Intégration et topographie fonctionnelles : l'influence de la cécité précoce

L’organisation fonctionnelle du cerveau humain montre une similarité interindividuelle remarquable et robuste, suggérant que sa structure fonctionnelle est innée. Cependant, cette observation n’est pas sans équivoques, le cerveau est aussi plastique : son organisation peut être influencée par des évènements survenant tôt dans la vie. Parmi les plus marquants, on retrouve la perte de vision précoce ou congénitale. En effet, il a été démontré à plusieurs reprises que, chez les personnes non-voyantes, les régions habituellement dédiées à la vision (ex. : lobes occipitaux) se réorganisent afin d’analyser des stimuli auditifs et tactiles.   Les plus récentes études chez les non-voyants se sont intéressées à la relation entre la réorganisation des lobes occipitaux et les deux principes organisateurs fondamentaux du cerveau : la localisation fonctionnelle et l’intégration fonctionnelle. Le premier signifie que des fonctions spécifiques mobilisent des régions circonscrites du cerveau, tandis que le second signifie que les régions du cerveau communiquent entre elles afin de créer un tout cohérent. Toutefois, l’ampleur de l’effet de la cécité sur l’organisation du cerveau est encore inconnue. Premièrement, la topographie de modules possédant une fonction spécifique n’a encore jamais fait l’objet d’un examen direct, approfondi et holistique chez les non-voyants, et ce, malgré le fait qu’il s’agisse d’une caractéristique clef de la localisation fonctionnelle. En outre, les études examinant l’intégration fonctionnelle chez les non-voyants semblent en contradiction avec celles qui l’étudient de manière indirecte. Cette dépendance des résultats sur la méthode employée nécessite une étude approfondie des éléments influençant ces résultats afin que des conclusions appropriées puissent être tirées.  Ainsi, bien que la plasticité cérébrale chez les personnes non-voyantes fasse l’objet de plusieurs études, son influence sur l’organisation fonctionnelle du cerveau reste à approfondir et est sujette à débats. De ces faits, l’objectif principal de la présente thèse est d’examiner l’influence de la cécité précoce sur la topographie des modules fonctionnels ainsi que sur l’intégration fonctionnelle. Pour cela, trois expériences distinctes ont été conduites.   La première expérience a été élaborée afin de comparer la disposition spatiale des modules fonctionnels des voyants à celle des non-voyants. À cette fin, une méthode a été développée qui permettait d’examiner la question de manière holistique et sans biais à partir de données d’imagerie par résonance magnétique. Les résultats indiquent que seules les régions « visuelles » de bas niveau, les pôles occipitaux, sont sous-divisées de manière différente chez les personnes non-voyantes. À l’opposé, les régions de haut niveau maintiennent leur disposition spatiale. Ceci suggère que l’établissement de modules fonctionnels au sein du lobe occipital dépend à la fois d’entrées sensorielles visuelles, ainsi que du niveau hiérarchique de la région.   La seconde expérience de cette thèse visait à examiner certains facteurs qui pourraient causer les contradictions observées par les études sur l’intégration fonctionnelle chez les non-voyants. Les données d’une des méthodes employées pour mesurer l’intégration fonctionnelle, l’état de repos mesuré par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, ont été comparées à celles obtenues lorsque les participants se concentraient sur une tâche auditive. D’abord, les résultats démontrent une dépendance de l’intégration fonctionnelle sur l’état cognitif des participants, suggérant que les différences entre non-voyants et voyants observées jusqu’ici doivent être interprétées prudemment. De plus, et d’une importance inédite, les résultats démontrent que les pôles occipitaux possèdent des caractéristiques fonctionnelles différentes chez les non-voyants que chez les voyants. Ces caractéristiques suggèrent que les pôles sont impliqués dans un nombre plus important de réseaux chez les personnes non-voyantes.   La troisième expérience de cette thèse a été conçue pour faire suite aux résultats des deux premières. Spécifiquement, elle valide une méthode qui sera employée afin d’examiner des régions qui, selon les deux premières expériences de cette thèse, possédaient des caractéristiques fonctionnelles réorganisées chez les personnes non-voyantes : les pôles occipitaux. Cette méthode, développée afin de contrôler la difficulté d’une tâche de perception de voix humaines, s’est avérée valide. Ainsi, elle pourra être employée lors d’études futures afin de désambiguïser la fonction des pôles occipitaux chez les non-voyants.  De plus, les résultats de l’expérience révèlent plusieurs mécanismes d’action sous-jacents la perception de voix chez l’être humain. Globalement, les deux premières expériences constituant cette thèse mettent en évidence les caractéristiques fonctionnelles réorganisées au sein des pôles occipitaux chez les PNV, une région encore sous-étudiée chez cette population. La troisième étude présente une méthode permettant d’étudier ce phénomène. Les caractéristiques dévoilées par ces expériences pavent la voie vers de nouvelles hypothèses et études qui permettront d’approfondir notre conception du cerveau et de la plasticité cérébrale.

Keyphrases: Cécité précoce, plasticité cérébrale, connectivité fonctionnelle, topographie fonctionnelle, imagerie cérébrale