Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le cycle éveil-sommeil est contrôlé par l'interaction entre deux processus indépendants : le processus circadien, qui correspond aux variations rythmiques de la propension au sommeil au cours des 24 heures et le processus homéostatique qui représente la dette de sommeil accumulée pendant l'éveil. Un marqueur physiologique important du processus homéostatique est la puissance spectrale de l'activité à ondes lentes (AOL) à l'EEG au cours du sommeil NREM. La présente thèse visait à étudier la puissance et la dynamique de l' AOL au cours du sommeil, chez des sujets normaux de divers groupes d'âge et des sujets atteints de différentes pathologies du sommeil. La première partie de cette thèse est composée de deux volets. Le premier s'est intéressé aux modifications de l'architecture du sommeil et de l'EEG au cours du vieillissement. Le deuxième visait à mesurer les effets de l'âge sur la force de récupération du processus homéostatique, suite à une privation de sommeil de 25 heures. Dans la deuxième partie, nous avons étudié deux populations de patients qui présentent une hypersomnolence diurne, des sujets atteints du syndrome d'apnées du sommeil et des sujets souffrant d'hypersomnie idiopathique. Enfin, nous avons mesuré l 'AOL dans une pathologie qui touche spécifiquement le sommeil à ondes lentes, le somnambulisme. La baisse dramatique des stades profonds de sommeil au cours du vieillissement est associée à une diminution de la puissance de l' AOL. L'analyse spectrale de l'EEG nous a permis de démontrer qu'une baisse importante de l'AOL se produit entre l'enfance et le milieu de l'âge adulte. Il semble que la dynamique du déclin de l'AOL s'atténue et atteigne un plateau avec l'âge. Dans le deuxième volet, nous avons noté que la consolidation du sommeil est gravement perturbée chez les sujets d'âge moyen pendant un épisode de sommeil de jour en dépit d'une privation de sommeil de 25 heures. Le rebond d' AOL lors du sommeil de récupération est significativement réduit chez les sujets d'âge moyen comparés aux sujets jeunes. Ces études suggèrent que le vieillissement soit associé à une atténuation de la force du processus de récupération homéostatique et à une augmentation de la sensibilité à un angle de phase anormal entre le signal circadien et l'épisode de sommeil. Il existe des évidences croissantes à l'effet que des altérations de la régulation de l' AOL soient présentes dans plusieurs pathologies du sommeil. Les hypersomniaques présentent aussi une diminution de l 'AOL au cours du sommeil. Cette observation pourrait refléter une baisse du processus de régulation homéostatique dans cette population. Chez les apnéiques, les éveils fréquents provoqués par les apnées, semblent affecter le niveau de l' AOL. Il semble que ces patients vivent en fragmentation chronique de sommeil. Chez les somnambules, la présence d'éveils répétés en SOL semble empêcher l'accumulation normale de l 'AOL en début de nuit. L'utilisation du modèle à deux processus a soulevé un grand intérêt en permettant d'étudier la régulation du sommeil à l'aide d'un cadre théorique. L'étude de l' AOL au cours du sommeil pourra améliorer notre compréhension des mécanismes responsables des modifications du cycle éveil-sommeil avec l'âge et dans différentes pathologies du sommeil.

La grande disponibilité et les propriétés psychostimulantes de la caféine en font l’un des psychostimulants les plus consommés mondialement. Sa capacité à augmenter la vigilance serait reliée à son action antagoniste des récepteurs adénosinergiques. Le vieillissement s'accompagne de changements dans les mécanismes de régulation de la vigilance, y compris le système adénosinergique, qui pourraient moduler les effets de la caféine. Alors que plusieurs études ont investigué les impacts de la caféine sur la vigilance chez une population jeune, peu ont identifié les effets chez une population plus âgée. Deux protocoles expérimentaux pouvant distinguer les effets différentiels de la caféine selon l’âge ont été élaborés. La première étude a évalué les effets de 200 mg de caféine sur la vigilance, comparée à un placebo, chez une population jeune et d’âge moyen lors d’une privation de sommeil de 25 heures. L’augmentation de la vigilance subjective et de la performance psychomotrice suite à l’administration de caféine est comparable dans les deux groupes d’âge. Or, des modifications de la puissance spectrale de certaines bandes de fréquences de l’EEG d’éveil suite à l’administration de la caféine sont spécifiques au groupe d’âge moyen. Une deuxième étude a évalué les effets de 200 mg de caféine sur la vigilance, comparée à un placebo, chez des sujets jeunes et d’âge moyen consommateurs légers de caféine. La caféine n’a pas augmenté la vigilance subjective des consommateurs légers. Par ailleurs, la caféine a augmenté la performance psychomotrice de façon similaire dans les deux groupes d’âge. De plus, on remarque que la caféine induit des modifications de la puissance spectrale sur certaines bandes de fréquences à l’EEG chez le groupe d’âge moyen uniquement. Ces travaux suggèrent tout d’abord que la caféine tend à augmenter la vigilance, peu importe le niveau basal d’alerte. De plus, malgré l’absence d’effet subjectif de la caféine sur la vigilance, les consommateurs légers de caféine montrent des effets sur les mesures objectives de la vigilance. Bien que la caféine augmente la vigilance chez les deux groupes d’âge, la spécificité de certaines modifications relevées à l’EEG suggère une augmentation de la sensibilité à la caféine selon l’âge. Il est possible qu’il existe des changements du système adénosinergique au cours du vieillissement qui sous-tendent les effets différentiels de la caféine au cours du vieillissement. / The availability and psychoactive properties of caffeine make it one of the most widely consumed behaviourally active substances in the world. The capacity of caffeine to increase vigilance relies on its antagonist action on adenosine receptors. Aging is associated with changes in the mechanisms regulating vigilance, possibly through changes in the adenosinergic system which could in turn affect eh influence of caffeine. While extensive research identified the impacts of caffeine on vigilance in young populations, few studies have investigated the effects in an older population. Two experimental protocols which can highlight the differential effects of caffeine according to age were elaborated. The first study estimated the effects of 200 mg of caffeine on vigilance, compared with a placebo, in young and middle-aged subjects during 25 hours of sleep deprivation. Caffeine increased subjective and psychomotor measures similarly in young and middle-aged subjects. However, modifications of the spectral power in some frequencies bands after caffeine ingestion were specific to the middle-aged group. The second study focused on the effects of 200 mg of caffeine on vigilance, compared with a placebo, in young and middle-aged light caffeine consumers. Caffeine did not increase subjective alertness in light consumers but enhanced psychomotor performance similarly in both age groups. Furthermore, caffeine affected waking EEG spectral power in specific frequencies bands in the middle-aged group only. In conclusion, these results suggest that caffeine enhance vigilance when basal level of alertness is either high or low. Furthermore, light consumers show effects of caffeine on subjective vigilance but not on objective measures. In spite of an increase of alertness in both age groups, some modifications found in the waking EEG of middle-aged subjects suggest a differential effect of caffeine depending on age. It is possible to hypothesize that changes in the adenosinergic system occur during aging and these changes could explain our results.

La grande disponibilité et les propriétés psychostimulantes de la caféine en font l’un des psychostimulants les plus consommés mondialement. Sa capacité à augmenter la vigilance serait reliée à son action antagoniste des récepteurs adénosinergiques. Le vieillissement s'accompagne de changements dans les mécanismes de régulation de la vigilance, y compris le système adénosinergique, qui pourraient moduler les effets de la caféine. Alors que plusieurs études ont investigué les impacts de la caféine sur la vigilance chez une population jeune, peu ont identifié les effets chez une population plus âgée. Deux protocoles expérimentaux pouvant distinguer les effets différentiels de la caféine selon l’âge ont été élaborés. La première étude a évalué les effets de 200 mg de caféine sur la vigilance, comparée à un placebo, chez une population jeune et d’âge moyen lors d’une privation de sommeil de 25 heures. L’augmentation de la vigilance subjective et de la performance psychomotrice suite à l’administration de caféine est comparable dans les deux groupes d’âge. Or, des modifications de la puissance spectrale de certaines bandes de fréquences de l’EEG d’éveil suite à l’administration de la caféine sont spécifiques au groupe d’âge moyen. Une deuxième étude a évalué les effets de 200 mg de caféine sur la vigilance, comparée à un placebo, chez des sujets jeunes et d’âge moyen consommateurs légers de caféine. La caféine n’a pas augmenté la vigilance subjective des consommateurs légers. Par ailleurs, la caféine a augmenté la performance psychomotrice de façon similaire dans les deux groupes d’âge. De plus, on remarque que la caféine induit des modifications de la puissance spectrale sur certaines bandes de fréquences à l’EEG chez le groupe d’âge moyen uniquement. Ces travaux suggèrent tout d’abord que la caféine tend à augmenter la vigilance, peu importe le niveau basal d’alerte. De plus, malgré l’absence d’effet subjectif de la caféine sur la vigilance, les consommateurs légers de caféine montrent des effets sur les mesures objectives de la vigilance. Bien que la caféine augmente la vigilance chez les deux groupes d’âge, la spécificité de certaines modifications relevées à l’EEG suggère une augmentation de la sensibilité à la caféine selon l’âge. Il est possible qu’il existe des changements du système adénosinergique au cours du vieillissement qui sous-tendent les effets différentiels de la caféine au cours du vieillissement. / The availability and psychoactive properties of caffeine make it one of the most widely consumed behaviourally active substances in the world. The capacity of caffeine to increase vigilance relies on its antagonist action on adenosine receptors. Aging is associated with changes in the mechanisms regulating vigilance, possibly through changes in the adenosinergic system which could in turn affect eh influence of caffeine. While extensive research identified the impacts of caffeine on vigilance in young populations, few studies have investigated the effects in an older population. Two experimental protocols which can highlight the differential effects of caffeine according to age were elaborated. The first study estimated the effects of 200 mg of caffeine on vigilance, compared with a placebo, in young and middle-aged subjects during 25 hours of sleep deprivation. Caffeine increased subjective and psychomotor measures similarly in young and middle-aged subjects. However, modifications of the spectral power in some frequencies bands after caffeine ingestion were specific to the middle-aged group. The second study focused on the effects of 200 mg of caffeine on vigilance, compared with a placebo, in young and middle-aged light caffeine consumers. Caffeine did not increase subjective alertness in light consumers but enhanced psychomotor performance similarly in both age groups. Furthermore, caffeine affected waking EEG spectral power in specific frequencies bands in the middle-aged group only. In conclusion, these results suggest that caffeine enhance vigilance when basal level of alertness is either high or low. Furthermore, light consumers show effects of caffeine on subjective vigilance but not on objective measures. In spite of an increase of alertness in both age groups, some modifications found in the waking EEG of middle-aged subjects suggest a differential effect of caffeine depending on age. It is possible to hypothesize that changes in the adenosinergic system occur during aging and these changes could explain our results.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les troubles du sommeil constituent un enjeu appréciable dans le domaine orthopédique, puisque ces troubles peuvent non seulement augmenter le risque de chutes et d’accidents de la route, mais également diminuer la densité osseuse et altérer la guérison de patients présentant une ou plusieurs fractures. Il est à cet effet estimé qu’entre 20 % et 40 % de patients présentant une fracture se plaignent de troubles du sommeil 3 mois post-trauma. Toutefois, l’étude du sommeil en phase aigüe suivant une fracture est à ce jour moins documentée. Le présent mémoire présente un projet de recherche clinique qui voulait étudier l’impact du sommeil supérieur sur la récupération de ceux-ci en phase aigüe chez des patients avec une fractures du membre. Toutefois, la situation de pandémie à la COVID-19 a rendu impossible la réalisation de ce projet clinique. La méthode prévue est présentée. L’utilisation d’une montre d’actigraphie sur une période de 14 jours suivant la fracture aurait permis de recueillir plusieurs paramètres du sommeil, en combinaison avec l’utilisation de questionnaires sur la qualité du sommeil, l’intensité de la douleur et la fonction du membre atteint. Un suivi longitudinal (>3 mois) était prévu pour évaluer les troubles du sommeil persistant à travers le temps à l’aide des mêmes questionnaires. En deuxième partie, ce mémoire propose une revue narrative détaillée de la littérature décrivant l’impact des troubles du sommeil sur le risque de chutes, d’accidents de la route et de fractures, en plus de leurs impacts sur la guérison osseuse et les mécanismes sous-jacents chez une population orthopédique. Il fut observé que non seulement une qualité optimale de sommeil permet d’éviter des accidents de la route et par conséquent d’éviter des blessures orthopédiques majeures, mais également est nécessaire à une récupération osseuse post-fracture. Or, de plus amples études permettront une compréhension approfondie des mécanismes qui sous-tendent cette relation. / Sleep disturbances are highly relevant in the orthopedic field, as they can increase the risks of falls, decrease bone density, and lead to poor fracture and health outcomes in patients with fractures. It is estimated that between 20% to 40% of patients presenting one fracture will report difficulty to sleep 3 months following trauma. However, the impact of sleep in the acute phase following fracture is less studied. Therefore, this present thesis aimed to propose a clinical research project evaluating the impact of sleep on the recuperation of patients in the acute phase following fracture. To this end, we will use an actigraphy watch over a 14-day period following fracture to collect various sleep parameters, in combination with questionnaires on sleep quality, pain intensity and function of the fractured limb. A longitudinal follow-up (>3 months) will allow evaluating if sleep difficulties persist over time, using aforementioned questionnaires. The second part of this thesis presents a detailed narrative review of the literature describing the impact of sleep disturbances on falls, motor vehicle accidents and fractures in addition to their impact on fracture outcomes and the underlying physiopathological mechanisms. We observed that not only optimal sleep quality is essential in prevention of motor vehicule accident, but is also a key element to recovery after an orthopedic trauma. Futur research will allow a better understanding of sleep and bone relation.