Identification du réseau neural impliqué dans l'accès lexical aux noms propres en fonction de la modalité : une étude par cartographie multimodale chez des patients atteints d’un gliome de bas grade

Identification of neural network involved in modality-dependent lexical retrieving of proper names- A study using multimodal mapping in patients with low-grade glioma

• Auteur / Autrice : Eleonor Burkhardt
• Direction : Fabrice Hirsch, Guillaume Herbet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du langage
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 11/12/2024
• Etablissement(s) : Montpellier 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Langues, Littératures, Cultures, Civilisations (Montpellier ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Praxiling
• Jury : Président / Présidente : Agnès Steuckardt
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guilaume Herbet, Fabrice Hirsch, Valentina Borghesani, Adria Rofes, Emmanuel Mandonnet, Peggy Gatignol
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Mandonnet, Peggy Gatignol

Mots clés

Mots clés libres

Anomie

Noms propres

Lobe temporal

Déconnexion structurale

Faisceau longitudinal inférieur

Gliome de bas grade

Anomia

Proper names

Temporal lobe

Structural disconnection

Inferior longitudinal fasciculus

Low-grade glioma

Résumé

Les troubles d’accès lexical aux noms propres (NP) font l’objet de plaintes récurrentes, chez les patients cérébrolésés. L’identification du réseau neural sous-jacent à leur évocation lexicale représente donc un enjeu de connaissance crucial pour la clinique et les neurosciences du langage. Ainsi, de nombreuses études ont mis en évidence l’implication, dans ce processus, de régions corticales principalement fronto-temporales, centrées sur les structures temporales antérieures (STA)/le pôle temporal gauches. Toutefois, l’organisation du cerveau en réseaux interactifs et largement distribués, est sous-tendue par des faisceaux de substance blanche qui jouent un rôle central dans le maintien de l’efficience cognitive. Pourtant, hormis quelques études ayant suggéré un rôle du faisceau unciné, qui interconnecte globalement les STA avec le cortex préfrontal ventral, la connectivité anatomique impliquée dans l’accès lexical aux NP n’a pas été bien identifiée. A cet égard, deux connexions temporales associatives, les faisceaux longitudinaux inférieur (FLI) et moyen (FLM) gauches, pourraient contribuer au réseau de l’accès lexical aux NP, en modalités visuelle et auditive, respectivement. En effet, ces faisceaux convergent rostralement dans les STA et entretiennent une relation étroite avec les cortex associatifs visuel pour le FLI et auditif, pour le FLM. En outre, le rôle du FLI dans l’accès lexical aux noms communs sur présentation d’images a déjà été clairement démontré. Pour tester nos hypothèses, nous avons administré des tâches de dénomination de visages et de voix de personnes célèbres, à des patients ayant été opérés d’un gliome de bas grade gauche, en chirurgie éveillée ; ces tumeurs cérébrales migrant préférentiellement le long des faisceaux de substance blanche, elles fournissent un excellent modèle physiopathologique d’étude de la connectivité anatomique. En termes méthodologiques, des analyses de cartographie lésion/symptôme et des analyses individuelles ont été menées, à partir de techniques basées sur la topographie lésionnelle et les déconnexions structurales. Nos travaux ont partiellement validé nos hypothèses. En ce sens, ils ont clairement montré le rôle central des fibres ventrolatérales du FLI dans l’accès lexical aux NP sur présentation de visages connus, en association avec les STA ventrolatérales/le pôle temporal. Concernant l’accès lexical aux NP sur présentation de voix connues en revanche, nos résultats sont plus inattendus. Sur le plan cortical, ils suggèrent que ce sont les lésions centrées sur la partie moyenne/postérieure des structures temporales ventrales (davantage que les STA) qui causent les anomies. Sur le plan de la connectivité structurale par ailleurs, le FLM ne semble pas jouer de rôle essentiel. Au contraire, la partie postérieure du corps calleux et les fibres axonales superficielles des structures occipito-temporales seraient impliquées dans l’accès lexical aux noms de voix en condition parlée tandis que les fibres ventromédiales du FLI voire le faisceau arqué, le seraient en condition chantée. De façon intéressante, l’implication du FLI dans la dénomination de voix semble tenir à un rôle dans les processus d’intégration visuo-auditive voire dans la mémoire épisodique. Pris ensemble, nos travaux ont significativement amélioré la compréhension de la physiopathologie cognitive des anomies sur les NP, lesquelles surviennent dans de nombreuses conditions neurologiques. Ils ont ainsi mis en avant l’implication de réseaux neuraux ségrégés dans l’accès lexical aux NP, en fonction de la modalité. D’autres études sont nécessaires pour confirmer ces résultats princeps, qui ouvrent la voie à des perspectives de recherche prometteuses. Sur le plan clinique, nos études permettent d’envisager une amélioration des pratiques de chirurgie éveillée, ce qui pourrait bénéficier à la qualité de vie des patients, en association avec des programmes de rééducation orthophonique, ciblant les anomies sur les NP.

Brain-damaged patients frequently complain of difficulties in lexical retrieving of proper names (PNs). Hence, identifying the neural network underlying PN retrieval is a vital step for advancing knowledge in clinic and in neuroscience of language. Thus, numerous studies have highlighted the involvement of fronto-temporal regions centered on the left anterior temporal lobe (ATL)/the temporal pole, in this process. Nonetheless, cognitive functions rest on interactive and widely distributed neural networks, critically underpinned by white matter bundles. However, apart from a few studies suggesting a role for the left uncinate fasciculus, which mainly interconnects the ATL with the ventral prefrontal cortex, the anatomical connectivity implicated in PN retrieval has not been clearly identified. In this respect, two associative white matter tracts, the left inferior (ILF) and middle (MdLF) longitudinal fasciculi, may contribute to the PN retrieval network, in visual and auditory modalities, respectively. Indeed, these temporal connections converge rostrally into the ATL and have a close relationship with the associative visual cortex for the ILF and the associative auditory cortex, for the MdLF. Additionally, the role of the ILF in common name retrieval has already been clearly demonstrated. To ascertain these hypotheses, we administered famous face and famous voice naming tasks to patients having undergone a wide-awake surgery for a left low-grade glioma; as these brain tumors preferentially migrate along the white matter pathways, they represent an excellent pathophysiological model for studying the anatomical connectivity. From a methodological standpoint, lesion-symptom mapping and individual analyses were conducted, which mainly rely on techniques based on lesion topography and structural disconnections. Our studies have partially validated our hypotheses. Regarding the PN retrieval based on famous faces, they clearly showed the central role of the ventrolateral fibers of the ILF associated with the ventrolateral ATL/the temporal pole. On the other hand, our results based on famous voices were more unexpected. At the cortical level, they first suggested that lesions centered on the middle/posterior part of the ventral temporal structures (more so than the ATL) caused anomia on PNs. At the connectivity level, the MdLF did not appear to play an essential role. On the contrary, the disconnection severity of the posterior corpus callosum and of the superficial fibers of the occipito-temporal structures showed associations with famous voice naming performance in the spoken condition, while that of the ventromedial fibers of the ILF and the arcuate fasciculus to a lesser extent, correlated with the performance obtained in the singing condition. Interestingly, the ILF’s implication in voice-based famous people naming seems to reflect a role in visual-auditory integration processes and even in episodic memory. Taken together, our work significantly improves the understanding of the cognitive pathophysiology of anomia on PNs, which occurs in numerous neurological conditions. It also highlights the involvement of segregated neural networks in lexical access to PNs, depending on the modality. Further studies are needed to confirm these primary results, which pave the way to promising new lines of research. From a clinical standpoint, our studies participate to the refinement of awake surgery procedures: mapping PN retrieval intraoperatively, in association with language program rehabilitation targeting anomia on PNs, may help maintaining patients’ quality of life postoperatively.