anxiété et une absence d’effet de cette dernière sur les
performances seraient observées dans ce cas.
De nombreux travaux montrent également que l’anxiété affecte les différents processus de
mémoire épisodique (Payne et al., 2007 ; Jelicic et al. 2004 ; Het, Ramlow, & Wolf, 2005 ;
Gagnon & Wagner, 2016 pour revue). L’exposition à un stresseur psychosocial (i.e. Trier
Social Stress Test -TSST ; Kirschbaum et al., 1993) préalablement à l’encodage d’une liste de
mots neutres engendre une dégradation des performances de rappel (Payne et al., 2007 ;
Jelicic et al. 2004), habituellement associée à une élévation du niveau de cortisol (Kirschbaum
et al., 1996). Une augmentation modérée du niveau de stress après la phase d’encodage est
susceptible d’améliorer la consolidation de l’information alors que des niveaux bas ou élevés
de stress perturberaient ces processus dépendants du fonctionnement de l’hippocampe
(McCullough et al., 2015 ; Andreano & Cahill, 2006). Enfin, une altération des performances
est généralement rapportée quand les participants doivent faire face à un stresseur lors de
l’étape de récupération d’une information en mémoire épisodique (Schwabe et al., 2012 ; Het,
Ramlow, & Wolf, 2005 pour revue).
Il est notable que les travaux concernant les relations anxiété et mémoire épisodique ne
tiennent pas compte de la contribution spécifique de l’anxiété d’appréhension et de l’éveil
anxieux et des ressources cérébrales que ces deux types d’anxiété mobilisent. Ainsi il est
difficile de savoir si les effets négatifs de l’anxiété sur les performances de mémoire
épisodique verbale et visuelle peuvent dépendre du même type de mécanismes de
compétition de ressources que ceux décrits pour les modalités verbale et visuospatiale de la
mémoire de travail. Toutefois, une étude s’intéressant aux liens entre anxiété et mémoire
épisodique (i.e. rappel libre immédiat et différé de 30 mots) menée par Stawski et
collaborateurs (2009) chez des sujets sains semble indiquer que les pensées intrusives et
l’interférence cognitive qu’elles produisent jouent un rôle prépondérant dans la dégradation
des performances de mémoire épisodique verbale en situation de stress aigu. Les auteurs
montrent en effet que la propension des participants à générer de telles pensées intrusives et
88
les mécanismes intentionnels permettant de les supprimer sont reliés à la dégradation de leurs
performances lors d’un rappel libre immédiat réalisé consécutivement à l’exposition à un
stresseur psychosocial (i.e. TSST). Stawski et collaborateurs (2009) proposent que
l’interférence cognitive produite par ces pensées intrusives entraîne une diminution des
ressources attentionnelles nécessaires à la répétition et à la consolidation, ce qui se traduirait
par une dégradation des performances de rappel libre immédiat. Bien que l’influence des
pensées intrusives sur la modalité visuelle de la mémoire épisodique n’a pas été testée dans
cette étude, ces résultats sont compatibles avec l’hypothèse selon laquelle les effets de
l’anxiété sur la mémoire épisodique verbale dépendent d’un mécanisme de compétition au
niveau des ressources attentionnelles qui serait analogue à celui décrit pour la mémoire de
travail (Klein & Boals, 2001 ; Sarason et al., 1996). Par ailleurs, d’autres travaux ont montré
une dégradation des performances de mémoire épisodique verbale chez des sujets présentant
des troubles anxieux (Airaksinen et al., 2005 ; Muller & Roberts, 2005 pour revue) ou des
symptômes sévères d’anxiété (Bierman et al., 2005), bien que ces performances ne semblent
pas être systématiquement affectées pour ce type de population psychiatrique (O’Jile et al.,
2005 ; Muller & Roberts, 2005 pour revue). Enfin, certaines données cliniques n’ont pas montré
de liens entre la présence de troubles anxieux et l’altération de la mémoire épisodique visuelle
(Tallis et al.,1999 ; Exner et al., 2009 ; Vasterling et al., 2002 ; Kubo et al., 2010) alors que
d’autres montrent, chez des patients souffrant de TOC, la présence de déficits qui seraient
principalement associés aux composantes exécutives sollicitées dans ce type de tâches
(Savage et al., 2000 ; Shin et al., 2004 ; Vandborg et al.,2014).
3- Procédure d’induction d’un état d’anxiété
Les procédures de menace de chocs électriques (Lavric, Rippon, & Gray, 2003 ; Shackman
et al., 2006 ; Vytal et al., 2012, 2013), les stresseurs sociaux (Heimberg et al., 1990 ; Hoehn
et al., 1997 ; Stawski, Sliwinski, & Smyth, 2009) et les stresseurs cognitifs sont les principales
89
méthodes d’induction utilisables dans le but de manipuler expérimentalement le niveau
d’anxiété et d’en étudier les effets sur le fonctionnement cognitif. L’inducteur peut être placé
préalablement à la tâche cible mais se pose alors la question de la durée des changements
affectifs et de la présence de l’affect ciblé lors de la réalisation de cette tâche (Shackman et
al., 2006). Les procédures de menaces de chocs électriques permettent de contourner ce
problème en superposant l’inducteur avec la tâche cognitive et en enregistrant de façon
concomitante les changements au niveau des indices neurovégétatifs (i.e. modulation du
réflexe acoustique de sursaut en fonction du niveau d’anxiété ; Grillon et al., 2004 ; Shackman
et al., 2006 ; Robinson et al., 2011 ; Vytal et al., 2012, 2013, 2016). Malgré l’intérêt évident de
ce type de stratégie, les procédures de menaces de chocs électriques ne peuvent être
employées chez des patients en phase aigüe d’un AVC pour des raisons d’éthique. Une autre
solution qui est celle pour laquelle nous avons opté dans nos travaux sur l’AVC consiste à
alterner la présentation d’un stresseur cognitif de courte durée à la réalisation de la tâche cible,
de courte durée également. D’une manière générale, les tâches particulièrement exigeantes
en termes de ressources cognitives peuvent être utilisées comme stresseurs (Stroop
interférent : Connelly & Denney, 2007 ; Hainaut & Bolmont, 2005, 2006 ; Teixeira-Silva et al.,
2004 ; PASAT : Deary et al., 1994 ; Tombaugh, 2006 ; calcul mental : Alexander, Stuss, &
Fansabedian, 2003 ; Roy, 2004 ; Wang et al., 2005). L’ajout d’une pression temporelle et de
feedbacks d’erreurs est également utilisé dans le but de produire une élévation modérée de
l’état d’anxiété (Leite et al., 1999 ; Texeira-Silva et al., 2004). Enfin, l’utilisation d’une caméra
et la projection simultanée de son image au participant est un autre dispositif qui permet
d’intensifier la réaction anxieuse, et ce même chez des sujets présentant un niveau de trait
d’anxiété très bas (e.g., Hainaut, Monfort, & Bolmont, 2006). Ce type de situation anxiogène
combinant stresseur cognitif (i.e. tâche cognitive exigeante, pression temporelle et feedbacks
d’erreur) et retransmission vidéo permet de faire en sorte qu’un niveau d’anxiété suffisant soit
maintenu tout au long de la condition anxiogène. Bien que le stresseur cognitif précède ici la
réalisation de la tâche cible, l’augmentation modérée de l’état d’anxiété observée exerce une
influence durable sur les performances cognitives et sur l’adaptation physiologique. Une
90
diminution des temps de mouvement lors de la situation anxiogène a ainsi été mise en
évidence comparativement à une situation neutre (Hainaut, Monfort, & Bolmont, 2006 ;
Hainaut & Bolmont, 2006). Par ailleurs, Willmann et collaborateurs (2012) ont montré une
modulation de l’activité de l’ensemble des paramètres physiologiques mesurés (fréquence
cardiaque, tension musculaire, température corporelle et niveau tonique de conductance
cutanée) lors de l’exposition à ce type de stresseur cognitif, quel que soit le trait d’anxiété des
participants. De façon intéressante, ces auteurs montrent que ces modifications
physiologiques perdurent plusieurs minutes après cette exposition pour l’ensemble de sujets,
à l’exception de la température et de l’activité du muscle gastrocnémien dont la modulation ne
perdure que pour les sujets présentant un haut niveau de trait d’anxiété.
Ces procédures d’induction, quelles qu’elles soient, peuvent s’avérer inopérantes chez
certains participants pour lesquelles l’affect ciblé n’est alors pas observé (e.g., Britt &
Blumenthal, 1991; Lazarus et al., 1952; Martin, 1990; Stemmler, 2003 ; Monfort et al., 2013).
L’importante variabilité interindividuelle dans la réactivité anxieuse nécessite donc de s’assurer
que les éventuels changements de performances soient bien associés à une modification de
l’affect et justifie ainsi l’usage de modèles de régression multiple.
4- Caractère anxiogène de l’évaluation neuropsychologique
Les différentes théories cognitives de l’anxiété (§ 2) apportent un nouvel éclairage sur des
questions essentielles pour le neuropsychologue qui, dans sa pratique clinique, s’interroge
quant aux répercussions éventuelles de l’état d’anxiété ressenti par un patient sur ses
performances. Ces questions se posent en particulier lors de la réalisation de tâches de
mémoire de travail ou de mémoire épisodique qui reposent sur le fonctionnement de systèmes
cognitifs dont les ressources sont limitées, ce qui les rend potentiellement vulnérables à
l’anxiété.
91
En situation d’évaluation neuropsychologique, un état d’anxiété peut être induit par la seule
présence de l’examinateur (Horwitz & McCaffrey, 2008). De plus, certaines caractéristiques
spécifiques des tests, comme leur niveau d’exigence en termes de ressources, la présence
de feedbacks d’erreurs, la pression temporelle constituent autant de conditions propices à une
élévation modérée de l’anxiété (Coy et al., 2011 ; Earles et al., 2004 ; Eysenck et al., 2007 ;
Hainaut & Bolmont, 2005, 2006 ; Hainaut et al., 2006). Le fait même d’être placé en situation
de test peut également engendrer chez un individu des préoccupations quant aux
conséquences d’une mauvaise performance, en lien avec des phénomènes d’auto-
dépréciation (Sarason, 1978) pouvant être à l’origine d’une augmentation des pensées
intrusives (Eysenck et al., 2007 ; Eysenck, 1992). Les travaux de Barker-Collo (2007) menés
chez des patients à la phase subaiguë d’un AVC montrent que les performances cognitives -
la vitesse de traitement en particulier- constituent le principal contributeur du niveau d’anxiété.
L’auteure souligne notamment le fait qu’un patient qui présenterait un ralentissement important
de son fonctionnement cognitif peut être confronté à des problèmes d’adaptation dans sa vie
quotidienne, en provoquant par exemple des difficultés dans la poursuite d’une conversation,
et que de tels problèmes sont susceptibles d’engendrer une augmentation de l’anxiété. En
somme, la prise de conscience de difficultés particulières sur le plan cognitif lors d’une
évaluation neuropsychologique pourrait donc accroître l’état d’anxiété des patients au cours
de la passation de tests pour lesquels les conditions de passation et la présence de
l’examinateur sont elles-mêmes potentiellement anxiogènes.
On peut donc convenir qu’il existe un risque non négligeable de surestimer le degré d’atteinte
mnésique d’un patient pour lequel l’évaluation neuropsychologique serait vécue comme
anxiogène. Ce risque reste néanmoins difficilement quantifiable à l’échelle individuelle. En
complément de l’approche expérimentale nous ayant permis de manipuler directement
l’anxiété au moyen d’une procédure d’induction, nous avons tenté d’objectiver à l’échelle du
groupe les effets de l’anxiété dans des conditions plus proches de l’évaluation
neuropsychologique habituelle (étude 7).
92
5- Evaluation de l’anxiété post-AVC : intérêt des échelles d’état d’anxiété pour
l’étude des liens anxiété et cognition
Il n’existe pas d’outils dédiés à l’évaluation des symptômes anxieux chez les patients victimes
d’AVC mais certaines échelles comme l’HADS (Hospital Anxiety Depression Scale – Zigmond
& Snaith, 1983) et la BAI (Beck Anxiety Inventory - Beck et al., 1988) ont été spécifiquement
validées pour cette population. Par la combinaison des données de 44 études
observationnelles se basant sur des entretiens psychiatriques ou sur l’échelle HADS, la méta-
analyse de Campbell-Burton et collaborateurs (2013) montre que l’anxiété, sous la forme de
troubles ou de symptômes anxieux, est présente chez environ un patient sur quatre dans les
5 années qui suivent un AVC. Malgré l’intérêt des échelles HADS et BAI pour l’identification
des symptômes anxieux post-AVC, ces outils évaluent la fréquence de ces symptômes sur
une longue période (une semaine) et ne permettent pas de mesurer le niveau d’anxiété
ressenti au cours de la réalisation d’une tâche cognitive donnée, ce qui est un aspect central
de nos travaux sur l’AVC. L’échelle d’état d’anxiété STAI-Y1 (Spielberger, 1983) permet ce
type de mesure et, pour ces raisons, elle a été fréquemment employée afin d’étudier les
relations anxiété et cognition dans la population générale (Moran 2016, pour revue). Par
ailleurs, lorsqu’il est nécessaire de répéter les mesures pour déterminer les liens entre l’état
d’anxiété ressenti lors de la passation de différentes tâches cognitives et la performance à ces
tâches, les échelles numériques (EN) paraissent plus adaptées pour des raisons de rapidité
de passation et sont considérées comme des instruments valides pour l’évaluation de l’anxiété
(Davey et al., 2007 ; Kindler et al., 2000). Ces dernières échelles (STAI-Y1 et EN) n’ont pas
fait l’objet de validations pour les patients ayant été victimes d’AVC et interrogent quant à leur
sensibilité et leur spécificité à des fins de diagnostic de troubles anxieux post-AVC (Campbell
Burton et al., 2013 pour revue). Néanmoins pour les raisons qui viennent d’être évoquées, la
STAI-Y1 et les EN nous ont paru clairement plus adaptées pour étudier les liens entre l’état
d’anxiété et les capacités cognitives dans l’AVC, comparativement à l’HAS et à l’échelle
d’anxiété de Beck.
93
Certaines échelles ont été construites afin d’évaluer l’anxiété en termes d’appréhension ou
d’éveil. Le Questionnaire d’inquiétude de Penn State (QIPS) (Gosselin et al., 2001)
correspondant à la validation française du Penn State Worry Questionnaire (PSWQ) (Meyer
et al., 1990) évalue le degré d’inquiétude et d’appréhension anxieuse habituel des sujets. Cette
échelle ne permet donc pas d’objectiver le niveau d’inquiétude ou de ruminations verbales
ressenti à un moment donné, en particulier lors de la réalisation d’un test. Concernant
l’évaluation de l’anxiété d’éveil, le Mood and Anxiety Symptoms Questionnaire-Short Form
(MASQ-SF) (Clark & Watson, 1991) permet d’évaluer la perception des différents signaux
physiologiques au niveau du corps en lien avec une élévation de l’anxiété d’éveil. Cependant,
cette échelle n’a pas été validée en français et évalue la fréquence de chacun des symptômes
au cours de la semaine passée incluant le jour de l’évaluation. Cette échelle est donc
inadaptée pour mesurer l’état d’anxiété à un moment précis, en l’occurrence au moment de la
passation d’une tâche cognitive.
6- Objectifs principaux
L’objectif principal des deux études empiriques présentées ici était de déterminer dans
quelle mesure la contribution de l’état d’anxiété aux performances de mémoire de travail
et de mémoire épisodique est susceptible d’être plus importante chez des patients
victimes d’un AVC sans déficits cognitifs sévères en comparaison à des sujets sains
appariés.
La première étude (étude 6) a manipulé directement l’état d’anxiété au moyen d’une procédure
d’induction par le biais d’un stresseur cognitif alors que la deuxième (étude 7) se basait sur le
niveau d’anxiété ressenti lors de la passation d’une tâche de mémoire épisodique couramment
employée lors de l’évaluation neuropsychologique.
94
L’étude 6 avait deux objectifs principaux :
(1) savoir si la contribution de l’état d’anxiété aux performances de mémoire de travail en
modalité verbale et visuospatiale est plus marquée chez les patients en phase aiguë d’un
premier AVC en comparaison des témoins
(2) savoir si cette contribution de l’anxiété aux performances est sélective d’une des modalités
de la mémoire de travail, suggérant ainsi l’existence d’un mécanisme de compétition de
ressources avec un type spécifique d’anxiété (éveil anxieux ou anxiété d’appréhension – e.g.
Eysenck et al., 2007 ; Shackman et al., 2006 ; Vytal et al., 2013).
L’étude 7 avait pour but de savoir si la contribution de l’anxiété aux performances de mémoire
épisodique verbale est plus prononcée chez les patients en phase aiguë d’un AVC
comparativement aux témoins et si celle-ci peut dépendre de la latéralisation hémisphérique
des lésions.
7- Contribution de l’anxiété aux performances de mémoire de travail verbale et
visuospatiale en phase aigüe d’un AVC (Etude 6)
Comparaison d’un groupe de patients en phase aigüe d’un AVC à des témoins
appariés
Se basant sur une procédure d’induction, cette première étude avait pour objectif de
déterminer l’impact de l’anxiété sur la mémoire de travail verbale et visuospatiale de patients
en phase aigüe d’un premier AVC. Nous nous attendions à ce que la contribution de l’anxiété
soit plus importante chez ces patients comparativement à un groupe de sujets sains appariés,
étant donné la prévalence de l’anxiété (Carota et al., 2002 ; Campbell Burton et al., 2013) et
des troubles de la mémoire de travail (Jaillard et al., 2009) au cours des premières semaines
qui suivent l’AVC. L’ensemble des participants a été exposé à une situation neutre et
95
anxiogène au cours desquelles les performances de mémoire de travail (pourcentages de
bonnes réponses aux tâches 1-back verbale et visuospatiale) ont été mesurées. L’état
d’anxiété (STAI-YA) ressenti avant le début de l’expérience (ligne de base), au cours des
situations neutres et anxiogènes a également été évalué.
L’élévation significative du niveau d’anxiété-état observée pour les deux groupes lors de la
situation anxiogène, comparativement à la situation neutre, a permis de valider le dispositif
d’induction (Stroop interférent, pression temporelle, feedback d’erreurs et retransmission
vidéo) qui avait été employé jusqu’ici uniquement chez des volontaires sains (e.g. Hainaut,
Monfort, & Bolmont, 2006 ; Silva & Leite, 2000 ; Teixeira-Silva et al., 2004). Alors qu’un même
niveau d’état d’anxiété a été observé pour les deux groupes en ligne de base, celui-ci apparait
ensuite plus élevé pour les patients que pour les témoins au cours des situations neutre et
anxiogène. Les événements psychologiques marquants liés à l’hospitalisation, l’angoisse de
la récidive et les incertitudes quant à la maladie et ses conséquences mais également les
causes organiques de l’anxiété ont pu contribuer à cette augmentation plus importante des
scores pour les patients en situations neutre et anxiogène. Considérant que l’état d’anxiété
ressenti avant le début de l’expérience était similaire entre les deux groupes, il semble toutefois
plausible que l’élévation plus marquée du niveau d’anxiété chez les patients soit
principalement liée au fait que ces derniers étaient placés dans une situation d’évaluation, y
compris lorsque celle-ci est supposément neutre. Dans un commentaire éditorial, Gillespie
(2015) a suggéré que les résultats de l’étude 1 (Grosdemange et al., 2015) pourraient être liés
aux enjeux plus importants de l’évaluation cognitive pour les patients comparativement aux
témoins. Sur la base des travaux de Suhr et Gunstad (2002) explorant les effets de la menace
diagnostique sur la cognition de patients traumatisés crâniens modérés, Gillespie propose que
des mécanismes d’attentes induits chez les patients par la présence de stéréotypes négatifs
sur leur fonctionnement cognitif pourrait avoir perturbée leurs performances (Gillespie, 2014).
Dans la continuité de leur étude de 2002, Suhr et Gunstad (2005) soulignent néanmoins que
ce type de menace semble se répercuter davantage sur les performances attentionnelles et
96
de mémoire de travail que sur le niveau d’anxiété post-test et indiquent par ailleurs que
l’anxiété n’est pas corrélée aux performances des patients dans cette étude.
Les régressions linéaires qui ont été effectuées montrent que l’augmentation de l’anxiété
contribue de façon plus importante à la diminution des performances verbales et
visuospatiales entre les situations neutre et anxiogène pour les patients,
comparativement aux témoins (cf figures 12 et 13). Ce résultat est compatible avec
l’hypothèse d’une implication préférentielle de l’anxiété d’appréhension à l’origine
d’une diminution des ressources de l’administrateur central (Eysenck et al., 2007) qui,
du fait de son fonctionnement amodal, pourrait expliquer cette chute de performances
dans les deux modalités pour les patients les plus anxieux.
Figure 12. Contribution de l’évolution des scores d’état d’anxiété (Ratio d’état d’anxiété) à l’évolution des performances de mémoire de travail verbale (Ratio de MDTV) entre les situations neutre et anxiogène en fonction du Groupe (patients vs témoins).
97
Figure 13. Contribution de l’évolution des scores d’état d’anxiété (Ratio d’état d’anxiété) à l’évolution des performances de mémoire de travail visuospatiale (Ratio de MDTS) entre les situations neutre et anxiogène en fonction du Groupe (patients vs témoins).
Par ailleurs, l’association entre anxiété et performances verbales et visuospatiales a pu être
mise en évidence uniquement pour le groupe de patients. Par rapport aux témoins, les patients
ont donc été moins à même de s’adapter au caractère stressant et exigeant en termes de
ressources de la situation anxiogène. Vytal et collaborateurs (2012, 2013) ont montré que les
effets négatifs de l’anxiété -induite par menace de chocs électriques- sur les performances de
sujets sains en n-back verbal cessent d’être observés avec l’augmentation de la charge
mentale. En raison de la moyenne d’âge élevée des sujets (patients et témoins) de notre étude
et des caractéristiques de notre situation anxiogène (alternance entre 1back et Stroop
interférent avec feedbacks d’erreurs et pression temporelle), on peut considérer que la tâche
de 1-back que nous avons employée était réalisée dans des conditions plus exigeantes en
termes de ressources cognitives comparativement à celle de Vytal et collaborateurs (2012,
2013), testée chez des sujets jeunes. La complexité relative de notre tâche 1-back en condition
anxiogène pourrait expliquer le fait que nous n’ayons pas observé de relations entre l’anxiété
et les performances verbales des témoins. Ce contexte exigeant serait en effet propice à la
98
mise en œuvre de mécanismes de contrôle émotionnel de type top-down permettant
d’atténuer les effets perturbateurs des pensées intrusives sur la mémoire de travail verbale
(Vytal et al., 2012, 2013). La présence d’effets délétères de l’anxiété sur la mémoire de travail
verbale chez les patients en phase aigüe d’un AVC plaide en faveur d’une perturbation de ces
mécanismes de contrôle. Employant une méthodologie similaire à ses travaux de 2012 et
2013, Vytal et collaborateurs (2016) rapportent le même type de perturbation chez des sujets
présentant des troubles anxieux généralisés pour lesquels la dégradation des performances
de mémoire de travail verbale se maintient quel que soit le niveau d’exigence de la tâche N-
back.
L’absence de liens entre état d’anxiété et performances spatiales observée chez les témoins
de notre étude contraste avec les postulats du modèle à deux composantes de Vytal et
collaborateurs (2013) indiquant que les effets délétères de l’anxiété induite par menace de
chocs électriques sur la mémoire de travail visuospatiale de sujets sains sont présents quel
que soit le niveau de difficulté de la tâche (1, 2 & 3-back). Le type de procédure d’induction
employée dans la présente étude semble pouvoir rendre compte de ces différences de
résultats. Les situations d’évaluation de performances cognitives utilisées ici seraient
davantage propices à une élévation de l’anxiété d’appréhension (Eysenck & Calvo, 1992)
tandis que les procédures de menace de chocs électriques mèneraient principalement à une
élévation de l’anxiété d’éveil (Hodges, 1968; Morris & Liebert, 1973 ; Shackman et al., 2006)
et seraient, par voie de conséquence, plus à même de provoquer une dégradation des
performances de mémoire de travail visuospatiale en raison d’une compétition de ressources
au niveau de l’hémisphère droit (Shackman et al., 2006) ou au niveau du cortex préfrontal
ventral et médian (Vytal et al., 2013). Les scores plus élevés d’anxiété chez les patients de
cette étude comparativement aux témoins pourraient également être associés à un niveau
accru d’éveil anxieux dont les effets sont susceptibles de se répercuter sur la mémoire de
travail visuospatiale. Face à une situation stressante, des niveaux d’anxiété d’appréhension
99
particulièrement hauts peuvent en effet être associés à une augmentation de l’anxiété d’éveil
(Heller et al., 1997 ; Zahn, Nurnberger, & Berrettini, 1989).
Les analyses de régressions linéaires multiples effectuées avec l’évolution des performances
(anxiogène/neutre) comme variable dépendante ont donc permis de montrer que le niveau
d’anxiété ressenti lors de la réalisation des tâches contribuait de façon plus marquée aux
performances de mémoire de travail chez des patients à la phase aigüe d’un premier AVC,
comparativement à des sujets sains. Ce type d’approche statistique n’élude pas cependant la
question du sens de la dépendance causale. On peut en effet considérer l’anxiété comme
agent causal mais il est possible également que la prise de conscience de déficits cognitifs
par un patient représente un facteur de risque d’élévation de son anxiété (Ouimet, Gawronski,
& Dozois, 2009 ; Barker-Collo, 2007 ; pour une étude dans l’AVC).
Le cas CB : un pattern spécifique de réactivité anxieuse et d’évolution des
performances de mémoire de travail
Au sein de la cohorte de patients recrutés dans cette étude, la patiente CB présentait un niveau
initial d’état d’anxiété (mesuré préalablement à la passation des situations neutre et
anxiogène) significativement plus élevé par rapport aux témoins et aux autres patients.
Confrontée à la situation neutre, son état d’anxiété s’est maintenu à un niveau comparable à
celui mesuré initialement, toujours plus élevé que celui rapporté chez les témoins mais ne se
distinguant plus des autres patients. Il a ensuite considérablement baissé lorsqu’elle a été
exposée à la situation anxiogène pour revenir à un niveau comparable à celui des témoins.
De façon intéressante, ce pattern unique d’évolution de son état d’anxiété est associé à une
amélioration des performances de mémoire de travail verbale et à un maintien des
performances en modalité visuospatiale lors de la situation anxiogène (Monfort et al., 2013).
Les résultats de CB contrastent ainsi nettement avec les autres patients pour lesquelles on
note, en condition anxiogène, une augmentation de l’état d’anxiété associée à une dégradation
100
des performances dans les deux modalités de la mémoire de travail. Parallèlement, il convient
de noter que l’évaluation neuropsychologique réalisée en amont du protocole a montré que
CB ne présentait pas d’altérations de la mémoire de travail verbale et visuospatiale et des
fonctions exécutives.
L’échelle d’état d’anxiété employée ici (STAI-Y1 - Spielberger, 1983) ne permet pas de
dissocier le type d’anxiété rapporté par les participants. Toutefois, la baisse importante du
score STAI-Y1 de CB combinée avec une amélioration sélective de la mémoire de travail
en modalité verbale pourrait être le reflet d’un effet positif sur ses performances qui
serait concomitant d’une diminution de l’anxiété d’appréhension. Par la nature
phonologique des pensées intrusives, caractéristiques de ce type d’anxiété, certains auteurs
suggèrent en effet que l’appréhension est plus à même de perturber la mémoire de travail
verbale que la mémoire de travail visuospatiale (Coy et al., 2011 ; Engels et al., 2007 ;
Shackman et al., 2006).
Ces résultats suggèrent également que, chez des sujets présentant un niveau
particulièrement élevé d’anxiété, la réalisation de tâches exigeantes en termes de
ressources attentionnelles -comme c’est le cas dans la situation anxiogène- pourrait
permettre une diminution de l’anxiété ressentie pendant ces tâches. Dans ce sens,
plusieurs travaux ont montré que la réalisation de tâches coûteuses, sollicitant le même type
de ressources que celles qui sont impliquées dans la genèse et la consolidation en mémoire
de souvenirs traumatiques, permettait de protéger les sujets contre l’intrusion de tels souvenirs
(Holmes et al., 2009 ; Kemps & Tiggemann, 2007). Plus spécifiquement, le faible niveau
d’anxiété rapporté par CB en situation anxiogène est cohérent avec l’idée selon laquelle une
diminution des pensées intrusives pourrait être observée chez des sujets à haut niveau
d’anxiété lors de tâches de mémoire de travail en modalité verbale, mais pas en modalité
visuospatiale (Rapee, 1993).
101
8- Contribution de l’anxiété aux performances de mémoire épisodique verbale
en phase aigüe d’un AVC (Etude 7)
Cette étude avait pour but de savoir si la contribution de l’état d’anxiété aux performances de
mémoire épisodique verbale (i.e. RL/RI 16 - adaptation française par Van der Linden et al.,
2004 du test de Grober & Buschke, 1987) à la phase aigüe d’un AVC pouvait être plus
importante comparativement à des sujets témoins et si celle-ci était modulée en fonction de la
latéralisation hémisphérique des lésions.
Les recherches s’intéressant aux performances de mémoire épisodique verbale chez les
patients victimes d’AVC montrent que des perturbations sont plus fréquentes lorsque les
lésions post-AVC concernent l’hémisphère gauche en comparaison à l’hémisphère droit
(Andrews et al., 2014 ; Godefroy et al., 2009 ; Lim & Alexander, 2009 pour revue ; Schouten
et al., 2009) et montrent ainsi l’existence d’une prédominance hémisphérique pour ce type de
matériel. Les performances de mémoire épisodique dépendent en partie des capacités
attentionnelles et de mémoire de travail des patients qui peuvent elles-mêmes être perturbées
après un AVC (Lim & Alexander, 2009 pour revue ; Godefroy et al., 2009 ; Jaillard et al., 2009).
Considérant que les tâches de mémoire épisodique verbale peuvent devenir particulièrement
exigeantes du fait de lésions hémisphériques gauches post-AVC, Andrews et collaborateurs
ont montré en effet que les patients présentant de telles lésions solliciteraient de façon accrue
la mémoire de travail lors de la réalisation de ces tâches (Andrews et al., 2014). Les auteurs
suggèrent ainsi qu’un réseau plus étendu de régions de l’hémisphère gauche impliquées dans
la mémoire de travail et incluant les régions frontales et pariétales serait recruté dans ce cas.
Ces stratégies ne suffiraient pas cependant à compenser les difficultés des patients qui
présentent malgré cela des déficits de mémoire épisodique verbale comparativement aux
patients HD et aux témoins (Andrews et al., 2014). En outre, l’anxiété est elle-même
consommatrice en termes de ressources (Moran, 2016 pour revue) et elle peut ainsi impacter
les capacités de stockage en mémoire de travail mais aussi réduire les ressources
102
attentionnelles nécessaires à l’autorépétition, à la consolidation et au stockage à long terme
de l’information verbale (Stawski et al., 2009).
Dans ce contexte, nous supposions dans la présente étude que la contribution de l’anxiété
aux performances de mémoire épisodique verbale -susceptibles d’être davantage perturbées
suite à des lésions hémisphériques gauches- serait plus importante chez les patients HG,
comparativement aux patients HD et aux témoins.
Les performances au rappel indicé immédiat (RIM), au rappel total (RT), la somme des scores
aux trois rappels libres (RL), les performances en reconnaissance (REC), au rappel
libre différé (RLD) et au rappel total différé (RTD), le nombre d’intrusions obtenus lors du RL/RI
16 ont été comparés entre les trois groupes (patients HG, patients HD et témoins). Les
participants devaient rapporter le niveau d’état ressenti lors de la réalisation de la tâche de
mémoire épisodique verbale à l’aide d’échelles numériques utilisées à la suite des trois rappels
libres (EN d’anxiété RLT) et du rappel libre différé (EN d’anxiété RLD). Seules les variables
RLT, RLD ont constitué les variables dépendantes introduites dans les modèles de régression
puisque le recueil de l’état d’anxiété ressenti par le biais des échelles numériques concerne
spécifiquement ces deux variables.
Les résultats montrent que l’anxiété contribue significativement aux performances de mémoire
épisodique verbale concernant le RLT mais de manière identique dans les trois groupes alors
qu’au moment du RLD, la contribution de l’anxiété aux performances perdurait uniquement
chez les patients HG (cf figure 15). En outre, une dégradation des performances de RIM a été
observée chez les patients comparativement aux témoins et ce quel que soit l’hémisphère
lésé. Des perturbations spécifiques pour les patients HG concernant les RLT, les RT, les RLD
et les RTD et le nombre d’intrusions ont été montrées par rapport aux patients HD et aux
témoins et concernant la reconnaissance par rapport aux témoins uniquement. Les niveaux
d’anxiété rapportés par les patients lors du RLT et du RLD ne se distinguaient pas des témoins.
103
Figure 15. Contribution de l’état d’anxiété ressenti lors du rappel libre différé du RL/RI-16 (EN d’anxiété RLD) au nombre de mots rappelés pendant cette phase en fonction des trois groupes : patients HD, patients HG et témoins.
Comparativement aux témoins et aux patients HD, les patients HG montrent donc des
performances altérées pour l’ensemble des mesures que nous avons réalisées, à l’exception
du RIM. Ces résultats confirment le fait que les déficits de mémoire épisodique verbale sont
plus importants lorsque les lésions post-AVC se situent au niveau de l’hémisphère gauche
(Godefroy et al., 2009 ; Lim & Alexander, 2009 pour revue ; Schouten et al., 2009). Malgré la
présence de déficits lors du RLT chez les patients HG, la contamination de ces performances
par l’anxiété était présente pour les 3 groupes corroborant ainsi les résultats de nombreuses
études menées chez des sujets sains (Bierman et al., 2005 ; Stawski et al., 2009 ; Lachman
& Agrigoroaei, 2012) ou souffrant de troubles anxieux (Airaksinen et al., 2005 ; Muller &
Roberts, 2005 pour revue) qui indiquent que les processus en jeu lors du rappel d’une
information nouvellement acquise en mémoire épisodique verbale sont particulièrement
sensibles aux effets de l’anxiété. Le fait que l’anxiété cesse d’impacter les performances des
patients HD et des témoins lors du RLD suggère que les déficits plus importants des
104
patients HG au cours du RLT ont contribué à majorer les effets de l’anxiété sur leurs
performances au moment du RLD. Dans ce sens, des analyses complémentaires ont permis
de montrer que les performances au RLT permettent de prédire le score d’anxiété rapporté au
cours du RLD et ce uniquement pour les patients HG. Ainsi, l’anxiété ressentie lors du RLD
augmentait chez les patients HG ayant montré le plus haut niveau de dégradation de leurs
performances au moment du RLT et ce sont de surcroît ces mêmes patients qui présentaient
les scores les plus faibles au RLD. Considérant que les EN d’anxiété lors du RLD étaient
équivalentes entre les 3 groupes, les lésions hémisphériques gauches semblent donc
avoir impacté les capacités à réguler les effets de l’anxiété sur les performances de
rappel différé, sans pour autant avoir engendré d’augmentation significative du niveau
d’anxiété pour les patients HG. Considérant à la fois que l’anxiété d’appréhension affecte
les mécanismes de contrôle attentionnel et exécutifs (Eysenck et al., 2007) et que ces
mécanismes sont sollicités de façon accrue lors du RLD (Lim & Alexander, 2009 pour revue),
ces données suggèrent que la contribution plus importante de l’anxiété aux performances de
RLD chez les patients HG puisse provenir, au moins en partie, de l’implication préférentielle
de ce type d’anxiété.
En somme, les conclusions tirées de ces 2 études empiriques que nous venons de présenter
contrastent avec plusieurs travaux qui ont été réalisés dans le but de déterminer les relations
entre l’anxiété et les troubles cognitifs consécutifs à un AVC. Une première étude menée par
Shimoda et Robinson (1998) auprès de 142 patients victimes d’un AVC n’a révélé aucun lien
entre la présence d’un TAG et le score global obtenu au MMSE (Mini Mental State Examination
- Folstein et al., 1975), que ce soit à la phase aiguë ou à la phase chronique. Partant d’une
base de données issue du South London Stroke Register incluant 271 817 patients victimes
d’AVC, Ayerbe et al. (2014) n’ont pas montré de liens entre l’anxiété évaluée au moyen de
l’échelle HADS (Zigmond & Snaith, 1983) et les troubles cognitifs mesurés à l’aide du MMSE
ou de l’AMT (Abbreviated Mental Test – Jitapunkul, Pillay, & Ebrahim, 1991). Les facteurs
105
susceptibles d’expliquer cette absence de lien ne sont pas discutés dans ces deux études.
Néanmoins, il convient de rappeler que les théories cognitives de l’anxiété basées sur des
observations dans la population générale montrent que les relations entre anxiété et cognition
sont complexes et multi-déterminées. Ces observations ont abouti à des résultats contrastés
selon les fonctions et systèmes cognitifs qui ont été évalués mais aussi en fonction de la
méthodologie employée pour tester les effets de l’anxiété. Ainsi, l’absence de relations entre
anxiété et performances cognitives dans les études de Shimoda et Robinson (1998) et
d’Ayerbe et al. (2014) semble pouvoir s’expliquer, au moins en partie, par un manque de
sensibilité et d’exhaustivité des mesures effectuées (i.e. utilisation de la sous-échelle d’anxiété
de l’HADS ne comportant que 7 items et évaluation des dysfonctionnements cognitifs par des
échelles de screening rapide). Les résultats que nous avons obtenus dans nos travaux
montrent que l’emploi de la STAI-Y1 et des EN permettant de mesurer l’état d’anxiété à un
moment précis est donc plus adapté pour l’étude des relations anxiété – cognition,
comparativement à l’échelle HADS évaluant la fréquence de l’anxiété sur une longue période
(une semaine).
Les approches employées dans nos 2 études ont permis de montrer que la contribution de
l’anxiété aux performances de mémoire des patients à la phase aigüe d’un premier AVC était
globalement plus importante comparativement à des sujets sains appariés. Bien que les
méthodes que nous avons utilisées ne permettent pas de réaliser d’inférences causales, il
parait néanmoins peu étonnant que le déclin des performances mnésiques qui est
classiquement reporté dans la population générale consécutivement à une élévation de
l’anxiété puisse être majoré chez les patients ayant été victime d’un AVC. Considérant que la
taille des effets de l’anxiété sur la cognition est relativement modeste (Moran, 2016 pour
revue), les répercussions de l’anxiété sur la mémoire de travail ou la mémoire épisodique sont
donc susceptibles de mimer le déclin cognitif subtil que l’on rencontre en particulier chez les
patients souffrant de troubles cognitifs légers (Van der Linden, 2007). Or dans la pratique
clinique, l’interprétation des résultats des tests neuropsychologiques se base sur des données
106
normatives qui ont été recueillies chez des sujets sains pour lesquels l’influence de l’anxiété
sur les performances peut être potentiellement moins importante comparativement à des
patients ayant été victimes d’un AVC. Nos travaux ont montré la réalité de ce problème
d’interprétation qui se pose avec une particulière acuité pour les patients dont le niveau
d’atteinte sur le plan mnésique est léger à modéré et peut donc être le reflet d’un
dysfonctionnement de la mémoire en tant que telle ou alternativement des effets délétères de
l’anxiété. Par ailleurs, il est probable que, face à des difficultés dans la réalisation de tâches
de mémoire, le niveau d’anxiété d’un patient en phase aigüe d’un AVC puisse augmenter étant
donné les enjeux de l’évaluation neuropsychologique sur le plan diagnostique. Ainsi, dans la
continuité des travaux que nous avons réalisés, il serait intéressant de pouvoir déterminer
dans quelle mesure cette association entre le déclin des performances de mémoire de travail
et de mémoire épisodique post-AVC et l’élévation de l’état d’anxiété peut constituer un facteur
de risque pour le développement de troubles et de symptômes anxieux dans les semaines et
mois qui suivent l’AVC. Un élément clef limitant la portée des résultats de nos études
concernant la phase aigüe de l’AVC tient au fait que nous nous sommes focalisés sur un
nombre restreint de mesures de l’anxiété et de la cognition réalisées à un moment unique.
Des mesures plus exhaustives des différentes facettes de l’anxiété, répétées à des moments
clefs de l’AVC, permettraient également de déterminer si seules certaines de ces facettes
permettent de prédire le dysfonctionnement cognitif.
Les questions soulevées dans le cadre des travaux qui viennent d’être décrits portaient sur
des problématiques en apparence éloignées de l’étude suivante qui traite de la contribution
des régions fronto-insulaires aux relations entre performances temporelles et émotion. Tous
ces travaux ont toutefois ouvert la voie à un nouveau projet de recherche dont l’objet sera le
développement de méthodes innovantes pour évaluer l’anxiété post-AVC. Dans ce projet,
seront étudiés -entre autres choses- les effets des lésions fronto-insulaires post-AVC sur les
relations entre l’anxiété anticipatoire et la perception de durées brèves. Ce projet sera décrit
de façon plus approfondie dans le cadre du projet 4 (cf. p 109).
107
9- Timing et émotion : Lésion fronto-insulaire droite et distorsion du jugement
temporel liée aux émotions (Etude 4b)
Consécutivement à une lésion focale du cortex frontal inférieur (FI) droit et de la partie
adjacente du cortex insulaire antérieur (IA), une surestimation massive du temps de
reproduction a été préalablement décrite chez le patient DB dans le chapitre 2. Dans la tâche
de reproduction qui a été réalisée par ce patient épileptique, les stimuli employés lors de la
phase d’encodage étaient des images émotionnelles négatives et neutres issues de la batterie
IAPS (Lang et al., 2008) et la surestimation était présente quel que soit le contenu émotionnel
et pour l’ensemble des durées standard. Malgré le fait qu’un allongement de la durée
subjective est fréquemment rapporté dans la littérature pour différents types de stimuli négatifs
(Angrilli et al., 1997 ; Droit-Volet, Brunot, & Niedenthal, 2004 ; Droit-Volet & Meck, 2007 ;
Grommet et al., 2011 ; Noulhiane et al., 2007 ; Tipples, 2008 ; Mella et al., 2011), nous n’avons
pas montré d’effet de la valence des images sur la précision de la reproduction pour le groupe
contrôle, composé de 7 sujets sains, et pour les 5 autres patients épileptiques sans lésions
fronto-insulaires ayant participé à l’étude. Ceci peut s’expliquer notamment du fait des faibles
valeurs d’éveil de nos images négatives comparativement à celles employées dans les études
ayant mis en évidence de tels effets de surestimation (Angrilli et al., 1997 ; Noulhiane et al.,
2007 ; Mella et al., 2011 ; Droit-Volet & Meck, 2007 pour revue). L’absence d’effet émotionnel
dans la présente étude peut également être liée à la faiblesse des effectifs mais aussi au fait
que l’effet des émotions sur le jugement temporel ait été décrit comme un phénomène de
courte durée, observé uniquement pour des intervalles n’excédant pas 2 s (Noulhiane et al.,
2007 ; Bar-Haim et al., 2010) et donc inférieurs aux durées que nous avons employées ici.
Des phénomènes de distorsion du jugement temporel spécifiquement liés aux émotions ont
néanmoins été mis en évidence pour le patient DB. Pour les images négatives uniquement,
l’étendue de la sur-reproduction observée chez ce patient pour chaque durée standard n’est
pas en accord avec la propriété scalaire. Pour ce type d’images, l’augmentation de son erreur
proportionnelle comparativement à celle du groupe contrôle est en effet plus importante pour
108
la durée standard de 3s que pour la durée standard de 7s (Monfort et al., 2014). Le biais
émotionnel chez DB est donc amplifié pour le standard le plus court, ceci de façon
cohérente avec les précédentes études qui suggèrent qu’une augmentation du niveau
d’éveil en réponse à un stimulus négatif impacte les performances de reproduction
dans la gamme supra-seconde au cours des premières phases de l’évaluation du
stimulus et expliquant ainsi pourquoi les effets des émotions sur la perception du temps
sont de courtes durées (Bar-Haim et al., 2010 ; Noulhiane et al., 2007).
Cette distorsion du jugement temporel par les émotions est observée uniquement chez DB,
seul patient à présenter une lésion de la région fronto-insulaire droite. En outre, les données
SEEG recueillies chez ce patient au moment de l’apparition et de l’extinction de l’intervalle
standard montrent une modulation significative de l’amplitude de l’activité évoquée en fonction
de la valence des images IAPS (données non publiées). De façon intéressante, cette
modulation des PE (toutes durées confondues) n’est observée qu’au niveau des cortex FI et
IA droits. L’impact de la valence émotionnelle des images sur les performances temporelles
et l’activité électrophysiologique de DB est cohérent avec les principaux postulats du modèle
de Craig (2009) selon lequel le cortex insulaire antérieur, point de convergence de tous types
de stimuli intéroceptifs, extéroceptifs et émotionnels, constitue le substrat neuronal de la
conscience du temps qui passe dans les gammes de durées infra et supra-secondes. Dans
ce modèle, les informations intéroceptives sont intégrées à chaque instant au niveau de l’insula
postérieure. Suivant ensuite une progression postéro-antérieure, elles sont combinées avec
les informations liées aux conditions environnementales saillantes (physiques et
émotionnelles) qui sont traitées au niveau d’autres régions cérébrales. Cette combinaison
permettrait alors la construction de moments émotionnels globaux associés à la conscience
de soi dans le temps. Selon Craig, la durée d’un événement serait perçue au travers de
l’accumulation de ces moments émotionnels globaux, chacun d’eux ne pouvant contenir
qu’une quantité limitée d’informations saillantes. Ainsi lorsqu’un individu est confronté à une
émotion intense, le nombre d’informations saillantes augmenterait et une proportion plus
109
importante de moments émotionnels serait alors accumulée sur une même période de temps
comparativement à des événements émotionnellement neutres. Cette progression flexible et
subjective des moments émotionnels dans le temps permet de rendre compte de l’allongement
de la durée subjective lors de l’exposition à un événement émotionnel intense (Craig, 2009).
Les effets émotionnels que nous avons observés chez DB à un niveau comportemental
et électrophysiologique font également échos à de récentes études en IRMf montrant
que l’activation de la région FI/IA est modulée par des stimuli suscitant des émotions
négatives qui perturbent la perception du temps (Dirnberger et al., 2012 ; Pfeuty et al.,
2015 ; Tipples et al., 2013). Les mécanismes à l’origine de ces modifications de l’activité
hémodynamique induites par les émotions restent encore incertains et pourraient traduire une
difficulté accrue lors de la prise de décision (Tipples et al., 2013) ou alternativement une
accélération dans le traitement de l’information temporelle qui mènerait à un allongement de
la durée perçue (Pfeuty et al., 2015 ; Dirnberger et al., 2012). De façon cohérente avec ces
études, le fait qu’une modulation de l’activité évoquée soit présente sur les électrodes fronto-
insulaires au début de l’image mais aussi lors de son extinction est compatible avec
l’hypothèse selon laquelle l’effet émotionnel impacte à la fois les processus d’accumulation en
jeu lors de l’encodage de la durée et les mécanismes de prise de décision impliqués à la fin
de l’intervalle standard.
Projet 4 : Imprédictibilité, incertitude et distorsion du jugement temporel : vers une
meilleure compréhension des déterminants de l’anxiété post-AVC
Collaboration avec Sébastien Richard (neurologue, service de neurologie du CHU de Nancy),
Benoit Bolmont (PU, 2LPN - Université de Lorraine), Jean Luc Kop (MCU, 2LPN - Université
de Lorraine) et Antoine Grosdemange (chercheur associé, 2LPN - Université de Lorraine).
Plusieurs études se sont intéressées aux effets de distorsion du jugement temporel induits
spécifiquement par l’anxiété ou par certains processus qui y sont liés (Tipples, 2008 ; Bar-
Haim et al., 2010 ; Droit-Volet et al., 2010). Bar-Haim et coll (2010) montrent que
110
comparativement à des sujets non anxieux, des effets de distorsions du jugement temporel
lors d’une tâche de reproduction de durées de stimuli menaçants sont observés chez des
sujets présentant un haut niveau de trait d’anxiété sous la forme d’une surestimation
concernant uniquement les durées inférieures à 2s (i.e. 4 et 8s). Les auteurs indiquent que la
présence de cette surestimation est compatible avec une augmentation du niveau d’éveil chez
les sujets anxieux en réponse à la menace et ce dans les stades précoces d’évaluation du
stimulus. En montrant que l’anticipation d’un événement menaçant est à l’origine d’une
surestimation du temps d’autant plus importante que le temps d’attente de cet événement est
long, les travaux de Droit-Volet et coll. (2010) suggèrent que la distorsion du jugement
temporel dépend du niveau d’anxiété anticipatoire et de ses effets sur la vitesse de l’horloge
associés à une augmentation du niveau d’éveil. Dans ce protocole, le stimulus -dont la durée
devait être évaluée- était précédé d’un indice qui pouvait être neutre ou bien informatif,
indiquant dans ce dernier cas au sujet la survenue d’un événement aversif dans 100% des
cas.
Pour une meilleure compréhension des relations entre anxiété et perception du temps, un
récent article d’opinion de Lake et LaBar (2011) souligne l’intérêt de manipuler dans ce type
de protocole l’imprédictibilité temporelle et l’incertitude probabiliste des événements aversifs.
Les phénomènes d’anticipation excessive et aberrante des événements négatifs sont au cœur
des pathologies anxieuses (Barlow, 2000 ; Borkovec, 2002 ; Nitschke et al., 2009) et le
caractère imprévisible de ces événements contribue à majorer ces phénomènes. Ainsi,
l’imprédictibilité temporelle, à savoir l’ambigüité concernant le moment d’apparition d’un
événement, mais aussi l’incertitude sur la probabilité qu’un événement survienne ou non sont
deux éléments qui augmentent la réactivité anxieuse (Grillon et al., 2004, 2008, 2009) et
modulent l’activité cérébrale des régions impliquées dans l’anxiété comme l’insula et
l’amygdale (Hsu et al., 2005 ; Herry et al., 2007 ; Sarinopoulos et al., 2010). De plus, les
travaux de Grillon et coll. (2009) montrent que la réactivité anxieuse (mesurée par le réflexe
de sursaut) pour des événements aversifs imprévisibles temporellement est augmentée chez
111
les patients souffrant d’un syndrome de stress post-traumatique (SSPT) en comparaison d’une
condition où l’événement est prévisible dans le temps mais incertain concernant sa probabilité
de survenue. Cette réactivité accrue en situation d’imprédictibilité temporelle n’est pas
observée chez les patients présentant des troubles anxieux généralisés (Grillon et al., 2009)
alors que des situations incertaines sont vécues comme étant particulièrement anxiogènes
chez ces derniers (Krain et al., 2008 ; Dugas, Buhr & Ladouceur, 2004) et sont associées à
une augmentation des pensées négatives (Dugas & Ladouceur, 2000). Ces travaux indiquent
donc que l’incertitude probabiliste et l’imprédictibilité temporelle -en fonction de la nature des
troubles anxieux qui se manifestent chez les patients- pourraient impacter de façon
différentielle leur niveau d’anxiété et par voie de conséquence, accentuer les phénomènes de
distorsion du jugement temporel lors de l’anticipation d’un événement aversif (Lake & LaBar,
2011).
Afin d’apporter un nouvel éclairage aux recherches qui visent à étudier les différentes facettes
de l’anxiété dans l’AVC, l’objectif de ce projet est de comprendre comment le temps est perçu
lorsqu’un patient doit anticiper la survenue d’un événement menaçant dans des conditions
plus ou moins ambigües. Nous tenterons de déterminer si différents profils de performances
temporelles peuvent être distingués chez les patients en fonction de l’imprédictibilité
temporelle ou de l’incertitude probabiliste des signaux menaçants et si ces profils de
performances peuvent être associés à des symptômes (i.e. pensées négatives, éveil) et/ou
troubles anxieux (i.e. troubles anxieux généralisés vs syndrome de stress post-traumatique)
spécifiques qui peuvent être rencontrés consécutivement à un AVC. En tentant de déterminer
en quoi certaines régions du cerveau, comme l’insula et l’amygdale en particulier, peuvent
majorer les effets de l’imprédictibilité et de l’incertitude sur le temps subjectif, ce travail aura
également pour objectif de mieux comprendre les mécanismes biologiques qui sous-tendent
l’anxiété post-AVC. Enfin, le nombre d’études s’intéressant à l’impact de situations ambigües
sur la perception du temps étant limité, ce projet pourra contribuer à caractériser les
déterminants des modifications du jugement temporel induites par l’anxiété.
112
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