Soutenance de Thèse Zoé DARY (Eq. Multisense & Body) Vendredi 28 Juin 14h l’amphithéâtre Charve (bâtiment 9, campus de Saint-Charles). 

« Bases neurales et multisensorielles du soi corporel. Approches électrophysiologiques et comportementales »

Membres du jury :

Présidente : Agnès Trébuchon

Rapporteuse : Anne Giersch

Rapporteur :  Nathan Faivre

Examinatrice :  Alexandra Séverac Cauquil

Membre invité : Fabrice Bartolomei 

Directeur de thèse : Christophe Lopez

Résumé : 

Le soi corporel, forme préréflexive du soi, repose sur plusieurs expériences corporelles, telles que la localisation du soi, le sentiment d’appartenance, l’agentivité et la perspective en première personne. Ces expériences se fondent sur l'intégration multisensorielle de signaux (vision, toucher, intéroception, proprioception, vestibulaire). Les études de neuroimagerie fonctionnelle chez des sujets sains ou l’étude de lésions chez des patients neurologiques (tumeur, épilepsie) ont commencé à identifier les bases cérébrales des expériences corporelles sous-tendant le soi corporel. Cette thèse a trois objectifs : 1) Identifier causalement le réseau du soi corporel. 2) Décrire la connectivité fonctionnelle de ce réseau. 3) Etudier les bases multisensorielles qui sous-tendent le soi corporel. Pour répondre à ces différents objectifs, 3 études ont été réalisées. Une revue systématique de la littérature sur les bases neurales du soi corporel étudiées par stimulations électriques intracérébrales, nous a permis d’identifier 121 cas de patients issus de 42 études réalisées entre 1937 et 2022. Six régions ont été rapportées comme étant impliquées de façon causale dans le soi corporel : le précuneus, l’insula, le cortex cingulaire moyen, le lobule pariétal inférieur, l’aire motrice supplémentaire ainsi que le complexe amygdalo-hippocampique. Une étude rétrospective chez 354 patients atteints d’une épilepsie pharmaco-résistante, porteurs d’électrodes profondes, explorés par stéréo-électroencéphalographie (SEEG), nous a permis d’analyser plus de 2 500 réponses évoquées par des stimulations électriques à haute fréquence (50 Hz) du cerveau. 4 % des réponses concernaient une modification du soi corporel. Cette étude corroborait une partie des résultats de notre revue systématique tout en révélant l’implication du cortex cingulaire antérieur. Elle décrivait également le réseau fonctionnel du soi corporel. L’analyse du signal SEEG enregistré pendant que les patients rapportaient une modification du soi corporel a révélé une diminution significative de la connectivité fonctionnelle du lobule pariétal inférieur, du sillon temporal supérieur, des gyrus temporaux moyens et inférieurs et une augmentation de la connectivité de l’insula. Enfin, nous avons montré une diminution de la connectivité entre les régions temporales et le complexe amygdalo-hippocampique. Un troisième axe de travail portait sur le rôle du système vestibulaire dans le soi corporel. Nous avons réalisé une illusion du corps entier (full-body illusion) en réalité virtuelle chez des patients avec une vestibulopathie bilatérale et des sujets contrôles appariés. Aucune illusion n'a été observée chez les patients, ce qui suggère que des mécanismes compensatoires permettraient de réduire le conflit multisensoriel lié à leur déficit. Cette étude suggère un effet de l'âge sur la sensibilité à l'illusion du corps entier. Cette recherche revêt une importance particulière car elle permet une meilleure compréhension des bases cérébrales et multisensorielles du soi corporel, mettant en lumière causalement son réseau cérébral, sa connectivité fonctionnelle et son interaction avec le système vestibulaire. 

Abstract : 

The bodily self, pre-reflective form of self, relies on several bodily experiences such as self-location, sense of ownership, agency, and first-person perspective. These experiences are based the multisensory integration of signals (vision, touch, interoception, proprioception, vestibular). Functional neuroimaging studies in healthy subjects or lesion studies in neurological patients (tumor, epilepsy) have begun to identify the brain bases of bodily experiences underlying the bodily self. This thesis had three aims: 1) Causally identifying the network of the bodily self. 2) Describing the functional connectivity of this network. 3) Studying the multisensory bases underlying the bodily self. A systematic review of the literature on the neural bases of the bodily self studied by electrical brain stimulations (EBS) allowed us to identify 121 cases from 42 studies conducted between 1937 and 2022. Six regions were reported to be causally involved in the bodily self: the precuneus, insula, middle cingulate cortex, inferior parietal lobule, supplementary motor area, and amygdalo-hippocampal complex. A retrospective study in 354 patients with drug-resistant epilepsy, carrying deep electrodes, explored by stereo-electroencephalography (SEEG), allowed us to analyse over 2,500 responses elicited by high-frequency (50 Hz) EBS. 4% of the responses involved a disturbance of the bodily self. This study corroborates some of the results of our systematic review while revealing the involvement of the anterior cingulate cortex. It also describes the functional network of the bodily self. Analysis of the SEEG signal recorded while patients reported a modification of the bodily self revealed a significant decrease in functional connectivity of the inferior parietal lobule, superior temporal sulcus, middle and inferior temporal gyri, and an increase in insula connectivity. Finally, we show a decrease in connectivity between temporal regions and the amygdalo-hippocampal complex. Our third study focuses on the role of the vestibular system in the bodily self. We conducted a full-body illusion in virtual reality in patients with bilateral vestibulopathy and their matched controls. No illusion was observed in patients, suggesting that compensatory mechanisms may reduce the multisensory conflict related to their deficit. This study suggests an age effect on sensitivity to the full-body illusion.This research is particularly important as it allows a better understanding of the brain and multisensory bases of the bodily self, causally highlighting its brain network, functional connectivity, and interaction with the vestibular system.