The dynamics of cerebro-cerebellar resting-state functional connectivity : relation to cognition, behavior, and pathophysiology

La connectivite fonctionnelle a l'etat de repos (CF), mesuree avec l'imagerie par resonance magnetique fonctionnelle (IRMf), a mis en evidence des connexions fonctionnelles entre le cervelet et les regions cognitives du cerveau,qui a soutenu un role important pour le cervelet dans la cognition. Ces resultats ont ete bases sur des mesures statiques de la CF. Cependant, il s'agit d'une approche simpliste du CF qui a recemment ete remise en question, les resultats indiquant la presence d'une dynamique continue et non aleatoire dans le CF a de courts intervalles de quelques secondes, ce qui, etant donne la nature dynamique du cerveau, est une vision plus naturelle qui peut coder des informations sur des fonctions cognitives complexes. Jusqu'a present, le cervelet a ete neglige dans la plupart des etudes sur la CF dynamique, malgre son role bien reconnu dans les fonctions cognitives complexes. Dans cette these, nous avons emis l'hypothese que la dynamique du cervelet au repos peut etre significative, en saisissant des aspects de la cognition et du comportement non pris en compte par le cervelet statique et en presentant des alterations des troubles cerebraux associes au dysfonctionnement cerebro-cerebelleux, comme l'alcoolisme. Nous avons teste ces hypotheses dans deux etudes distinctes portant sur la dynamique de la CF cerebro-cerebelleuse en relation avec des traits complexes, tels que l'impulsivite (premiere etude) et l'alcoolisme (deuxieme etude). La premiere etude a ete motivee par une hypothese recente sur le role du cervelet dans l'impulsivite, un trait de personnalite complexe defini comme la tendance a agir sans prevoyance. Nous avons emis l'hypothese que les differences individuelles dans les traits normaux d'impulsivite pouvaient etre associees a la force (statique) et a la variabilite temporelle (dynamique) du CF cerebro-cerebelleux. Nous avons teste cette hypothese en utilisant des donnees d'IRMf a l'etat de repos et des auto-rapports d'impulsivite (UPPS-P et BIS/BAS) d'un groupe d'individus en bonne sante (N=134). En particulier, nous avons utilise des techniques robustes pour identifier les reseaux cerebraux et cerebelleux, calculer des mesures sommaires de la CF statique et dynamique, et tester les associations avec l'impulsivite. Nous avons observe des preuves liant de multiples formes d'impulsivite a la force et a la variabilite temporelle de la CF au repos entre le cervelet et un ensemble de reseaux cerebraux dynamiques et integratifs qui soutiennent le controle cognitif et les processus de recompense, ce qui soutient notre hypothese selon laquelle la dynamique de la CF cerebro-cerebelleuse est pertinente sur le plan comportemental. Dans la seconde etude, nous avons emis l'hypothese que la dynamiques de la CF cerebro-cerebelleuse differerait entre les les patients alcooliques et les controles, en particulier dans les circuits frontocerebelleux. Pour tester cette hypothese, nous avons explore les differences de dynamiques de la CF cerebro-cerebelleuse entre un groupe de patients alcooliques (N=18) et un groupe de controles (N=18), en comparant des groupes sur differentes mesures de connectivite dynamique. Les resultats ont revele une alteration de la dynamique du reseau fonctionnel cerebro-cerebelleux chez les sujets alcooliques, caracterisee par une hypervariabilite de la CF dans les reseaux fronto-parieto-cerebelleux, une reduction de la flexibilite cerebelleuse et une augmentation de l'integration cerebelleuse. Ces resultats suggerent un role possible de la dynamique des reseaux fronto-parietal-cerebelleux dans la physiopathologie de ce trouble. Pris ensemble, les resultats de cette these soulignent l'utilite de completer les approches statiques de la CF par une analyse dynamique de la CF pour approfondir notre comprehension du fonctions des reseaux cerebro-cerebelleux et les neurobiologie des comportements complexes et les troubles du cerveau.