Offre de thèse
Effets électrophysiologiques de la stimulation électrique trancrânienne, ciblée en fréquence, sur la voie visuelle ventrale chez l'être humain
Date limite de candidature
04-10-2026
Date de début de contrat
15-10-2026
Directeur de thèse
KOESSLER Laurent
Encadrement
Poste de doctorant au sein de l'équipe ERCN du laboratoire IMoPA. Travaux de recherche en Neurosciences encadré en co-direction par L. Koessler (DR CNRS) & J. Jonas (PU-PH). L'encadrement sera réalisé par des réunions régulières et des présentations (orales et écrites) au sein de l'équipe. La formation sera réalisé selon les recommandations de l'école doctorale en vue d'obtenir les 30 crédits ECTS et d'acquérir les compétences nécessaires à cette thèse que ce soit sur le versant de l'ethique scientifique et de la recherche fondamentale. Des points d'étapes réguliers seront faits pour s'assurer du bon déroulement de la thèse.
Type de contrat
école doctorale
équipe
contexte
Les stimulations électriques transcrâniennes (SET) sont de plus en plus utilisées en recherche fondamentale et en thérapeutique, en neurologie comme en psychiatrie. Deux verrous persistent : la démonstration directe, et non seulement comportementale ou modélisée, de leur effet sur l'activité neuronale humaine, et la maîtrise de leur focalisation spatiale et de leur intensité en profondeur. L'équipe ERCN a montré que les SET génèrent des champs électriques mesurables dans les structures cérébrales profondes (Louviot et al., 2022), puis, en couplant tDCS, stéréo-EEG et stimulation visuelle périodique rapide (FPVS), que la tDCS module l'activité cognitive évoquée de la voie visuelle ventrale pendant et après la stimulation (Tabikh et al., 2025, PNAS ; Torro-Alves et al., 2026). Ces travaux reposent sur le courant continu. Les courants alternatifs ouvrent des perspectives encore peu explorées : la tACS agit sur la rythmicité neuronale à une fréquence choisie, et la TI superpose deux courants de quelques kHz dont l'enveloppe de modulation peut être focalisée sur une région cible (Grossman et al., 2017 ; Violante et al., 2023). Aucune étude n'a encore comparé ces deux modalités chez l'humain avec des enregistrements simultanés de surface et intracérébraux, ni étalonné leurs effets par rapport à une stimulation délivrée directement dans le réseau cible. Le réseau cortical des visages, dont l'aire faciale occipitale est un nœud précoce et accessible, fournit des réponses FPVS robustes et objectivables (Jonas et al., 2016 ; Jacques et al., 2020). L'équipe a par ailleurs montré qu'il est possible de coupler iDES et FPVS pour mesurer in vivo les effets d'une stimulation sur ce réseau (Angelini et al., 2024).spécialité
Sciences de la Vie et de la Santé - BioSElaboratoire
IMoPA - Ingénierie Moléculaire et Physiopathologie Articulaire
Mots clés
neurosciences, stimulation électrique cérébrale, electroencephalographie, biomarqueurs électrophysiologiques, neuromodulation
Détail de l'offre
Ce projet doctoral s'inscrit dans la continuité directe de la thèse de Mireille Tabikh (soutenue en 2025, ED BioSE), qui a démontré pour la première fois, par enregistrements électroencéphalographiques (EEG) intracérébraux, qu'une stimulation électrique transcrânienne en courant continu (tDCS) neuromodule l'activité cognitive évoquée de la voie visuelle ventrale chez l'humain. Cette nouvelle thèse vise à étendre ce cadre aux stimulations en courant alternatif ciblées en fréquence, en comparant deux modalités : la stimulation transcrânienne par courant alternatif (tACS) et la stimulation transcrânienne par interférence temporelle (TI). La fréquence de stimulation sera accordée sur celle des réponses cognitives évoquées (1,2 Hz) afin de favoriser une résonance et une synchronisation neuronales robustes. La cible principale est l'aire faciale occipitale droite, optimisée individuellement par modélisation des champs électriques. Une originalité supplémentaire de cette thèse repose sur l'utilisation d'une méthode de référence (« gold standard ») pour caractériser les neuromodulations induites par tACS et TI : une stimulation électrique directe intracérébrale (iDES) délivrée à la même fréquence que les stimulations transcrâniennes, sous contrôle médical. Cette méthodologie iDES a déjà été éprouvée à plus haute fréquence (55 Hz) lors de la thèse de Luna Angelini (soutenue en 2024, ED BioSE). Quarante patients épileptiques pharmaco-résistants explorés en stéréo-EEG seront inclus en deux cohortes de 20 sujets (cohorte 1 : tACS ; cohorte 2 : TI). Chaque patient bénéficiera d'une session iDES le mercredi et d'une session transcrânienne le vendredi, au cours de la même semaine d'hospitalisation. Les biomarqueurs EEG cognitifs de catégorisation et de discrimination faciales, induits par stimulation visuelle périodique rapide, seront mesurés simultanément en EEG de surface et de profondeur avant, pendant et après chaque stimulation. Ce couplage unique au monde, maîtrisé à Nancy, permettra la première comparaison directe et intra-individuelle des effets d'une stimulation transcrânienne et d'une stimulation intracérébrale sur des biomarqueurs cognitifs parfaitement caractérisés in vivo.
Keywords
neuroscience, electrical brain stimulation
Subject details
This doctoral project directly follows the PhD thesis of Mireille Tabikh (defended in 2025, BioSE Doctoral School), which showed for the first time, using intracerebral electroencephalography (EEG), that transcranial direct current stimulation (tDCS) modulates cognitive evoked activity in the human ventral visual pathway. The present thesis will extend this framework to frequency-tuned alternating current stimulation by comparing two approaches: transcranial alternating current stimulation (tACS) and transcranial temporal interference stimulation (TI). The stimulation frequency will be matched to the frequency of the cognitive evoked responses (1.2 Hz) in order to promote strong neural resonance and synchronization. The main target is the right occipital face area, with electrode montages optimized for each patient using electric field modeling. A further original feature of this thesis is the use of a reference method ('gold standard') to characterize the effects of tACS and TI: direct intracerebral electrical stimulation (iDES) delivered at the same frequency as the transcranial stimulation, under medical supervision. The iDES approach has already been tested at a higher frequency (55 Hz) in the PhD thesis of Luna Angelini (defended in 2024, BioSE Doctoral School). Forty patients with drug-resistant epilepsy undergoing stereo-EEG will be enrolled in two cohorts of 20 (cohort 1: tACS; cohort 2: TI). Each patient will receive one iDES session on Wednesday and one transcranial session on Friday of the same hospital week. Cognitive EEG biomarkers of face categorization and face discrimination, elicited by fast periodic visual stimulation, will be recorded simultaneously with scalp and intracerebral EEG before, during and after each stimulation. This combination of methods, unique worldwide and established in Nancy, will provide the first direct within-patient comparison of the effects of transcranial and intracerebral stimulation on well-characterized cognitive biomarkers in vivo.
Profil du candidat
La personne recrutée sera titulaire d'un Master 2 (ou diplôme d'ingénieur) en neurosciences, sciences cognitives, ou ingénierie biomédicale. Elle devra maîtriser l'acquisition et l'analyse de signaux EEG, idéalement avec une expérience de la stimulation visuelle périodique rapide (FPVS). Des compétences solides en traitement du signal (analyse spectrale, rapport signal sur bruit) et en traitement d'images (IRM, recalage, localisation d'électrodes) sont attendues. Elle devra savoir concevoir et implémenter des paradigmes cognitifs et réaliser des analyses statistiques avancées. Des connaissances en neuroanatomie et en stimulation électrique cérébrale (tDCS, tACS, TI) seront appréciées. Le projet se déroulant en milieu hospitalier auprès de patients, la personne devra faire preuve de rigueur, d'autonomie, de sens de l'organisation et d'aisance relationnelle, et savoir travailler avec des médecins, techniciens et chercheurs. Un bon niveau d'anglais scientifique écrit et oral est requis.
Candidate profile
Applicants should hold a Master's degree (or engineering degree) in neuroscience, cognitive science, biomedical engineering or signal processing. They should be skilled in EEG recording and analysis, ideally with experience of fast periodic visual stimulation (FPVS). Strong skills in signal processing (spectral analysis, signal-to-noise ratio) and image processing (MRI, co-registration, electrode localization) are expected. They should be able to design and implement cognitive paradigms and carry out advanced statistical analyses. Knowledge of neuroanatomy and brain electrical stimulation (tDCS, tACS, TI) will be an advantage. Because the project takes place in a hospital setting with patients, candidates should be rigorous, independent, well organized and at ease working with physicians, technicians and researchers. Good written and spoken scientific English is required.
Référence biblio
Tabikh M, Quetu T, Maillard L, Colnat-Coulbois S, Rossion B, Koessler L. Transcranial direct current stimulation neuromodulates intracranial cognitive evoked activity in humans. Proc Natl Acad Sci U S A. 2025;122(23):e2416541122.
Torro-Alves N, David J, Tabikh M, Menzer Y, Rossion B, Koessler L. Objective neural face recognition neuromodulation within a single transcranial direct current stimulation session. Cortex. 2026;199:106-117.
Louviot S, Tyvaert L, Maillard LG, Colnat-Coulbois S, Dmochowski J, Koessler L. Transcranial electrical stimulation generates electric fields in deep human brain structures. Brain Stimul. 2022;15(1):1-12.
Angelini L, Volfart A, Jacques C, Colnat-Coulbois S, Maillard L, Rossion B, Jonas J. Effective connectivity of functional brain regions through concurrent intracerebral electrical stimulation and frequency-tagged visual presentation. Brain Stimul. 2024;17(3):726-729.
Angelini L, Jacques C, Maillard L, Colnat-Coulbois S, Rossion B, Jonas J. Bidirectional and cross-hemispheric modulations of face-selective neural activity induced by electrical stimulation within the human cortical face network. Brain Sci. 2024;14(9):906.
Grossman N, et al. Noninvasive deep brain stimulation via temporally interfering electric fields. Cell. 2017;169(6):1029-1041.
Violante IR, et al. Non-invasive temporal interference electrical stimulation of the human hippocampus. Nat Neurosci. 2023;26(11):1994-2004.
Jonas J, et al. A face-selective ventral occipito-temporal map of the human brain with intracerebral potentials. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016;113(28):E4088-E4097.
Jacques C, et al. Fast periodic visual stimulation to highlight the relationship between human intracerebral recordings and scalp electroencephalography. Hum Brain Mapp. 2020;41(9):2373-2388.
Liu-Shuang J, et al. An objective index of individual face discrimination in the right occipito-temporal cortex by means of fast periodic oddball stimulation. Neuropsychologia. 2014;52:57-72.