Apprentissages procéduraux perceptivo-moteurs dans la neurofibromatose de type 1 et suite à une tumeur de la fosse postérieure pédiatrique irradiée ou non irradiée : études comportementales et en IRM fonctionnelle de repos

L'acquisition de nouvelles habiletés motrices, associée à la pratique ou à l'expérience, est fondamentale dans le développement psychomoteur de l'enfant. Ces mécanismes d'apprentissage procéduraux impliquent l'apprentissage de séquence, sous-tendu principalement par le striatum et les circuits cortico-striataux ; et l'adaptation motrice, sous-tendu par le cervelet et les circuits cortico-cérébelleux. Les études qui composent cette thèse avaient pour objectif principal de caractériser les capacités d'apprentissage procédural moteur et leurs substrats en imagerie fonctionnelle de repos dans deux populations cliniques, la neurofibromatose de type 1 (NF1) et suite à une tumeur de la fosse postérieure (TFP) pédiatrique. La première partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice, à l'aide de la tâche de temps de réaction sériels, chez des enfants NF1. A l'échelle du groupe cet apprentissage est préservé, mais à l'échelle individuelle la présence d'objets brillants non identifiés (OBNI), témoins d'anomalies sous-corticales de la myélinisation, caractéristiques de la NF1, semble associée à une altération de l'apprentissage de séquence. Une hyperconnectivité de repos dans les circuits pariéto-striataux, en lien avec les habiletés motrices globales telles que mesurées à la batterie d'évaluation des mouvements de l'enfant (M-ABC), est retrouvée de façon relativement similaire à ce qui a été montré chez les enfants porteurs de trouble du développement de la coordination. La deuxième partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice à l'aide de la même tâche, ainsi que l'adaptation motrice à l'aide d'une tâche d'écriture en sens non conventionnel chez des participants guéris d'une TFP pédiatrique. La prise en charge des TFP varie selon le type histologique incluant une chirurgie d'exérèse pour les astrocytomes pilocytiques, une chirurgie et une irradiation focale pour les épendymomes et l'association de chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie pour les médulloblastomes. La radiothérapie est un facteur de risque cognitif maintenant bien établi chez les enfants suite à la prise en charge d'une tumeur cérébrale. L'objectif était d'évaluer l'impact de la tumeur et de sa chirurgie ainsi que celui de l'irradiation cérébrale des structures cérébelleuses et striatales sur les apprentissages procéduraux moteurs. L'adaptation motrice est altérée suite à une TFP, et des atypies dans la connectivité fonctionnelle de repos dans les réseaux cortico-cérébelleux de repos sont retrouvées en faveur de séquelle de la tumeur et de sa chirurgie. Un tiers des participants avec TFP irradiés présentent une altération de l'apprentissage de séquence motrice. Des atypies dans les réseaux cortico-striataux de repos sont retrouvées chez les participants avec TFP irradiés, à type d'hyperconnectivité dans les régions motrices, corrélées à l'apprentissage spécifique de séquence, et d'hypoconnectivité dans les régions frontales et précunéales dépendant de la dose d'irradiation aux structures striatales. En résumé, les études comprises dans la présente thèse ont approfondi nos connaissances des capacités d'apprentissage moteur dans les contextes d'une pathologie génétique, modèle de trouble du neurodéveloppement, la NF1 et d'une atteinte lésionnelle tumorale de la fosse postérieure pédiatrique. Les atteintes de la substance blanche dans les régions sous-corticales, dont les OBNI sont le témoin chez les NF1, et secondaires à l'irradiation cérébrale pourraient être une explication commune des mécanismes d'altération des apprentissages moteurs sériels.The acquisition of new motor skills, associated with practice or experience, is fundamental to the psychomotor development of the child. These procedural learning mechanisms include sequence learning, involving mainly striatum and cortico-striatal circuits; and motor adaptation, involving cerebellum and cortico-cerebellar circuits. The main objective of this thesis was to characterize motor procedural learning abilities and their substrates in resting-state functional imaging in two clinical populations, neurofibromatosis type 1 (NF1) and following a pediatric posterior fossa tumor (PFT). The first part of this work explores motor sequence learning, using the serial reaction time task, in NF1 children. At the group level this learning is preserved, but at the individual level the presence of unidentified bright objects (UBOs), indicative of subcortical myelination abnormalities, characteristic of NF1, seems to be associated with impaired sequence learning. Resting hyperconnectivity in parieto-striatal circuits, in relation to gross motor skills assessed using M-ABC, is found to be relatively similar to what has been shown in children with developmental coordination disorders. The second part of this work explores motor sequence learning using the same task, as well as motor adaptation using a non-conventional writing task in participants recovered from pediatric PFT. The management of FPT varies according to histological type, including surgery for pilocytic astrocytomas, surgery and focal irradiation for ependymomas and a combination of surgery, radiotherapy and chemotherapy for medulloblastomas. Radiotherapy is now a well-established cognitive risk factor in children after a brain tumor. The aim was to evaluate the impact of the tumor and its surgery as well as the impact of brain irradiation of cerebellar and striatal structures on motor procedural learning. Motor adaptation is impaired following PFT, and atypical functional resting connectivities in the cortico-cerebellar networks are found in favor of sequelae of the tumor and its surgery. One third of the participants with irradiated PFT had impaired motor sequence learning. Atypical resting cortical-striatal connectivities were found in participants with irradiated PFT: hyperconnectivity in motor regions, correlated with sequence-specific learning, and hypoconnectivity in frontal and precuneal regions, depending on the dose of irradiation to striatal structures. In summary, the studies included in this thesis have furthered our knowledge of motor learning abilities in the contexts of a genetic pathology, a model of neurodevelopmental disorder, that is NF1, and a pediatric PFT lesion. White matter damage in subcortical regions, reflected by OBNI in NF1 and secondary to brain irradiation, could be a common explanation for the mechanisms of impairment of serial motor learning

Apprentissages procéduraux perceptivo-moteurs dans la neurofibromatose de type 1 et suite à une tumeur de la fosse postérieure pédiatrique irradiée ou non irradiée : études comportementales et en IRM fonctionnelle de repos

The acquisition of new motor skills, associated with practice or experience, is fundamental to the psychomotor development of the child. These procedural learning mechanisms include sequence learning, involving mainly striatum and cortico-striatal circuits; and motor adaptation, involving cerebellum and cortico-cerebellar circuits. The main objective of this thesis was to characterize motor procedural learning abilities and their substrates in resting-state functional imaging in two clinical populations, neurofibromatosis type 1 (NF1) and following a pediatric posterior fossa tumor (PFT). The first part of this work explores motor sequence learning, using the serial reaction time task, in NF1 children. At the group level this learning is preserved, but at the individual level the presence of unidentified bright objects (UBOs), indicative of subcortical myelination abnormalities, characteristic of NF1, seems to be associated with impaired sequence learning. Resting hyperconnectivity in parieto-striatal circuits, in relation to gross motor skills assessed using M-ABC, is found to be relatively similar to what has been shown in children with developmental coordination disorders. The second part of this work explores motor sequence learning using the same task, as well as motor adaptation using a non-conventional writing task in participants recovered from pediatric PFT. The management of FPT varies according to histological type, including surgery for pilocytic astrocytomas, surgery and focal irradiation for ependymomas and a combination of surgery, radiotherapy and chemotherapy for medulloblastomas. Radiotherapy is now a well-established cognitive risk factor in children after a brain tumor. The aim was to evaluate the impact of the tumor and its surgery as well as the impact of brain irradiation of cerebellar and striatal structures on motor procedural learning. Motor adaptation is impaired following PFT, and atypical functional resting connectivities in the cortico-cerebellar networks are found in favor of sequelae of the tumor and its surgery. One third of the participants with irradiated PFT had impaired motor sequence learning. Atypical resting cortical-striatal connectivities were found in participants with irradiated PFT: hyperconnectivity in motor regions, correlated with sequence-specific learning, and hypoconnectivity in frontal and precuneal regions, depending on the dose of irradiation to striatal structures. In summary, the studies included in this thesis have furthered our knowledge of motor learning abilities in the contexts of a genetic pathology, a model of neurodevelopmental disorder, that is NF1, and a pediatric PFT lesion. White matter damage in subcortical regions, reflected by OBNI in NF1 and secondary to brain irradiation, could be a common explanation for the mechanisms of impairment of serial motor learning.L'acquisition de nouvelles habiletés motrices, associée à la pratique ou à l'expérience, est fondamentale dans le développement psychomoteur de l'enfant. Ces mécanismes d'apprentissage procéduraux impliquent l'apprentissage de séquence, sous-tendu principalement par le striatum et les circuits cortico-striataux ; et l'adaptation motrice, sous-tendu par le cervelet et les circuits cortico-cérébelleux. Les études qui composent cette thèse avaient pour objectif principal de caractériser les capacités d'apprentissage procédural moteur et leurs substrats en imagerie fonctionnelle de repos dans deux populations cliniques, la neurofibromatose de type 1 (NF1) et suite à une tumeur de la fosse postérieure (TFP) pédiatrique. La première partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice, à l'aide de la tâche de temps de réaction sériels, chez des enfants NF1. A l'échelle du groupe cet apprentissage est préservé, mais à l'échelle individuelle la présence d'objets brillants non identifiés (OBNI), témoins d'anomalies sous-corticales de la myélinisation, caractéristiques de la NF1, semble associée à une altération de l'apprentissage de séquence. Une hyperconnectivité de repos dans les circuits pariéto-striataux, en lien avec les habiletés motrices globales telles que mesurées à la batterie d'évaluation des mouvements de l'enfant (M-ABC), est retrouvée de façon relativement similaire à ce qui a été montré chez les enfants porteurs de trouble du développement de la coordination. La deuxième partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice à l'aide de la même tâche, ainsi que l'adaptation motrice à l'aide d'une tâche d'écriture en sens non conventionnel chez des participants guéris d'une TFP pédiatrique. La prise en charge des TFP varie selon le type histologique incluant une chirurgie d'exérèse pour les astrocytomes pilocytiques, une chirurgie et une irradiation focale pour les épendymomes et l'association de chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie pour les médulloblastomes. La radiothérapie est un facteur de risque cognitif maintenant bien établi chez les enfants suite à la prise en charge d'une tumeur cérébrale. L'objectif était d'évaluer l'impact de la tumeur et de sa chirurgie ainsi que celui de l'irradiation cérébrale des structures cérébelleuses et striatales sur les apprentissages procéduraux moteurs. L'adaptation motrice est altérée suite à une TFP, et des atypies dans la connectivité fonctionnelle de repos dans les réseaux cortico-cérébelleux de repos sont retrouvées en faveur de séquelle de la tumeur et de sa chirurgie. Un tiers des participants avec TFP irradiés présentent une altération de l'apprentissage de séquence motrice. Des atypies dans les réseaux cortico-striataux de repos sont retrouvées chez les participants avec TFP irradiés, à type d'hyperconnectivité dans les régions motrices, corrélées à l'apprentissage spécifique de séquence, et d'hypoconnectivité dans les régions frontales et précunéales dépendant de la dose d'irradiation aux structures striatales. En résumé, les études comprises dans la présente thèse ont approfondi nos connaissances des capacités d'apprentissage moteur dans les contextes d'une pathologie génétique, modèle de trouble du neurodéveloppement, la NF1 et d'une atteinte lésionnelle tumorale de la fosse postérieure pédiatrique. Les atteintes de la substance blanche dans les régions sous-corticales, dont les OBNI sont le témoin chez les NF1, et secondaires à l'irradiation cérébrale pourraient être une explication commune des mécanismes d'altération des apprentissages moteurs sériels

Apprentissages procéduraux perceptivo-moteurs dans la neurofibromatose de type 1 et suite à une tumeur de la fosse postérieure pédiatrique irradiée ou non irradiée : études comportementales et en IRM fonctionnelle de repos

The acquisition of new motor skills, associated with practice or experience, is fundamental to the psychomotor development of the child. These procedural learning mechanisms include sequence learning, involving mainly striatum and cortico-striatal circuits; and motor adaptation, involving cerebellum and cortico-cerebellar circuits. The main objective of this thesis was to characterize motor procedural learning abilities and their substrates in resting-state functional imaging in two clinical populations, neurofibromatosis type 1 (NF1) and following a pediatric posterior fossa tumor (PFT). The first part of this work explores motor sequence learning, using the serial reaction time task, in NF1 children. At the group level this learning is preserved, but at the individual level the presence of unidentified bright objects (UBOs), indicative of subcortical myelination abnormalities, characteristic of NF1, seems to be associated with impaired sequence learning. Resting hyperconnectivity in parieto-striatal circuits, in relation to gross motor skills assessed using M-ABC, is found to be relatively similar to what has been shown in children with developmental coordination disorders. The second part of this work explores motor sequence learning using the same task, as well as motor adaptation using a non-conventional writing task in participants recovered from pediatric PFT. The management of FPT varies according to histological type, including surgery for pilocytic astrocytomas, surgery and focal irradiation for ependymomas and a combination of surgery, radiotherapy and chemotherapy for medulloblastomas. Radiotherapy is now a well-established cognitive risk factor in children after a brain tumor. The aim was to evaluate the impact of the tumor and its surgery as well as the impact of brain irradiation of cerebellar and striatal structures on motor procedural learning. Motor adaptation is impaired following PFT, and atypical functional resting connectivities in the cortico-cerebellar networks are found in favor of sequelae of the tumor and its surgery. One third of the participants with irradiated PFT had impaired motor sequence learning. Atypical resting cortical-striatal connectivities were found in participants with irradiated PFT: hyperconnectivity in motor regions, correlated with sequence-specific learning, and hypoconnectivity in frontal and precuneal regions, depending on the dose of irradiation to striatal structures. In summary, the studies included in this thesis have furthered our knowledge of motor learning abilities in the contexts of a genetic pathology, a model of neurodevelopmental disorder, that is NF1, and a pediatric PFT lesion. White matter damage in subcortical regions, reflected by OBNI in NF1 and secondary to brain irradiation, could be a common explanation for the mechanisms of impairment of serial motor learning.L'acquisition de nouvelles habiletés motrices, associée à la pratique ou à l'expérience, est fondamentale dans le développement psychomoteur de l'enfant. Ces mécanismes d'apprentissage procéduraux impliquent l'apprentissage de séquence, sous-tendu principalement par le striatum et les circuits cortico-striataux ; et l'adaptation motrice, sous-tendu par le cervelet et les circuits cortico-cérébelleux. Les études qui composent cette thèse avaient pour objectif principal de caractériser les capacités d'apprentissage procédural moteur et leurs substrats en imagerie fonctionnelle de repos dans deux populations cliniques, la neurofibromatose de type 1 (NF1) et suite à une tumeur de la fosse postérieure (TFP) pédiatrique. La première partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice, à l'aide de la tâche de temps de réaction sériels, chez des enfants NF1. A l'échelle du groupe cet apprentissage est préservé, mais à l'échelle individuelle la présence d'objets brillants non identifiés (OBNI), témoins d'anomalies sous-corticales de la myélinisation, caractéristiques de la NF1, semble associée à une altération de l'apprentissage de séquence. Une hyperconnectivité de repos dans les circuits pariéto-striataux, en lien avec les habiletés motrices globales telles que mesurées à la batterie d'évaluation des mouvements de l'enfant (M-ABC), est retrouvée de façon relativement similaire à ce qui a été montré chez les enfants porteurs de trouble du développement de la coordination. La deuxième partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice à l'aide de la même tâche, ainsi que l'adaptation motrice à l'aide d'une tâche d'écriture en sens non conventionnel chez des participants guéris d'une TFP pédiatrique. La prise en charge des TFP varie selon le type histologique incluant une chirurgie d'exérèse pour les astrocytomes pilocytiques, une chirurgie et une irradiation focale pour les épendymomes et l'association de chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie pour les médulloblastomes. La radiothérapie est un facteur de risque cognitif maintenant bien établi chez les enfants suite à la prise en charge d'une tumeur cérébrale. L'objectif était d'évaluer l'impact de la tumeur et de sa chirurgie ainsi que celui de l'irradiation cérébrale des structures cérébelleuses et striatales sur les apprentissages procéduraux moteurs. L'adaptation motrice est altérée suite à une TFP, et des atypies dans la connectivité fonctionnelle de repos dans les réseaux cortico-cérébelleux de repos sont retrouvées en faveur de séquelle de la tumeur et de sa chirurgie. Un tiers des participants avec TFP irradiés présentent une altération de l'apprentissage de séquence motrice. Des atypies dans les réseaux cortico-striataux de repos sont retrouvées chez les participants avec TFP irradiés, à type d'hyperconnectivité dans les régions motrices, corrélées à l'apprentissage spécifique de séquence, et d'hypoconnectivité dans les régions frontales et précunéales dépendant de la dose d'irradiation aux structures striatales. En résumé, les études comprises dans la présente thèse ont approfondi nos connaissances des capacités d'apprentissage moteur dans les contextes d'une pathologie génétique, modèle de trouble du neurodéveloppement, la NF1 et d'une atteinte lésionnelle tumorale de la fosse postérieure pédiatrique. Les atteintes de la substance blanche dans les régions sous-corticales, dont les OBNI sont le témoin chez les NF1, et secondaires à l'irradiation cérébrale pourraient être une explication commune des mécanismes d'altération des apprentissages moteurs sériels

Perceptual-motor procedural learning in neurofibromatosis type 1 and following irradiated or non-irradiated pediatric posterior fossa tumor : behavioral and resting state functional MRI studies

L'acquisition de nouvelles habiletés motrices, associée à la pratique ou à l'expérience, est fondamentale dans le développement psychomoteur de l'enfant. Ces mécanismes d'apprentissage procéduraux impliquent l'apprentissage de séquence, sous-tendu principalement par le striatum et les circuits cortico-striataux ; et l'adaptation motrice, sous-tendu par le cervelet et les circuits cortico-cérébelleux. Les études qui composent cette thèse avaient pour objectif principal de caractériser les capacités d'apprentissage procédural moteur et leurs substrats en imagerie fonctionnelle de repos dans deux populations cliniques, la neurofibromatose de type 1 (NF1) et suite à une tumeur de la fosse postérieure (TFP) pédiatrique. La première partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice, à l'aide de la tâche de temps de réaction sériels, chez des enfants NF1. A l'échelle du groupe cet apprentissage est préservé, mais à l'échelle individuelle la présence d'objets brillants non identifiés (OBNI), témoins d'anomalies sous-corticales de la myélinisation, caractéristiques de la NF1, semble associée à une altération de l'apprentissage de séquence. Une hyperconnectivité de repos dans les circuits pariéto-striataux, en lien avec les habiletés motrices globales telles que mesurées à la batterie d'évaluation des mouvements de l'enfant (M-ABC), est retrouvée de façon relativement similaire à ce qui a été montré chez les enfants porteurs de trouble du développement de la coordination. La deuxième partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice à l'aide de la même tâche, ainsi que l'adaptation motrice à l'aide d'une tâche d'écriture en sens non conventionnel chez des participants guéris d'une TFP pédiatrique. La prise en charge des TFP varie selon le type histologique incluant une chirurgie d'exérèse pour les astrocytomes pilocytiques, une chirurgie et une irradiation focale pour les épendymomes et l'association de chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie pour les médulloblastomes. La radiothérapie est un facteur de risque cognitif maintenant bien établi chez les enfants suite à la prise en charge d'une tumeur cérébrale. L'objectif était d'évaluer l'impact de la tumeur et de sa chirurgie ainsi que celui de l'irradiation cérébrale des structures cérébelleuses et striatales sur les apprentissages procéduraux moteurs. L'adaptation motrice est altérée suite à une TFP, et des atypies dans la connectivité fonctionnelle de repos dans les réseaux cortico-cérébelleux de repos sont retrouvées en faveur de séquelle de la tumeur et de sa chirurgie. Un tiers des participants avec TFP irradiés présentent une altération de l'apprentissage de séquence motrice. Des atypies dans les réseaux cortico-striataux de repos sont retrouvées chez les participants avec TFP irradiés, à type d'hyperconnectivité dans les régions motrices, corrélées à l'apprentissage spécifique de séquence, et d'hypoconnectivité dans les régions frontales et précunéales dépendant de la dose d'irradiation aux structures striatales. En résumé, les études comprises dans la présente thèse ont approfondi nos connaissances des capacités d'apprentissage moteur dans les contextes d'une pathologie génétique, modèle de trouble du neurodéveloppement, la NF1 et d'une atteinte lésionnelle tumorale de la fosse postérieure pédiatrique. Les atteintes de la substance blanche dans les régions sous-corticales, dont les OBNI sont le témoin chez les NF1, et secondaires à l'irradiation cérébrale pourraient être une explication commune des mécanismes d'altération des apprentissages moteurs sériels.The acquisition of new motor skills, associated with practice or experience, is fundamental to the psychomotor development of the child. These procedural learning mechanisms include sequence learning, involving mainly striatum and cortico-striatal circuits; and motor adaptation, involving cerebellum and cortico-cerebellar circuits. The main objective of this thesis was to characterize motor procedural learning abilities and their substrates in resting-state functional imaging in two clinical populations, neurofibromatosis type 1 (NF1) and following a pediatric posterior fossa tumor (PFT). The first part of this work explores motor sequence learning, using the serial reaction time task, in NF1 children. At the group level this learning is preserved, but at the individual level the presence of unidentified bright objects (UBOs), indicative of subcortical myelination abnormalities, characteristic of NF1, seems to be associated with impaired sequence learning. Resting hyperconnectivity in parieto-striatal circuits, in relation to gross motor skills assessed using M-ABC, is found to be relatively similar to what has been shown in children with developmental coordination disorders. The second part of this work explores motor sequence learning using the same task, as well as motor adaptation using a non-conventional writing task in participants recovered from pediatric PFT. The management of FPT varies according to histological type, including surgery for pilocytic astrocytomas, surgery and focal irradiation for ependymomas and a combination of surgery, radiotherapy and chemotherapy for medulloblastomas. Radiotherapy is now a well-established cognitive risk factor in children after a brain tumor. The aim was to evaluate the impact of the tumor and its surgery as well as the impact of brain irradiation of cerebellar and striatal structures on motor procedural learning. Motor adaptation is impaired following PFT, and atypical functional resting connectivities in the cortico-cerebellar networks are found in favor of sequelae of the tumor and its surgery. One third of the participants with irradiated PFT had impaired motor sequence learning. Atypical resting cortical-striatal connectivities were found in participants with irradiated PFT: hyperconnectivity in motor regions, correlated with sequence-specific learning, and hypoconnectivity in frontal and precuneal regions, depending on the dose of irradiation to striatal structures. In summary, the studies included in this thesis have furthered our knowledge of motor learning abilities in the contexts of a genetic pathology, a model of neurodevelopmental disorder, that is NF1, and a pediatric PFT lesion. White matter damage in subcortical regions, reflected by OBNI in NF1 and secondary to brain irradiation, could be a common explanation for the mechanisms of impairment of serial motor learning

Apprentissages procéduraux perceptivo-moteurs dans la neurofibromatose de type 1 et suite à une tumeur de la fosse postérieure pédiatrique irradiée ou non irradiée : études comportementales et en IRM fonctionnelle de repos

The acquisition of new motor skills, associated with practice or experience, is fundamental to the psychomotor development of the child. These procedural learning mechanisms include sequence learning, involving mainly striatum and cortico-striatal circuits; and motor adaptation, involving cerebellum and cortico-cerebellar circuits. The main objective of this thesis was to characterize motor procedural learning abilities and their substrates in resting-state functional imaging in two clinical populations, neurofibromatosis type 1 (NF1) and following a pediatric posterior fossa tumor (PFT). The first part of this work explores motor sequence learning, using the serial reaction time task, in NF1 children. At the group level this learning is preserved, but at the individual level the presence of unidentified bright objects (UBOs), indicative of subcortical myelination abnormalities, characteristic of NF1, seems to be associated with impaired sequence learning. Resting hyperconnectivity in parieto-striatal circuits, in relation to gross motor skills assessed using M-ABC, is found to be relatively similar to what has been shown in children with developmental coordination disorders. The second part of this work explores motor sequence learning using the same task, as well as motor adaptation using a non-conventional writing task in participants recovered from pediatric PFT. The management of FPT varies according to histological type, including surgery for pilocytic astrocytomas, surgery and focal irradiation for ependymomas and a combination of surgery, radiotherapy and chemotherapy for medulloblastomas. Radiotherapy is now a well-established cognitive risk factor in children after a brain tumor. The aim was to evaluate the impact of the tumor and its surgery as well as the impact of brain irradiation of cerebellar and striatal structures on motor procedural learning. Motor adaptation is impaired following PFT, and atypical functional resting connectivities in the cortico-cerebellar networks are found in favor of sequelae of the tumor and its surgery. One third of the participants with irradiated PFT had impaired motor sequence learning. Atypical resting cortical-striatal connectivities were found in participants with irradiated PFT: hyperconnectivity in motor regions, correlated with sequence-specific learning, and hypoconnectivity in frontal and precuneal regions, depending on the dose of irradiation to striatal structures. In summary, the studies included in this thesis have furthered our knowledge of motor learning abilities in the contexts of a genetic pathology, a model of neurodevelopmental disorder, that is NF1, and a pediatric PFT lesion. White matter damage in subcortical regions, reflected by OBNI in NF1 and secondary to brain irradiation, could be a common explanation for the mechanisms of impairment of serial motor learning.L'acquisition de nouvelles habiletés motrices, associée à la pratique ou à l'expérience, est fondamentale dans le développement psychomoteur de l'enfant. Ces mécanismes d'apprentissage procéduraux impliquent l'apprentissage de séquence, sous-tendu principalement par le striatum et les circuits cortico-striataux ; et l'adaptation motrice, sous-tendu par le cervelet et les circuits cortico-cérébelleux. Les études qui composent cette thèse avaient pour objectif principal de caractériser les capacités d'apprentissage procédural moteur et leurs substrats en imagerie fonctionnelle de repos dans deux populations cliniques, la neurofibromatose de type 1 (NF1) et suite à une tumeur de la fosse postérieure (TFP) pédiatrique. La première partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice, à l'aide de la tâche de temps de réaction sériels, chez des enfants NF1. A l'échelle du groupe cet apprentissage est préservé, mais à l'échelle individuelle la présence d'objets brillants non identifiés (OBNI), témoins d'anomalies sous-corticales de la myélinisation, caractéristiques de la NF1, semble associée à une altération de l'apprentissage de séquence. Une hyperconnectivité de repos dans les circuits pariéto-striataux, en lien avec les habiletés motrices globales telles que mesurées à la batterie d'évaluation des mouvements de l'enfant (M-ABC), est retrouvée de façon relativement similaire à ce qui a été montré chez les enfants porteurs de trouble du développement de la coordination. La deuxième partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice à l'aide de la même tâche, ainsi que l'adaptation motrice à l'aide d'une tâche d'écriture en sens non conventionnel chez des participants guéris d'une TFP pédiatrique. La prise en charge des TFP varie selon le type histologique incluant une chirurgie d'exérèse pour les astrocytomes pilocytiques, une chirurgie et une irradiation focale pour les épendymomes et l'association de chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie pour les médulloblastomes. La radiothérapie est un facteur de risque cognitif maintenant bien établi chez les enfants suite à la prise en charge d'une tumeur cérébrale. L'objectif était d'évaluer l'impact de la tumeur et de sa chirurgie ainsi que celui de l'irradiation cérébrale des structures cérébelleuses et striatales sur les apprentissages procéduraux moteurs. L'adaptation motrice est altérée suite à une TFP, et des atypies dans la connectivité fonctionnelle de repos dans les réseaux cortico-cérébelleux de repos sont retrouvées en faveur de séquelle de la tumeur et de sa chirurgie. Un tiers des participants avec TFP irradiés présentent une altération de l'apprentissage de séquence motrice. Des atypies dans les réseaux cortico-striataux de repos sont retrouvées chez les participants avec TFP irradiés, à type d'hyperconnectivité dans les régions motrices, corrélées à l'apprentissage spécifique de séquence, et d'hypoconnectivité dans les régions frontales et précunéales dépendant de la dose d'irradiation aux structures striatales. En résumé, les études comprises dans la présente thèse ont approfondi nos connaissances des capacités d'apprentissage moteur dans les contextes d'une pathologie génétique, modèle de trouble du neurodéveloppement, la NF1 et d'une atteinte lésionnelle tumorale de la fosse postérieure pédiatrique. Les atteintes de la substance blanche dans les régions sous-corticales, dont les OBNI sont le témoin chez les NF1, et secondaires à l'irradiation cérébrale pourraient être une explication commune des mécanismes d'altération des apprentissages moteurs sériels

Apprentissages procéduraux perceptivo-moteurs dans la neurofibromatose de type 1 et suite à une tumeur de la fosse postérieure pédiatrique irradiée ou non irradiée : études comportementales et en IRM fonctionnelle de repos

The acquisition of new motor skills, associated with practice or experience, is fundamental to the psychomotor development of the child. These procedural learning mechanisms include sequence learning, involving mainly striatum and cortico-striatal circuits; and motor adaptation, involving cerebellum and cortico-cerebellar circuits. The main objective of this thesis was to characterize motor procedural learning abilities and their substrates in resting-state functional imaging in two clinical populations, neurofibromatosis type 1 (NF1) and following a pediatric posterior fossa tumor (PFT). The first part of this work explores motor sequence learning, using the serial reaction time task, in NF1 children. At the group level this learning is preserved, but at the individual level the presence of unidentified bright objects (UBOs), indicative of subcortical myelination abnormalities, characteristic of NF1, seems to be associated with impaired sequence learning. Resting hyperconnectivity in parieto-striatal circuits, in relation to gross motor skills assessed using M-ABC, is found to be relatively similar to what has been shown in children with developmental coordination disorders. The second part of this work explores motor sequence learning using the same task, as well as motor adaptation using a non-conventional writing task in participants recovered from pediatric PFT. The management of FPT varies according to histological type, including surgery for pilocytic astrocytomas, surgery and focal irradiation for ependymomas and a combination of surgery, radiotherapy and chemotherapy for medulloblastomas. Radiotherapy is now a well-established cognitive risk factor in children after a brain tumor. The aim was to evaluate the impact of the tumor and its surgery as well as the impact of brain irradiation of cerebellar and striatal structures on motor procedural learning. Motor adaptation is impaired following PFT, and atypical functional resting connectivities in the cortico-cerebellar networks are found in favor of sequelae of the tumor and its surgery. One third of the participants with irradiated PFT had impaired motor sequence learning. Atypical resting cortical-striatal connectivities were found in participants with irradiated PFT: hyperconnectivity in motor regions, correlated with sequence-specific learning, and hypoconnectivity in frontal and precuneal regions, depending on the dose of irradiation to striatal structures. In summary, the studies included in this thesis have furthered our knowledge of motor learning abilities in the contexts of a genetic pathology, a model of neurodevelopmental disorder, that is NF1, and a pediatric PFT lesion. White matter damage in subcortical regions, reflected by OBNI in NF1 and secondary to brain irradiation, could be a common explanation for the mechanisms of impairment of serial motor learning.L'acquisition de nouvelles habiletés motrices, associée à la pratique ou à l'expérience, est fondamentale dans le développement psychomoteur de l'enfant. Ces mécanismes d'apprentissage procéduraux impliquent l'apprentissage de séquence, sous-tendu principalement par le striatum et les circuits cortico-striataux ; et l'adaptation motrice, sous-tendu par le cervelet et les circuits cortico-cérébelleux. Les études qui composent cette thèse avaient pour objectif principal de caractériser les capacités d'apprentissage procédural moteur et leurs substrats en imagerie fonctionnelle de repos dans deux populations cliniques, la neurofibromatose de type 1 (NF1) et suite à une tumeur de la fosse postérieure (TFP) pédiatrique. La première partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice, à l'aide de la tâche de temps de réaction sériels, chez des enfants NF1. A l'échelle du groupe cet apprentissage est préservé, mais à l'échelle individuelle la présence d'objets brillants non identifiés (OBNI), témoins d'anomalies sous-corticales de la myélinisation, caractéristiques de la NF1, semble associée à une altération de l'apprentissage de séquence. Une hyperconnectivité de repos dans les circuits pariéto-striataux, en lien avec les habiletés motrices globales telles que mesurées à la batterie d'évaluation des mouvements de l'enfant (M-ABC), est retrouvée de façon relativement similaire à ce qui a été montré chez les enfants porteurs de trouble du développement de la coordination. La deuxième partie de ce travail explore l'apprentissage de séquence motrice à l'aide de la même tâche, ainsi que l'adaptation motrice à l'aide d'une tâche d'écriture en sens non conventionnel chez des participants guéris d'une TFP pédiatrique. La prise en charge des TFP varie selon le type histologique incluant une chirurgie d'exérèse pour les astrocytomes pilocytiques, une chirurgie et une irradiation focale pour les épendymomes et l'association de chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie pour les médulloblastomes. La radiothérapie est un facteur de risque cognitif maintenant bien établi chez les enfants suite à la prise en charge d'une tumeur cérébrale. L'objectif était d'évaluer l'impact de la tumeur et de sa chirurgie ainsi que celui de l'irradiation cérébrale des structures cérébelleuses et striatales sur les apprentissages procéduraux moteurs. L'adaptation motrice est altérée suite à une TFP, et des atypies dans la connectivité fonctionnelle de repos dans les réseaux cortico-cérébelleux de repos sont retrouvées en faveur de séquelle de la tumeur et de sa chirurgie. Un tiers des participants avec TFP irradiés présentent une altération de l'apprentissage de séquence motrice. Des atypies dans les réseaux cortico-striataux de repos sont retrouvées chez les participants avec TFP irradiés, à type d'hyperconnectivité dans les régions motrices, corrélées à l'apprentissage spécifique de séquence, et d'hypoconnectivité dans les régions frontales et précunéales dépendant de la dose d'irradiation aux structures striatales. En résumé, les études comprises dans la présente thèse ont approfondi nos connaissances des capacités d'apprentissage moteur dans les contextes d'une pathologie génétique, modèle de trouble du neurodéveloppement, la NF1 et d'une atteinte lésionnelle tumorale de la fosse postérieure pédiatrique. Les atteintes de la substance blanche dans les régions sous-corticales, dont les OBNI sont le témoin chez les NF1, et secondaires à l'irradiation cérébrale pourraient être une explication commune des mécanismes d'altération des apprentissages moteurs sériels

Can the Cognitive Phenotype in Neurofibromatosis Type 1 (NF1) Be Explained by Neuroimaging? A Review

International audienceNeurofibromatosis type 1 (NF1) is one of the most frequent monogenetic disorders. It can be associated with cognitive dysfunctions in several domains such as executive functioning, language, visual perception, motor skills, social skills, memory and/or attention. Neuroimaging is becoming more and more important for a clearer understanding of the neural basis of these deficits. In recent years, several studies have used different imaging techniques to examine structural, morphological and functional alterations in NF1 disease. They have shown that NF1 patients have specific brain characteristics such as Unidentified Bright Objects (UBOs), macrocephaly, a higher volume of subcortical structures, microstructure integrity alterations, or connectivity alterations. In this review, which focuses on the studies published after the last 2 reviews of this topic (in 2010 and 2011), we report on recent structural, morphological and functional neuroimaging studies in NF1 subjects, with special focus on those that examine the neural basis of the NF1 cognitive phenotype. Although UBOs are one of the most obvious and visible elements in brain imaging, correlation studies have failed to establish a robust and reproducible link between major cognitive deficits in NF1 and their presence, number or localization. In the same vein, the results among structural studies are not consistent. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies appear to be more sensitive, especially for understanding the executive function deficit that seems to be associated with a dysfunction in the right inferior frontal areas and the middle frontal areas. Similarly, fMRI studies have found that visuospatial deficits could be associated with a dysfunction in the visual cortex and especially in the magnocellular pathway involved in the processing of low spatial frequency and high temporal frequency. Connectivity studies have shown a reduction in anterior-posterior "long-range" connectivity and a deficit in deactivation in default mode network (DMN) during cognitive tasks. In conclusion, despite the contribution of new imaging techniques and despite relative advancement, the cognitive phenotype of NF1 patients is not totally understood

Atypical connectivity in the cortico-striatal network in NF1 children and its relationship with procedural perceptual-motor learning and motor skills

International audienceIntroduction: Neurofibromatosis type 1 (NF1) is considered a model of neurodevelopmental disorder because of the high frequency of learning deficits, especially developmental coordination disorder. In neurodevelopmental disorder, Nicolson and Fawcett formulated the hypothesis of an impaired procedural learning system that has its origins in cortico-subcortical circuits. Our aim was to investigate the relationship between cortico-striatal connectivity and procedural perceptual-motor learning performance and motor skills in NF1 children. Methods: Seventeen NF1 and 18 typically developing children aged between 8 and 12 years old participated in the study. All were right-handed and did not present intellectual or attention deficits. In all children, procedural perceptual-motor learning was assessed using a bimanual visuo-spatial serial reaction time task (SRTT) and motor skills using the Movement Assessment Battery for Children (M-ABC). All participants underwent a resting-state functional MRI session. We used a seed-based approach to explore cortico-striatal connectivity in somatomotor and frontoparietal networks. A comparison between the groups' striato-cortical connectivity and correlations between connectivity and learning (SRTT) and motor skills (M-ABC) were performed. Results: At the behavioral level, SRTT scores are not significantly different in NF1 children compared to controls. However, M-ABC scores are significantly impaired within 9 patients (scores below the 15th percentile). At the cerebral level, NF1 children present a higher connectivity in the cortico-striatal regions mapping onto the right angular gyrus compared to controls. We found that the higher the connectivity values between these regions, differentiating NF1 and controls, the lower the M-ABC scores in the whole sample. No correlation was found for the SRTT scores. Conclusion: NF1 children present atypical hyperconnectivity in cortico-striatal connections. The relationship with motor skills could suggest a sensorimotor dysfunction already found in children with developmental coordination disorder. These abnormalities are not linked to procedural perceptual-motor learning assessed by SRTT

Unexpected Intermediate Nerve Conduction Velocity Findings in Charcot-Marie-Tooth Syndromes Classified as Demyelinated or Axonal in a Pediatric Population

International audienceIntroduction: Among the hereditary motor and sensory neuropathies (HMSN), demyelinating forms are the best characterized, with a clear predominance of CMT1A. The axonal and intermediate forms are less described. The aim of this study is to report the genetic diagnosis of Charcot-Marie-Tooth (CMT) according to the nerve conduction velocity (NCV) findings in a pediatric population.Methods: We retrospectively described a population of HMSN children with a confirmed genetic diagnosis of demyelinated, intermediate, or axonal forms. We compared the results of the genetic analyses with those of motor NCV in median nerve according to whether they were below 25 m/s (demyelinating group); between 25 and 45 m/s (intermediate group), or above 45 m/s (axonal group).Results: Among the 143 children with an HMSN, 107 had a genetic diagnosis of which 61 had an electromyogram. On NCV findings: seven (11%) pertain to the axonal group, 20 (32%) to the intermediate group, and 34 (55%) to the demyelinating group. When NCV was above 45 m/s, CMT2A was the predominant genetic diagnosis (70%) when NCV were below 25 m/s, CMT1A was the predominant genetic diagnosis (71%). Intermediate NCV findings group was the more heterogeneous with seven genetic CMT subgroups (60% CMT1A, CMT1B, CMT1X, CMT2A, CMT2N, CMT4G).Conclusion: Taking NCV values between 25 and 45 m/s to define an intermediate group of CMT in children leads to the inclusion of non-typically “intermediate”, especially CMT1A. We emphasize the broad spectrum of NCV in CMT1A that justified the systematic search of PMP22 duplication/deletion screening before next generation sequencing panel

Confirmatory validation of the french version of the Duchenne Muscular Dystrophy module of the pediatric quality of life inventory (PedsQLTM3.0DMDfv)

Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) is a neuromuscular disease that inevitably leads to total loss of autonomy. The new therapeutic strategies aim to both improve survival and optimise quality of life. Evaluating quality of life is nevertheless a major challenge. No DMD-specific quality of life scale to exists in French. We therefore produced a French translation of the English Duchenne Muscular Dystrophy module of the Pediatric Quality of Life Inventory (PedsQL TM DMD) following international recommendations. The study objective was to carry out a confirmatory validation of the French version of the PedsQL TM DMD for paediatric patients with DMD, using French multicentre descriptive cross-sectional data. The sample consisted of 107 patients. Internal consistency was acceptable for proxyassessments, with Cronbach's alpha coefficients above 0.70, except for the Treatment dimension. For self-assessments, internal consistency was acceptable only for the Daily Activities dimension. Our results showed poor metric qualities for the French version of the PedsQL TM DMD based on a sample of about 100 children, but these results remained consistent with those of the original validation. This confirms the interest of its use in clinical practice