Professeure honoraire de la faculté de médecine de Tour, vice-présidente de l'Académie nationale de médecine, pédopsychiatre et physiologiste, Catherine Barthélémy a contribué à révolutionner la connaissance des troubles autistiques et leur prise en charge thérapeutique. Dans une approche pluridisciplinaire, et en ouvrant les portes de son service aux familles, où les parents sont des partenaires des thérapies, elle participe à établir, scientifiquement, les causes biologiques des troubles autistiques.
Grâce à la neurophysiologie, notamment, elle contribue à prouver que l'autisme est un trouble lié à l'anomalie très précoce du neurodéveloppement du cerveau. Médecin française, pédopsychiatre et professeure de médecine au centre hospitalier régional universitaire de Tours, Frédérique Bonnet-Brilhault prend la direction en 2011, succédant à Catherine Barthélémy, du centre de pédopsychiatrie de Tours.
Elle est professeur de pédopsychiatrie et de physiologie à la Faculté de médecine de Tours. Elle est spécialisée dans la recherche et la prise en charge de l'autisme. L'équipe de recherche " Autisme " (UMR Inserm 930 - " Imagerie et cerveau ") qu'elle dirige cherche à améliorer les stratégies diagnostiques et thérapeutiques, grâce à une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques des symptômes observés dans l'autisme.