La stimulation magnétique transcrannienne (TMS) est un outil permettant l’exploration fonctionnelle du cerveau humain. Grâce aux développements méthodologiques et techniques qu’elle a récemment connus, la TMS est désormais utilisée dans une grande variété de protocoles de recherche clinique et fondamentales, comme biomarqueurs de certaines pathologies et de l’efficacité leur traitement, ou encore comme thérapeutique pour certaines pathologies neurologiques et psychiatriques. L’utilisation d’un robot pour manipuler la bobine TMS offre de nouvelles opportunités pour les protocoles de recherche en neuroimagerie fonctionnelle et clinique. L’objectif de cette thèse est d’explorer les applications fondamentales et cliniques des cartographies en TMS robotisée, dernière avancée matérielle à ce jour, sur deux axes : le premier axe propose des développements méthodologiques dans le couplage entre la TMS et l’électroencéphalographie (EEG), et le deuxième axe utilise ces développements dans deux contextes cliniques différents. Le premier axe de cette thèse est composé de deux premières études qui ont pour but de préciser deux des paramètres de stimulation pour le couplage TMS-EEG. Premièrement, nous avons étudié l’influence de l’intensité de stimulation sur les réponses évoquées, en évaluant les courbes d’entrée-sortie de trois aires corticales distantes à l’aide du Score de Qualité de Régression, score que nous avons proposé pour mieux définir la notion d’excitabilité corticale au sein d’aires corticales non motrices. Dans la deuxième étude, nous avons mesuré la résolution spatiale du couplage TMS-EEG en établissant une cartographie de 9 cibles voisines situées dans les régions prémotrice, moteur et somesthésique primaires. Cette étude nous a permis de montrer que des cibles distantes de 10 mm génèrent des dynamiques de réponses différentiables ; dynamique modulées par des facteurs anatomiques et cytoarchitectoniques. Le deuxième axe de ce travail de thèse était d’appliquer ces cartographies TMS robotisées dans un contexte clinique. Premièrement, nous avons mis en place une cartographie du cortex visuel chez une patiente souffrant d’hallucinations visuelles continues depuis l’ablation d’une tumeur. Nous avons pu identifier une zone de cortex désafférenté impliquée dans la génération de ces hallucinations. Nous avons réussi à réduire temporairement l’intensité de celles-ci en proposant à la patiente une séance de rTMS inhibitrice sur la zone optimale repérée en amont. Le deuxième protocole clinique portait sur l’utilisation des cartographies TMS-EEG pour étudier les effets de la stimulation cérébrale profonde (SCP) au niveau cortical chez les patients parkinsoniens. Dans cette étude, nous avons montré que la SCP réduisait l’excitabilité corticale des patients en rétablissant l’activité des processus inhibiteurs. Ces résultats nous montrent que les cartographies robotisées sont un puissant outil dans de nombreux contextes. Cette technique offre la possibilité de réaliser une exploration minutieuse et détaillée du cortex, pouvant être utilisée pour améliorer les connaissances relatives à la stimulation cérébrale elle-même, et pour étendre ses applications en neurosciences cliniques et cognitives.