Résonances en espace-temps et ondes confinées.

This thesis focuses on long-time existence and long-time dynamics for the solutions of some bidimensional wave equations where one direction is trapped, either by the geometry of the problem (if we take a wave equation on RxT) or by a harmonic potential in one direction. After presenting the methods used in the harmonic analysis of dispersive equations (with a special focus on the so-called space-time resonances method), we start by studying the wave equation with a mass on RxT (i.e. Klein-Gordon's equation) in order to prove a long-time existence and uniqueness theorem: it will allow us to explain in detail the methods used for an anisotropic problem. Then we establish a long-time existence and uniqueness theorem for the wave equation on R2 with a harmonic potential in one direction. Finally we approximate the long-time dynamics of this equation by a resonant equation: we derive this system, prove a long-time existence theorem and a L2 approximation theorem.Cette thèse s'attache à l'existence et la dynamique en temps long de solutions d'équations des ondes bidimensionnelles dans lesquelles l'une des deux directions est confinée, soit par la géométrie du problème (équation des ondes sur RxT), soit par un potentiel harmonique dans une direction. Après une présentation des méthodes utilisées pour l'analyse harmonique des équations dispersives (notamment la méthode dite des résonances en espace-temps), nous nous intéressons à l'équation des ondes avec masse non-nulle (ou de Klein-Gordon) sur RxT pour prouver un théorème d'existence et d'unicité en temps long et expliciter les méthodes employées pour traiter un problème anisotrope. Puis nous établissons un théorème d'existence en temps long pour l'équation des ondes sur R2 avec potentiel harmonique dans une direction. Nous approchons ensuite cette équation par une équation résonante: nous dérivons cette équation et nous prouvons un théorème d'existence en temps long, ainsi qu'un théorème d'approximation L2

A maternal western diet during gestation and lactation modifies offspring's microglial cell density and morphology in the hippocampus and prefrontal cortex in Yucatan minipigs

International audienceChanges in microglial development and morphology can be induced by inflammatory conditions and associated with eating or mood disorders, such as hyperphagia or depression. In a previous paper in the minipig model, we showed that maternal Western diet during gestation and lactation decreased hippocampus neurogenesis and food-rewarded cognitive abilities in the progeny. Whether these alterations are concomitant with a central inflammatory process in brain structures involved in learning and memory (hippocampus, HPC), cognitive (prefrontal cortex, PFC), or hedonic (orbitofrontal cortex, OFC) control of food intake is still unknown. In the present study, Yucatan minipigs (Sus scrofa) sows were exposed to two different diets during gestation and lactation (standard, SD N = 7 vs. Western diet, WD N = 9). Iba1 is a calcium-binding protein specifically expressed in microglia in the brain, which plays an important role in the regulation of the microglia function. Iba1 expression was examined by immunohistochemical analyses in the PFC, OFC and HPC of piglets. The density of microglial cells, as well as their morphology, were assessed in order to have an indirect insight of microglial cell activation state possibly in relationship with neuroinflammation. The density of Iba1-positive cells was higher in the PFC but not in the HPC of WD compared to SD piglets (p < 0.001). In the HPC, anterior and dorsolateral PFC, WD piglets had more unipolar cells, contrary to SD that had more multipolar cells (P < 0.0001). Opposite effects were observed in the OFC, with SD presenting more unipolar (P < 0.001) microglial cells compared to WD. We showed here that maternal diet during pregnancy and lactation had significant effects on morphological changes of microglial cells in the offspring, and that these effects differed between the HPC and PFC, suggesting different response mechanisms to the early nutritional environment

Interactions between emotions and eating behaviors: Main issues, neuroimaging contributions, and innovative preventive or corrective strategies

International audienceEmotional eating is commonly defined as the tendency to (over)eat in response to emotion. Insofar as it involves the (over) consumption of high-calorie palatable foods, emotional eating is a maladaptive behavior that can lead to eating disorders, and ultimately to metabolic disorders and obesity. Emotional eating is associated with eating disorder subtypes and with abnormalities in emotion processing at a behavioral level. However, not enough is known about the neural pathways involved in both emotion processing and food intake. In this review, we provide an overview of recent neuroimaging studies, highlighting the brain correlates between emotions and eating behavior that may be involved in emotional eating. Interaction between neural and neuro-endocrine pathways (HPA axis) may be involved. In addition to behavioral interventions, there is a need for a holistic approach encompassing both neural and physiological levels to prevent emotional eating. Based on recent imaging, this review indicates that more attention should be paid to prefrontal areas, the insular and orbitofrontal cortices, and reward pathways, in addition to regions that play a major role in both the cognitive control of emotions and eating behavior. Identifying these brain regions could allow for neuromodulation interventions, including neurofeedback training, which deserves further investigation

Validation méthodologique d’une approche de neurofeedback-fNIRS du cortex préfrontal dorsolatéral en vue de son implémentation comme intervention corrective en contexte d’hyperphagie émotionnelle

International audienceIntroduction et but de l’étude: Le neurofeedback (NF) est défini comme un entraînement à la régulation volontaire d’une région cérébrale donnée, dont l’activité est enregistrée et retransmise en temps réel au sujet grâce à une technique de neuroimagerie et d’interface informatique. Le NF repose sur un processus d’apprentissage et de conditionnement opérant, avec pour objectif d’améliorer la fonction associée à la région cérébrale ciblée. Appliqué dans le cadre du comportement alimentaire, le NF a déjà montré son efficacité concernant la réduction de choix d’aliments hypercaloriques chez des femmes obèses et dans la réduction des événements d’hyperphagie alimentaire. La spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS) est une technique d’imagerie optique permettant de détecter des changements relatifs des concentrations en oxy-hémoglobine (HbO) et déoxy-hémoglobine (HbR) et donc de façon indirecte, de l’activité cérébrale. Le cortex préfrontal dorsolatéral (dlPFC) exerçant un rôle critique dans le contrôle cognitif de la prise alimentaire, cette étude a pour objectif d’évaluer la faisabilité d’une session de NF-fNIRS ciblé sur le dlPFC, en vue de son implémentation dans une stratégie de prévention des troubles du comportement alimentaire.Matériel et méthodes: 30 individus, âgés de 19 à 60 ans, ont participé à une session de NF-fNIRS, consistant en 15 blocs de 30 secondes de NF entrecoupés de 15 phases de repos. L’HbO mesurée par les optodes couvrant le dlPFC a été retransmise sous forme de jauge visuelle, que les participants devaient faire monter afin d’augmenter l’activité du dlPFC. Un filtre pass band 0,01 à 0,09 Hz a été utilisé pour filtrer les variations physiologiques et un modèle général linéaire (GLM) a été utilisé. Une comparaison de moyennes (t-test) a été réalisée pour l’analyse de groupe. Les stratégies des participants et leurs retours ont été recueillis.Résultats et Analyse statistique: Les participants ont estimé avoir un contrôle modéré sur la jauge, les stratégies rapportées comme les plus efficaces pour la faire monter étant la concentration et l’encouragement positif. L’analyse statistique préliminaire montre une augmentation significative de l’activité cérébrale au niveau du dlPFC (p < 0.05).Conclusion: Ces résultats montrent la faisabilité d’une unique session de NF-fNIRS ciblé sur le dlPFC dans le but d’augmenter son activité. L’entrainement au NF nécessitant des sessions répétées afin de consolider son apprentissage, ces résultats sont encourageants en vue de son implémentation dans le cadre de la prévention des troubles du comportement alimentaire

Emotional overeating is common and negatively associated with alcohol use in normal-weight female university students

International audienceINTRODUCTION:Eating in response to specific emotional cues was hitherto investigated in relation to weight gain, eating disorders, and psychiatric and addictive disorders. Given the difficulties in treating established obesity, preventive interventions towards normal-weight subjects could be more appropriate and cost effective. In order to design such interventions, it is important to characterize emotional overeating in normal-weight subjects, especially young women.METHODS:Female university students aged 18-24 years with healthy Body Mass Index (comprised between 18.5 and 24.9) were asked to complete questionnaires while attending a medical consultation. Emotional Eating frequency in the last 28 days was assessed together with data on habitual physical activity, drinking patterns, substance abuse, suspected eating disorders and cognitive/behavioural components of eating. Sociodemographic data and tobacco use were also collected.RESULTS:Half of participants reported intermittent Emotional Overeating in the last 28 days, mostly during one to five days in the last 28 days, in response to Anxiety (51.3%), Loneliness (45.1%), Sadness (44.8%), and Happiness (43.6%), and to a lesser extent in response to Tiredness (27.4%) and Anger (14.6%). In multivariate analysis, Distress-Induced Overeating (DIO) correlated positively with inability to resist emotional cues, disordered eating symptoms, and loss of control over food intake. It correlated negatively with moderate and excessive drinking.CONCLUSION:A large proportion of normal-weight female students used intermittent overeating episodes as a time-limited response to emotional states, especially anxiety. DIO was negatively correlated with alcohol use, which suggests two distinct and somewhat exclusive ways of coping with negative emotions. It was higher in the minority of students with disordered eating symptoms and loss of control over food intake, highlighting the need for a systematic screening in all female students entering college

Validation méthodologique d’une approche de neurofeedback-fNIRS du cortex préfrontal dorsolatéral en vue de son implémentation comme intervention corrective en contexte d’hyperphagie émotionnelle

International audienceIntroduction et but de l’étude: Le neurofeedback (NF) est défini comme un entraînement à la régulation volontaire d’une région cérébrale donnée, dont l’activité est enregistrée et retransmise en temps réel au sujet grâce à une technique de neuroimagerie et d’interface informatique. Le NF repose sur un processus d’apprentissage et de conditionnement opérant, avec pour objectif d’améliorer la fonction associée à la région cérébrale ciblée. Appliqué dans le cadre du comportement alimentaire, le NF a déjà montré son efficacité concernant la réduction de choix d’aliments hypercaloriques chez des femmes obèses et dans la réduction des événements d’hyperphagie alimentaire. La spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS) est une technique d’imagerie optique permettant de détecter des changements relatifs des concentrations en oxy-hémoglobine (HbO) et déoxy-hémoglobine (HbR) et donc de façon indirecte, de l’activité cérébrale. Le cortex préfrontal dorsolatéral (dlPFC) exerçant un rôle critique dans le contrôle cognitif de la prise alimentaire, cette étude a pour objectif d’évaluer la faisabilité d’une session de NF-fNIRS ciblé sur le dlPFC, en vue de son implémentation dans une stratégie de prévention des troubles du comportement alimentaire.Matériel et méthodes: 30 individus, âgés de 19 à 60 ans, ont participé à une session de NF-fNIRS, consistant en 15 blocs de 30 secondes de NF entrecoupés de 15 phases de repos. L’HbO mesurée par les optodes couvrant le dlPFC a été retransmise sous forme de jauge visuelle, que les participants devaient faire monter afin d’augmenter l’activité du dlPFC. Un filtre pass band 0,01 à 0,09 Hz a été utilisé pour filtrer les variations physiologiques et un modèle général linéaire (GLM) a été utilisé. Une comparaison de moyennes (t-test) a été réalisée pour l’analyse de groupe. Les stratégies des participants et leurs retours ont été recueillis.Résultats et Analyse statistique: Les participants ont estimé avoir un contrôle modéré sur la jauge, les stratégies rapportées comme les plus efficaces pour la faire monter étant la concentration et l’encouragement positif. L’analyse statistique préliminaire montre une augmentation significative de l’activité cérébrale au niveau du dlPFC (p < 0.05).Conclusion: Ces résultats montrent la faisabilité d’une unique session de NF-fNIRS ciblé sur le dlPFC dans le but d’augmenter son activité. L’entrainement au NF nécessitant des sessions répétées afin de consolider son apprentissage, ces résultats sont encourageants en vue de son implémentation dans le cadre de la prévention des troubles du comportement alimentaire

Validation méthodologique d’une approche de neurofeedback-fNIRS du cortex préfrontal dorsolatéral en vue de son implémentation comme intervention corrective en contexte d’hyperphagie émotionnelle

International audienceIntroduction et but de l’étude: Le neurofeedback (NF) est défini comme un entraînement à la régulation volontaire d’une région cérébrale donnée, dont l’activité est enregistrée et retransmise en temps réel au sujet grâce à une technique de neuroimagerie et d’interface informatique. Le NF repose sur un processus d’apprentissage et de conditionnement opérant, avec pour objectif d’améliorer la fonction associée à la région cérébrale ciblée. Appliqué dans le cadre du comportement alimentaire, le NF a déjà montré son efficacité concernant la réduction de choix d’aliments hypercaloriques chez des femmes obèses et dans la réduction des événements d’hyperphagie alimentaire. La spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS) est une technique d’imagerie optique permettant de détecter des changements relatifs des concentrations en oxy-hémoglobine (HbO) et déoxy-hémoglobine (HbR) et donc de façon indirecte, de l’activité cérébrale. Le cortex préfrontal dorsolatéral (dlPFC) exerçant un rôle critique dans le contrôle cognitif de la prise alimentaire, cette étude a pour objectif d’évaluer la faisabilité d’une session de NF-fNIRS ciblé sur le dlPFC, en vue de son implémentation dans une stratégie de prévention des troubles du comportement alimentaire.Matériel et méthodes: 30 individus, âgés de 19 à 60 ans, ont participé à une session de NF-fNIRS, consistant en 15 blocs de 30 secondes de NF entrecoupés de 15 phases de repos. L’HbO mesurée par les optodes couvrant le dlPFC a été retransmise sous forme de jauge visuelle, que les participants devaient faire monter afin d’augmenter l’activité du dlPFC. Un filtre pass band 0,01 à 0,09 Hz a été utilisé pour filtrer les variations physiologiques et un modèle général linéaire (GLM) a été utilisé. Une comparaison de moyennes (t-test) a été réalisée pour l’analyse de groupe. Les stratégies des participants et leurs retours ont été recueillis.Résultats et Analyse statistique: Les participants ont estimé avoir un contrôle modéré sur la jauge, les stratégies rapportées comme les plus efficaces pour la faire monter étant la concentration et l’encouragement positif. L’analyse statistique préliminaire montre une augmentation significative de l’activité cérébrale au niveau du dlPFC (p < 0.05).Conclusion: Ces résultats montrent la faisabilité d’une unique session de NF-fNIRS ciblé sur le dlPFC dans le but d’augmenter son activité. L’entrainement au NF nécessitant des sessions répétées afin de consolider son apprentissage, ces résultats sont encourageants en vue de son implémentation dans le cadre de la prévention des troubles du comportement alimentaire

Acute effects of different electroacupuncture point combinations to modulate the gut-brain axis in the minipig model

International audienceThis study aimed to compare the gut-brain axis responses to acute electroacupuncture (EA) at di erent acupoint combinations in the minipig model. Four adult Yucatan minipigs were subjected twice to four acute EA treatments (25-minute acute sessions) including sham (false acupoints) and control (no EA), during anesthesia and according to a Latin-square design paradigm. Acupoint combinations (4 loci each) are head-abdomen (#70 Dafengmen, #35 Sanwan), back (bilateral #27 Pishu, #28 Weishu), leg (bilateral #79 Hangou, #63 Housanli), and sham (2 bilateral points that are not acupoints). Electrocardiograms were performed to explore heart rate variability (HRV). Infrared thermography was used to measure skin temperature at the stimulation points. Saliva (cortisol) and blood samples (leptin, total/active ghrelin, insulin, and glucose) were collected for further analyses before and after acute EA. All animals were also subjected to BOLD fMRI to investigate the brain responses to EA. Acute EA signi cantly modulated several physiological and metabolic parameters compared to basal, sham, and/or control conditions, with contrasting e ects in terms of BOLD responses in brain regions involved in the hedonic and cognitive control of food intake. e headabdomen combination appeared to be the most promising combination in terms of brain modulation of the corticostriatal circuit, with upregulation of the dorsolateral prefrontal cortex, dorsal striatum, and anterior cingulate cortex. It also induced signi cantly lower plasma ghrelin levels compared to sham, suggesting anorectic e ects, as well as no temperature drop at the stimulation site. is study opens the way to a further preclinical trial aimed at investigating chronic EA in obese minipigs

Validation méthodologique d’une approche de neurofeedback-fNIRS du cortex préfrontal dorsolatéral en vue de son implémentation comme intervention corrective en contexte d’hyperphagie émotionnelle

International audienceIntroduction et but de l’étude: Le neurofeedback (NF) est défini comme un entraînement à la régulation volontaire d’une région cérébrale donnée, dont l’activité est enregistrée et retransmise en temps réel au sujet grâce à une technique de neuroimagerie et d’interface informatique. Le NF repose sur un processus d’apprentissage et de conditionnement opérant, avec pour objectif d’améliorer la fonction associée à la région cérébrale ciblée. Appliqué dans le cadre du comportement alimentaire, le NF a déjà montré son efficacité concernant la réduction de choix d’aliments hypercaloriques chez des femmes obèses et dans la réduction des événements d’hyperphagie alimentaire. La spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS) est une technique d’imagerie optique permettant de détecter des changements relatifs des concentrations en oxy-hémoglobine (HbO) et déoxy-hémoglobine (HbR) et donc de façon indirecte, de l’activité cérébrale. Le cortex préfrontal dorsolatéral (dlPFC) exerçant un rôle critique dans le contrôle cognitif de la prise alimentaire, cette étude a pour objectif d’évaluer la faisabilité d’une session de NF-fNIRS ciblé sur le dlPFC, en vue de son implémentation dans une stratégie de prévention des troubles du comportement alimentaire.Matériel et méthodes: 30 individus, âgés de 19 à 60 ans, ont participé à une session de NF-fNIRS, consistant en 15 blocs de 30 secondes de NF entrecoupés de 15 phases de repos. L’HbO mesurée par les optodes couvrant le dlPFC a été retransmise sous forme de jauge visuelle, que les participants devaient faire monter afin d’augmenter l’activité du dlPFC. Un filtre pass band 0,01 à 0,09 Hz a été utilisé pour filtrer les variations physiologiques et un modèle général linéaire (GLM) a été utilisé. Une comparaison de moyennes (t-test) a été réalisée pour l’analyse de groupe. Les stratégies des participants et leurs retours ont été recueillis.Résultats et Analyse statistique: Les participants ont estimé avoir un contrôle modéré sur la jauge, les stratégies rapportées comme les plus efficaces pour la faire monter étant la concentration et l’encouragement positif. L’analyse statistique préliminaire montre une augmentation significative de l’activité cérébrale au niveau du dlPFC (p < 0.05).Conclusion: Ces résultats montrent la faisabilité d’une unique session de NF-fNIRS ciblé sur le dlPFC dans le but d’augmenter son activité. L’entrainement au NF nécessitant des sessions répétées afin de consolider son apprentissage, ces résultats sont encourageants en vue de son implémentation dans le cadre de la prévention des troubles du comportement alimentaire