Les somnambules présentent des caractéristiques qui suggèrent un dysfonctionnement dans la régulation du sommeil lent profond (SLP). La fonction autonome est étroitement liée à la régulation des stades de sommeil et reflète l’intensité du SLP. Notre objectif est d’étudier la fonction autonome pendant le SLP des somnambules et des sujets témoins avant et après une privation de sommeil. Quatorze somnambules adultes (9 femmes et 5 hommes ; 28,1 ± 5,8 ans) et 14 sujets témoins appariés pour l’âge et le sexe (27,8 ± 6,0 ans) ont été évalués par vidéo - polysomnographie pour une nuit de base et pendant le sommeil de récupération après 25 heures de privation de sommeil. La fréquence cardiaque (FC) et les composantes spectrales de la variabilité de la FC ont été évaluées. Les composantes de basses (LF) et de hautes fréquences (HF) en valeur absolue et en unités normalisées (LFn et HFn) ainsi que le ratio LF/HF ont été analysés à partir de segments de 5 minutes d’électrocardiogramme sélectionnés lors du SLP des deux premiers cycles de sommeil. Au cours du premier cycle de sommeil, les somnambules, mais pas les sujets témoins, ont montré une diminution des LFn et du ratio LF/HF ainsi qu’une augmentation des HFn lors du sommeil de récupération par rapport au sommeil normal. Au cours du deuxième cycle, les somnambules ont montré une FC plus élevée en sommeil de récupération par rapport au sommeil de base et l’inverse a été trouvé chez les sujets témoins. Les somnambules ont montré une augmentation de l’activité parasympathique ainsi qu’une diminution de l’activité sympathique au cours du premier cycle du sommeil de récupération par rapport à la valeur initiale. Puisque cette fenêtre de temps est fortement associée à la survenue d'épisodes de somnambulisme chez les sujets prédisposés, cette hyperactivité parasympathique pourrait être impliquée dans la physiopathologie de somnambulisme. / Sleepwalkers show a dysfunction in the regulation of slow-wave sleep (SWS). Autonomic function is closely related to sleep stage regulation and reflects SWS intensity. We thus investigated cardiac autonomic function during SWS in sleepwalkers and controls during normal sleep and recovery sleep following sleep deprivation. Fourteen adult sleepwalkers (9 women, 5 men; 28.1±5.8 years) and 14 sex- and age-matched normal controls (27.8± 6.0 years) were evaluated prospectively by video-polysomnography for one baseline night and during recovery sleep following 25 hours of sleep deprivation. Heart rate (HR) and the spectral components of HR variability during subjects' SWS were investigated during the first and second sleep cycles of both sleep conditions. Five-minute segments of electrocardiographic recordings from SWS were used to investigate HR, low-frequency (LF) and high-frequency (HF) components of the HR spectral decomposition in absolute and normalized units (LFn and HFn), and LF/HF ratio during subjects’ first two sleep cycles. During the first sleep cycle, sleepwalkers, but not controls, showed a decrease in LF/HF ratio and LFn as well as increased HFn from baseline to recovery sleep. During the second sleep cycle, sleepwalkers showed increased HR from baseline to recovery sleep whereas a decrease in HR was observed in controls. Compared to control subjects, sleepwalkers show a greater increase of parasympathetic tone and greater decrease of sympathetic tone during the first sleep cycle of their recovery sleep as compared to baseline. Since the first sleep cycle during recovery sleep constitutes a time window preferentially associated with the occurrence of somnambulistic episodes in predisposed participants, this parasympathetic hyperactivity may be implicated in the pathophysiology of sleepwalking.

Les personnes avec un trouble du spectre autistique (TSA) présentent une hyperactivité de la voie sympathique du système nerveux autonome (SNA) lors de l’éveil. Il est connu que le tonus sympathique est plus élevé le matin que le soir. Or, le sommeil a une influence sur l’activité du SNA. Ainsi, l’objectif de ce mémoire est de comparer l’activité du SNA d’un groupe d’adultes TSA à un groupe d’adultes neurotypiques (NT) le soir et le matin et de mettre en relation ces variables avec leurs paramètres subjectifs de sommeil.L’électrocardiogramme des participants a été réalisé avant et après une nuit de sommeil. Des comparaisons des paramètres de sommeil et des paramètres de variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) le soir et le matin ont été réalisées entre les deux groupes, ainsi que des corrélations entre les paramètres de sommeil et les paramètres de VFC le matin.L’analyse de la VFC a montré une activité sympathique plus élevée le matin chez les adultes TSA comparativement aux adultes NT. De plus, de longs éveils nocturnes et une moins bonne efficacité de sommeil étaient corrélés avec une haute activité sympathique le matin. Ainsi, le sommeil perturbé du groupe d’adultes avec un TSA a possiblement affecté l’activité de leur SNA de manière à avoir une balance sympathovagale plus élevée le matin que le groupe NT. À notre connaissance, cette étude est la première à étudier l’activité cardiaque d’adultes TSA en lien avec leur sommeil et ainsi elle pourra améliorer notre compréhension de la physiopathologie de cette maladie. / Individuals with autistic spectrum disorder (ASD) show higher sympathetic activity of the autonomic nervous system (ANS) during wake. It is known that typically developing (TD) individuals show higher sympathetic activity in the morning compared to the evening. Studies suggest that sleep has an influence on ANS functioning. The goal of this study is to explore evening and morning ANS activity of a group of adults with ASD and a group of TD adults and to explore its relationships with subjective sleep parameters of participants. Electrocardiographic data of both groups were recorded before and after a night of sleep. Group comparisons were done on participant’s subjective sleep data and heart rate variability (HRV) in the evening and the morning. Correlations were then performed between subjective sleep measures and morning HRV parameters. Spectral analysis of the HRV showed higher sympathetic activity in the morning for the ASD group compared to the TD group. When all participants were grouped, longer nocturnal awakening and lower sleep efficiency were correlated with higher sympathetic activity in the morning. This suggest that sleep disturbances in ASD influences ANS functioning and results in higher sympathovagal balance in the morning. To our knowledge, this is the first study to investigate ANS activity of ASD adults in relation to sleep, and it may improve our understanding of the pathophysiology of this disease.

Face aux données conflictuelles de la littérature sur le VO2 requis d’exercices de boxe (sparring, palettes de frappe et sac de frappe), surtout pour le “vrai” sparring avec coups de poings au visage, une nouvelle méthode basée sur une mesure de VO2 “post-exercice” fut développée, validée (Annexe 1) et utilisée pour ré-évaluer le coût énergétique de ces exercices de boxe. Neufs boxeurs mâles expérimentés, de 22.0±3.5 ans et 71.4±10.9 kg avec un VO2pic de 62.2±4.1 ml·kg-1·min-1 (moyenne ± écart type) furent mesurés lors 1) d’un test progressif maximal sur tapis roulant en laboratoire 2) d’un entrainement standardisé de boxe en gymnase et 3) d’exercices de boxe standardisés en laboratoire. Des VO2 requis de 43.4±5.9, 41.1±5.1, 24.7±6.1, 30.4±5.8 et 38.3±6.5 ml·kg-1·min-1, respectivement obtenues pour le sparring, les palettes de frappe et le sac de frappe à 60, 120 et 180 coup·min-1, situe l’intensité de ces exercices autour de ~70 %VO2pic. / In view of contradictory data in the literature on VO2 requirements of boxing exercises (sparring, pad work, punching bag), particularly for “true” sparring with punches to the face, a new method based on “post-exercise” VO2 measurements was developed, validated (Annex 1) and used to reassess the energy cost of these boxing exercises. Nine experienced male boxers of 22.0±3.5 years old and 71.4±10.9 kg with a VO2peak of 62.2±4.1 ml·kg-1·min-1 (mean ± standard deviation) were measured during 1) a maximal multistage treadmill test in the laboratory 2) a standardized boxing training in the gymnasium and 3) standardized boxing exercises in the laboratory. VO2 requirements of 43.4±5.9, 41.1±5.1, 24.7±6.1, 30.4±5.8 and 38.3±6.5 ml·kg-1·min-1, respectively obtained for sparring, pad work and punching bag at 60, 120 and 180 b·min-1, situate the intensity of those exercises around ~70 %VO2peak.

L’objectif de la présente thèse était de caractériser le sommeil d’un groupe clinique d’enfants et d’adolescents ayant un trouble d’anxiété comme diagnostic primaire et le comparer à un groupe témoin. Dans un premier temps, nous avons vérifié si le profil de la fréquence cardiaque nocturne des enfants et des adolescents pouvait être regroupé selon le diagnostic. Pour ce faire, la fréquence cardiaque nocturne de 67 adolescents anxieux et 19 sujets non anxieux a été enregistrée à l’aide d’un équipement ambulatoire. Les résultats de cette étude montrent que le profil de la fréquence cardiaque nocturne chez les enfants anxieux varie selon le diagnostic. Alors que les adolescents non anxieux montrent un profil de la fréquence cardiaque nocturne plat, on retrouve les associations suivantes chez les adolescents ayant un trouble anxieux : a) un profil croissant de la fréquence cardiaque chez les adolescents ayant un trouble d’anxiété de séparation; b) un profil décroissant de la fréquence cardiaque chez les adolescents ayant un trouble d’anxiété généralisé; c) un profil en forme de U chez les adolescents ayant un trouble d’anxiété sociale. De plus, une association significative a été observée entre le diagnostic et la présence de fatigue matinale. L’association d’un profil de la fréquence cardiaque nocturne avec un diagnostic d’anxiété suggère la présence d’une dysrégulation de la modulation chronobiologique du système nerveux autonome. Étant donné que le profil de la fréquence cardiaque nocturne s’exprime différemment selon le diagnostic, qu’en est-il de l’architecture du sommeil? Dans un deuxième temps, nous avons enregistré le sommeil en laboratoire d’un groupe clinique de 19 jeunes ayant un trouble d’anxiété comme diagnostic primaire, avec comorbidités et médication et comparé à 19 jeunes non anxieux. Les résultats de cette étude ont montré que les participants du groupe anxieux ont une latence au sommeil plus longue, une latence au sommeil paradoxal plus longue et une durée d’éveil plus longue lorsque comparé au groupe témoin. L’évaluation subjective de la qualité du sommeil chez le groupe d’adolescents anxieux montre que leur auto-évaluation reflète les valeurs enregistrées en laboratoire. Nous avons également observé chez le groupe anxieux une fréquence cardiaque moyenne plus élevée et un index plus élevé d’apnée-hypopnée, bien que non pathologique. Nous avons également observé une association positive entre l’anxiété de trait et l’indice d’apnée-hypopnée et la latence au sommeil, ainsi qu’une association positive entre l’anxiété manifeste et la latence au sommeil paradoxal. Ces résultats suggèrent que le sommeil chez cette population est altéré, que des signes d’hypervigilance physiologique sont présents et qu'une association existe entre ces deux paramètres. Finalement, dans la troisième étude de cette thèse, nous avons analysé l’activité cardiaque pendant le sommeil en utilisant les paramètres temporels et fréquentiels de la variabilité cardiaque chez un groupe clinique de dix-sept enfants et adolescents ayant un trouble d’anxiété comme diagnostic primaire avec comorbidité et médication, et comparé à un groupe non anxieux. Les résultats ont montré que les participants du groupe anxieux, lorsque comparés au groupe non anxieux, présentent des intervalles interbattements plus courts, un indice temporel de la variabilité cardiaque représentant la branche parasympathique moindre, une activité des hautes fréquences normalisées moindre et un ratio basse fréquence sur haute fréquence augmenté. Plusieurs corrélations ont été observées entre les mesures cliniques de l’anxiété et les mesures de la variabilité cardiaque. Ces résultats viennent ajouter à la littérature actuelle un volet descriptif clinique à ce jour non documenté, soit l’impact de l’anxiété pathologique chez un groupe clinique d’enfants et d’adolescents sur le processus normal du sommeil et sur la régulation de la fréquence cardiaque. En résumé, les résultats de ces trois études ont permis de documenter chez un groupe clinique d’enfants et d’adolescents ayant de l’anxiété pathologique, la présence d’une altération circadienne du profil de la fréquence cardiaque, d’une architecture altérée du sommeil ainsi qu’une dysrégulation du système nerveux contrôlant l’activité cardiaque. / The aim of this thesis was to characterize, in a clinical group of children and adolescents with anxiety disorder as a primary diagnostic, the sleep period and to compare it to a control group. Firstly, we have verified if the nocturnal sleep pattern of children and adolescents could be grouped by psychiatric disorders. Sixty-seven children and adolescents with anxiety disorders and nineteen non anxious match controls were monitored using ambulatory recording equipment. Results showed that nocturnal heart rate pattern of anxious adolescents would vary accordingly with the diagnosis. While non anxious adolescents exhibit a flat nocturnal heart rate pattern through the night, anxious participants showed the following associations: a) increased nocturnal heart rate pattern associated with separation anxiety disorder; b) decreased nocturnal heart rate pattern associated with generalized anxiety disorder; and c) U shape nocturnal heart rate pattern associated with social phobia. Moreover, a significant association was found between anxiety diagnosis and presence of morning fatigue. The association between nocturnal heart rate patterns with anxiety suggests that the circadian modulation of heart rate is dysregulated, but what about the sleep macrostructure? Secondly, we have monitored in a sleep laboratory a clinical sample of nineteen adolescents with pathological anxiety, comorbidity and medication, and compared it to nineteen non anxious match controls. Results showed that anxious participants had longer sleep latency, longer REM sleep latency and longer awake period during sleep when compared to control participants. Compared to control participants, anxious patients subjectively reported sleep disturbances, manifested objective sleep disorders and presented no adaptation to the laboratory environment. Moreover, higher nocturnal heart rate and higher apnea-hypopnea index were observed in anxious group when compared to non anxious group. Significant positive associations were observed between Trait anxiety and apnea-hypopnea index as well as for sleep latency while manifest anxiety was associated to REM sleep latency. Results suggest that sleep of children and adolescents with pathological anxiety is altered, that signs of physiological hypervigilance are observed and that both are associated. Following previous results, we have analyzed in a third study heart rate variability during nocturnal sleep using both, times and frequency domains in a clinical sample group of seventeen children and adolescents with anxiety disorder as primary diagnostic with comorbidity and medication. Results showed that anxious when compared to non anxious, had a shorter interbeat interval, and had lower rMSSD values, less high frequency in normalized units and higher low frequency/high frequency ratio. Correlations were observed between clinical anxiety scores and time and frequency domains of heart rate variability. These results add to the growing body of literature that pathological anxiety in a clinical group of children and adolescents impact on sleep process and heart rate regulation during sleep. Overall findings add to the growing body of recent clinical literature, a sleep alteration description of a clinical sample of children and adolescents. From the three studies of this thesis, results showed that circadian heart rate pattern is altered, that sleep architecture is altered, and that the time and frequency domain of nocturnal heart rate variability is altered in a clinical group of children and adolescents with pathological anxiety.

Les cardiopathies ischémiques sont une cause majeure de mortalité cardiovasculaire pouvantaboutir à la mort subite par fibrillation ventriculaire (FV). Un des objectifs thérapeutiqueschez les coronariens est de diminuer la demande en O2 par réduction de la fréquencecardiaque (RFC). Plusieurs médicaments dont les bêta-bloquants et inhibiteurs calciquesrépondent à cet objectif, mais peuvent être responsable d’altération de la contractilitécardiaque et d’effets secondaires limitant leur utilisation. Nous nous sommes intéressés auxeffets d’un inhibiteur sélectif du courant pacemaker If, l’ivabradine (IVA) dontl’administration induit une RFC sinusale. L’objectif de ce travail a été d’évaluer l’impact dela RFC sur la propension à la FV et de comprendre les mécanismes fonctionnels etmétaboliques impliqués. Un premier travail a été réalisé sur un modèle d’ischémiemyocardique aigue. Dans un second travail l’impact de la RFC sur la sélection des substratspour la production d’énergie a été évalué sur coeur isolé et perfusé en mode travaillant. Nosrésultats démontrent que l’IVA dans les deux modèles a induit une RFC qui était associée invivo à une amélioration de la perfusion coronaire, une préservation de la structuremitochondriale et du statut énergétique myocardique, réduisant la propension à la FV. Exvivo, la RFC n’a pas modifié la sélection des substrats et le statut énergétique. Enthérapeutique, il est important d’améliorer les conditions tissulaires et de réduire la perte desubstrats lors d’ischémie myocardique, l’IVA semble répondre à cette attente. Son effetspécifique sur l’automaticité sinusale lui confère la possibilité d’agir en préventif et en curatif / Ischemic cardiopathies are a major cause of cardiovascular mortality potentially leading tosudden death by ventricular fibrillation (VF). In patients with coronary disease, onetherapeutic goal is to reduce oxygen requirements via slowing of heart rate (SHR). Severalmedicinal drugs, such as beta-blockers and calcium inhibitors can achieve this goal, but canresult in altered cardiac contractility and various adverse effects, which restricts their use. Wefocused our interest on the effects of a selective inhibitor of the pacemaker current If, namelyivabradine (IVA), which can reduce sinusal heart rate. The aim of the present work was toevaluate the impact of SHR on the propensity to VF and to better understand thephysiological and metabolism mechanisms involved. The first study was performed on a pigmodel of acute myocardial ischemia leading to VF. In the second study, the impact of SHRwas evaluated using a mouse model of isolated perfused working heart. Our resultsdemonstrated that IVA induced SHR in both models and this was associated in vivo withenhanced coronary flow, conservation of mitochondrial structure and myocardial energeticstatus, thus reducing the risk of triggering ischemia-induced VF. Moreover, ex vivo, theobserved SHR did not change the selection of substrates for energy production. From atherapeutic point of view, it is critical to improve the conditions within tissues and to reducethe loss of substrates during myocardial ischemia. IVA apparently met this goal. Indeed, viaspecific effects on sinusal automaticity, it can act both preventively and curatively

Le choc septique est associé non seulement à une réponse immunitaire excessive et inappropriée contre l'infection, mais aussi à une augmentation de l'activité nerveuse sympathique, à une augmentation des catécholamines circulantes et à un dysfonctionnement autonome. Le blocage de la bêta 1-adrénergique a montré une protection cardiovasculaire et une amélioration de la survie pendant le choc septique dans les études expérimentales et cliniques, ce qui semble être dû à ses effets anti-inflammatoires. Cependant, les effets de la réduction du rythme cardiaque (HRR) d'un bloqueur des adrénorécepteurs bêta 1 sur la fonction cardiovasculaire et les voies inflammatoires restent peu clairs. En utilisant un médicament pur de réduction du rythme cardiaque, Ivabradine, dans un modèle de choc septique polymicrobien induit par CLP, nous avons constaté que la réduction de la fréquence cardiaque : 1) n'était associé à aucune amélioration des fonctions cardiaques ou vasculaires; 2) n'avait aucun impact sur les niveaux circulants de TNF-a, IL-6 ou IL-10; 3) n'a eu aucune influence sur l'expression d'iNOS et NF-κB cardiovasculaires, les rapports P-akt / akt et P-eNOS / eNOS et la dégradation d'IκBα dans ce contexte aigu. En utilisant un bloqueur bêta 1-adrénergique, Esmolol, dans un modèle de choc septique polymicrobien induit par CLP, nous avons constaté que de faibles doses d'Esmolol, ne diminuant pas la fréquence cardiaque 1) a aussi amélioré la fonction cardiaque évaluée par échocardiographie et la vasoréactivité évaluée par myographie ; 2) les bénéfices ont été associés avec la modulation des voies inflammatoire au niveau systémique et tissulaire. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans le traitement clinique du choc septique avec des bloqueurs adrénergiques bêta 1. / Septic shock is associated with not only an excessive and an inappropriate immune response against infection, but also with increased sympathetic nerve activity, elevated circulating catecholamines and autonomic dysfunction. Beta 1-adrenergic blockade has shown to provide cardiovascular protection and survival improvement during septic shock in experimental and clinical studies, which seems due to its anti-inflammatory effects. However, the effects of heart rate reduction (HRR) of a beta 1-adrenoreceptor blocker on cardiovascular function and inflammatory pathways remain unclear. By using a pure heart rate-lowering drug, Ivabradine, in a polymicrobial septic shock model induced by CLP, we found isolated heart rate reduction 1) was not associated with any improvement in cardiac or vascular functions; 2) has no impact on circulating levels of TNF-a, IL-6 or IL-10; 3) had no influence in cardiovascular iNOS and NF-κB expression, P-akt/akt and P-eNOS/eNOS ratio and IκBα degradations in this acute setting. By using a beta 1-adrenergic blocker, Esmolol, in a polymicrobial septic shock model induced by CLP, we found that a low dose of Esmolol, which didn’t induce HRR, also 1) improved cardiac function evaluated by echocardiography and vasoreactivity tested by myograph; 2) beneficial effects were associated with the modulation of inflammatory pathways at both the systemic and the tissue levels. These results open up new perspectives in clinical treatment of septic shock with beta 1 adrenergic blockers

Le système nerveux autonome (SNA) contribue de façon importante aux régulations des fonctions cardiovasculaires. Pendant des décennies, les chercheurs ont essayé de comprendre comment la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) et le gain du baroréflexe cardiaque pouvaient être utilisés comme marqueurs significatifs du contrôle neurovégétatif cardiaque, et parfois de son altération. L'objectif général de cette thèse est de mieux comprendre le rôle du SNA dans la modulation et les adaptations des fonctions cardiaques et vasculaires. Le projet comprenait quatre études.Dans la première étude, nous avons analysé les effets de l'accélération gravitationnelle graduées sur la régulation neurovégétative de la fréquence cardiaque et de la vasomotricité artériolaire. Dans ces expositions expérimentales des variables cardiovasculaires et respiratoires ont été modifiées de façon spécifique. Nos résultats ne sont pas compatibles avec la mise en jeu d’une régulation sympathique au niveau cardiaque en situation d’hypergravité brève. Nous avons supposé que seule la branche sympathique du SNA était active durant une exposition à une accélération de gravité élevée. La réponse adaptative de la vasomotricité artérielle vasculaire est observée en condition de grande décharge des barorécepteurs. Notre deuxième travail eu pour objet l'effet de la dénervation pulmonaire sur la VFC, et a donc été conduit chez des patients ayant subi une greffe pulmonaire complète. Le greffon n'étant plus relié au SNA, il s'agit d'un excellent modèle expérimental pour l'étude de la régulation cardiovasculaire en l’absence de modulation de l'activité cardiaque par des afférences nerveuses pulmonaires parasympathiques et/ou sympathiques. Puisque la VFC dans les hautes fréquences est reconnue comme largement déterminée par le profil ventilatoire, on s’attend à ce que la composante à haute fréquence de la VFC soit absente chez les sujets transplantés bi-pulmonaires. Les résultats montrent que cette dénervation pulmonaire implique une forte réduction de la VFC totale et dans les deux bandes de fréquence étudiées, hautes et basses. Cela indique donc qu’une large contribution de la modulation nerveuse de la VFC répond aux afférences pulmonaires. La sensibilité du baroréflexe est réduite. Le rapport plus élevé entre les basses et les hautes fréquences traduit une réduction de puissance totale principalement due à la diminution de la composante haute fréquence. Ces résultats montrent que les afférences pulmonaires contribuent largement à la à la modulation neurovégétative de la composante à hautes fréquences de la VFC. La variabilité de la pression artérielle est beaucoup moins modifiée que celle de la VFC par la transplantation bipulmonaire, ce qui met en évidence que les afférences pulmonaires contribuent spécifiquement à la modulation de la VFC. Cette observation est un argument fort pour reconnaître des voies de régulation différentes pour les variabilités de fréquence cardiaque d’une part et de pression artérielle d’autre part. Le troisième article traite des effets sur la modulation cardiovasculaire de blocages pharmacologiques du SNA sur les régulations de fréquence cardiaque et de vasomotricité périphérique, au repos et pendant l'exercice. / Autonomic nervous system (ANS) and cardiovascular regulation are closely linked. For decades, researches have tried to understand how heart rate variability (HRV) and baroreflexes can be used as significant markers of the autonomic nervous control, and sometimes of its impairments. The general aim of this thesis is to gain further insights into the role of ANS in modulating cardiac and vascular functions. The project consisted of four studies.In the first study, we analysed the effects of gravitational acceleration on cardiovascular autonomic control. This special condition showed interesting results for cardiorespiratory variables. Our results did not agree with the notion of sympathetic up-regulation in hypergravity. We speculated that only the sympathetic branch of the ANS might have been active during elevated gravitational acceleration exposure. Furthermore, the vascular response occurred in a condition of massive baroreceptor unloading.Our second work targeted the effect of lung denervation on HRV in bilateral lung transplant recipients. As the graft is no longer connected to the ANS, this is an excellent experimental model for the study of cardiovascular regulation without modulation of heart activity by parasympathetic and/or sympathetic lung afferents. The hypothesis was that the modulation of the high frequency component of HRV by the breathing frequency is mediated by the ANS. This hypothesis would be supported by the results if the high frequency component of HRV is suppressed in bilateral lung transplant recipients. Lung denervation implied strong HRV reduction, all indices being decreased, indicating that neural modulation from lung afferents contributes largely to HRV. Baroreflex sensitivity was reduced. The higher low-versus-high frequency ratio implied that the total power drop was mostly due to the high frequency component, indicating that neural modulation from lung afferents largely contributes to the high frequency component of HRV. The changes in blood pressure variability were smaller than those in HRV, suggesting that the effects of lung denervation were specific to HRV modulation. This finding confirms that blood pressure variability and HRV are under different control mechanisms.The third article concerns the effects of autonomic blockades on cardiovascular modulation, at rest and during exercise. We hypothesized that HRV should decrease with vagal or sympathetic blockades, and disappear during simultaneous blockade of both ANS branches. The results suggest that the parasympathetic outflow to the heart is the main determinant of HRV, while the role of the sympathetic branch is less important. Indeed, sympathetic blockades failed in changing HRV indices at rest, indicating that a selective blockade of cardiac ß-adrenergic receptors has no effects on spontaneous heart rate oscillations. These effects are specific to HRV, as the effects observed on blood pressure variability are indirectly related to the action of the administered drugs. The changes in baroreflex sensitivity were consistent with the changes in arterial blood pressure variability, suggesting that baroreflexes may modulate the LF power of arterial blood pressure.

Les données cliniques disponibles pour le diagnostic et la planification de thérapies sont de plus en plus variées et complexes, ce qui apporte des informations plus riches, mais rend la tâche du médecin difficile. Les modèles informatiques de cœur peuvent intégrer et analyser ces données en s'adaptant à chaque patient de manière à proposer au médecin une vue intégrée ainsi que des paramètres intrinsèques. Cependant, il faut pour cela mettre en place des méthodes d'ajustement automatique de ces modèles mathématiques aux données du patient. Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie pour personnaliser un modèle électromécanique à partir de séquences temporelles d'images volumiques telles que des séquences ciné-IRM ou scanner. Cette personnalisation consiste en l'estimation de l'état (position/vitesse) et des paramètres électriques et mécaniques du modèle électromécanique. Nous nous intéressons ici à l'estimation du mouvement cardiaque et des paramètres de contractilité du modèle électromécanique. Dans un premier temps, la modélisation des différentes phases cardiaques a été améliorée et une étude de sensibilité a été effectuée. Puis, les approches de segmentation et de suivi du mouvement par modèles déformables ont été généralisées en couplant un modèle déformable proactif avec des séquences d'images 3D. Cette méthode est évaluée sur des données synthétiques et appliquée à des séquences ciné-IRM ou scanner. Enfin, une méthode d'estimation automatique des paramètres de contractilité à partir de séquences d'images 3D est proposée, la principale difficulté provenant des non-linéarités liées aux changements de phases. La méthode proposée est fondée sur l'assimilation de données variationnelle et le gradient du critère d'erreur est calculé à l'aide de la méthode de l'état adjoint. Cette méthode est évaluée sur des données synthétiques avant d'être appliquée à des ciné-IRM cliniques. Cette thèse pose des bases de la personnalisation du modèle électromécanique du cœur et ouvre des perspectives pour l'optimisation des traitements selon le patient considéré.

Face aux données conflictuelles de la littérature sur le VO2 requis d’exercices de boxe (sparring, palettes de frappe et sac de frappe), surtout pour le “vrai” sparring avec coups de poings au visage, une nouvelle méthode basée sur une mesure de VO2 “post-exercice” fut développée, validée (Annexe 1) et utilisée pour ré-évaluer le coût énergétique de ces exercices de boxe. Neufs boxeurs mâles expérimentés, de 22.0±3.5 ans et 71.4±10.9 kg avec un VO2pic de 62.2±4.1 ml·kg-1·min-1 (moyenne ± écart type) furent mesurés lors 1) d’un test progressif maximal sur tapis roulant en laboratoire 2) d’un entrainement standardisé de boxe en gymnase et 3) d’exercices de boxe standardisés en laboratoire. Des VO2 requis de 43.4±5.9, 41.1±5.1, 24.7±6.1, 30.4±5.8 et 38.3±6.5 ml·kg-1·min-1, respectivement obtenues pour le sparring, les palettes de frappe et le sac de frappe à 60, 120 et 180 coup·min-1, situe l’intensité de ces exercices autour de ~70 %VO2pic. / In view of contradictory data in the literature on VO2 requirements of boxing exercises (sparring, pad work, punching bag), particularly for “true” sparring with punches to the face, a new method based on “post-exercise” VO2 measurements was developed, validated (Annex 1) and used to reassess the energy cost of these boxing exercises. Nine experienced male boxers of 22.0±3.5 years old and 71.4±10.9 kg with a VO2peak of 62.2±4.1 ml·kg-1·min-1 (mean ± standard deviation) were measured during 1) a maximal multistage treadmill test in the laboratory 2) a standardized boxing training in the gymnasium and 3) standardized boxing exercises in the laboratory. VO2 requirements of 43.4±5.9, 41.1±5.1, 24.7±6.1, 30.4±5.8 and 38.3±6.5 ml·kg-1·min-1, respectively obtained for sparring, pad work and punching bag at 60, 120 and 180 b·min-1, situate the intensity of those exercises around ~70 %VO2peak.

L’objectif de la présente thèse était de caractériser le sommeil d’un groupe clinique d’enfants et d’adolescents ayant un trouble d’anxiété comme diagnostic primaire et le comparer à un groupe témoin. Dans un premier temps, nous avons vérifié si le profil de la fréquence cardiaque nocturne des enfants et des adolescents pouvait être regroupé selon le diagnostic. Pour ce faire, la fréquence cardiaque nocturne de 67 adolescents anxieux et 19 sujets non anxieux a été enregistrée à l’aide d’un équipement ambulatoire. Les résultats de cette étude montrent que le profil de la fréquence cardiaque nocturne chez les enfants anxieux varie selon le diagnostic. Alors que les adolescents non anxieux montrent un profil de la fréquence cardiaque nocturne plat, on retrouve les associations suivantes chez les adolescents ayant un trouble anxieux : a) un profil croissant de la fréquence cardiaque chez les adolescents ayant un trouble d’anxiété de séparation; b) un profil décroissant de la fréquence cardiaque chez les adolescents ayant un trouble d’anxiété généralisé; c) un profil en forme de U chez les adolescents ayant un trouble d’anxiété sociale. De plus, une association significative a été observée entre le diagnostic et la présence de fatigue matinale. L’association d’un profil de la fréquence cardiaque nocturne avec un diagnostic d’anxiété suggère la présence d’une dysrégulation de la modulation chronobiologique du système nerveux autonome. Étant donné que le profil de la fréquence cardiaque nocturne s’exprime différemment selon le diagnostic, qu’en est-il de l’architecture du sommeil? Dans un deuxième temps, nous avons enregistré le sommeil en laboratoire d’un groupe clinique de 19 jeunes ayant un trouble d’anxiété comme diagnostic primaire, avec comorbidités et médication et comparé à 19 jeunes non anxieux. Les résultats de cette étude ont montré que les participants du groupe anxieux ont une latence au sommeil plus longue, une latence au sommeil paradoxal plus longue et une durée d’éveil plus longue lorsque comparé au groupe témoin. L’évaluation subjective de la qualité du sommeil chez le groupe d’adolescents anxieux montre que leur auto-évaluation reflète les valeurs enregistrées en laboratoire. Nous avons également observé chez le groupe anxieux une fréquence cardiaque moyenne plus élevée et un index plus élevé d’apnée-hypopnée, bien que non pathologique. Nous avons également observé une association positive entre l’anxiété de trait et l’indice d’apnée-hypopnée et la latence au sommeil, ainsi qu’une association positive entre l’anxiété manifeste et la latence au sommeil paradoxal. Ces résultats suggèrent que le sommeil chez cette population est altéré, que des signes d’hypervigilance physiologique sont présents et qu'une association existe entre ces deux paramètres. Finalement, dans la troisième étude de cette thèse, nous avons analysé l’activité cardiaque pendant le sommeil en utilisant les paramètres temporels et fréquentiels de la variabilité cardiaque chez un groupe clinique de dix-sept enfants et adolescents ayant un trouble d’anxiété comme diagnostic primaire avec comorbidité et médication, et comparé à un groupe non anxieux. Les résultats ont montré que les participants du groupe anxieux, lorsque comparés au groupe non anxieux, présentent des intervalles interbattements plus courts, un indice temporel de la variabilité cardiaque représentant la branche parasympathique moindre, une activité des hautes fréquences normalisées moindre et un ratio basse fréquence sur haute fréquence augmenté. Plusieurs corrélations ont été observées entre les mesures cliniques de l’anxiété et les mesures de la variabilité cardiaque. Ces résultats viennent ajouter à la littérature actuelle un volet descriptif clinique à ce jour non documenté, soit l’impact de l’anxiété pathologique chez un groupe clinique d’enfants et d’adolescents sur le processus normal du sommeil et sur la régulation de la fréquence cardiaque. En résumé, les résultats de ces trois études ont permis de documenter chez un groupe clinique d’enfants et d’adolescents ayant de l’anxiété pathologique, la présence d’une altération circadienne du profil de la fréquence cardiaque, d’une architecture altérée du sommeil ainsi qu’une dysrégulation du système nerveux contrôlant l’activité cardiaque. / The aim of this thesis was to characterize, in a clinical group of children and adolescents with anxiety disorder as a primary diagnostic, the sleep period and to compare it to a control group. Firstly, we have verified if the nocturnal sleep pattern of children and adolescents could be grouped by psychiatric disorders. Sixty-seven children and adolescents with anxiety disorders and nineteen non anxious match controls were monitored using ambulatory recording equipment. Results showed that nocturnal heart rate pattern of anxious adolescents would vary accordingly with the diagnosis. While non anxious adolescents exhibit a flat nocturnal heart rate pattern through the night, anxious participants showed the following associations: a) increased nocturnal heart rate pattern associated with separation anxiety disorder; b) decreased nocturnal heart rate pattern associated with generalized anxiety disorder; and c) U shape nocturnal heart rate pattern associated with social phobia. Moreover, a significant association was found between anxiety diagnosis and presence of morning fatigue. The association between nocturnal heart rate patterns with anxiety suggests that the circadian modulation of heart rate is dysregulated, but what about the sleep macrostructure? Secondly, we have monitored in a sleep laboratory a clinical sample of nineteen adolescents with pathological anxiety, comorbidity and medication, and compared it to nineteen non anxious match controls. Results showed that anxious participants had longer sleep latency, longer REM sleep latency and longer awake period during sleep when compared to control participants. Compared to control participants, anxious patients subjectively reported sleep disturbances, manifested objective sleep disorders and presented no adaptation to the laboratory environment. Moreover, higher nocturnal heart rate and higher apnea-hypopnea index were observed in anxious group when compared to non anxious group. Significant positive associations were observed between Trait anxiety and apnea-hypopnea index as well as for sleep latency while manifest anxiety was associated to REM sleep latency. Results suggest that sleep of children and adolescents with pathological anxiety is altered, that signs of physiological hypervigilance are observed and that both are associated. Following previous results, we have analyzed in a third study heart rate variability during nocturnal sleep using both, times and frequency domains in a clinical sample group of seventeen children and adolescents with anxiety disorder as primary diagnostic with comorbidity and medication. Results showed that anxious when compared to non anxious, had a shorter interbeat interval, and had lower rMSSD values, less high frequency in normalized units and higher low frequency/high frequency ratio. Correlations were observed between clinical anxiety scores and time and frequency domains of heart rate variability. These results add to the growing body of literature that pathological anxiety in a clinical group of children and adolescents impact on sleep process and heart rate regulation during sleep. Overall findings add to the growing body of recent clinical literature, a sleep alteration description of a clinical sample of children and adolescents. From the three studies of this thesis, results showed that circadian heart rate pattern is altered, that sleep architecture is altered, and that the time and frequency domain of nocturnal heart rate variability is altered in a clinical group of children and adolescents with pathological anxiety.