Problème : Les stratégies d’exposition traditionnelle (in vivo et en imagination) habituellement utilisées pour traiter l’anxiété liée à la santé ne sont pas toujours utilisables avec les aînés en perte de mobilité ou ayant des troubles cognitifs. L’immersion en réalité virtuelle (RV) peut représenter une solution alternative, mais aucune étude n’a testé son utilité auprès de personnes âgées qui s’inquiètent à propos de leur santé. Objectif et hypothèses : Déterminer si une salle d’attente d’hôpital virtuelle génère de l'anxiété (mesurée par deux réactions physiologiques : rythme cardiaque et conductance cutanée) chez les personnes âgées souffrant d’anxiété sous-clinique liée à la santé. H1 : les participants anxieux (peu importe leur âge) auront des réactions physiologiques plus élevées (vs niveau de base ou T1) que les participants non anxieux durant l’immersion dans la salle d’attente. H2 : comparativement aux personnes âgées anxieuses, les jeunes anxieux auront des réactions physiologiques significativement plus importantes (vs T1) durant l’immersion dans la salle d’attente. Méthode : Les réactions physiologiques de quatre groupes (n = 30) de jeunes (18-35 ans) et de personnes âgées (65 ans et plus) avec ou sans anxiété sous-clinique liée à la santé ont été comparées avant (T1) et durant (T3) une séance d’immersion dans un salle d’attente virtuelle. Pour s'assurer que les réactions physiologiques n'étaient pas causées par le simple fait d’être exposé à un environnement virtuel, les participants ont été exposés à un environnement virtuel neutre (T2) entre ces deux temps de mesure. Des analyses multi-niveaux ont été effectuées pour tester les deux hypothèses. Résultats : Les participants anxieux ont vu leur rythme cardiaque augmenter de façon significativement plus importante (vs groupe non anxieux) pendant l’immersion (T2: β = 8.77, p=0.045; T3: β = 9.73, p=0.03), mais aucune différence significative entre les deux groupes n’a été observée sur la conductance cutanée (T2: β = 0.30, p = 0.70; T3: β = 0.47, p = 0.55). Par ailleurs, la fréquence cardiaque des participants anxieux n’a pas augmenté de façon significative entre le T2 (environnement neutre) et le T3 (salle d’attente) (β = -0.04, p = 0.97). Enfin, comparativement aux participants âgés anxieux, les jeunes participants anxieux n'ont pas connu d'augmentation significativement plus importante de leur fréquence cardiaque (T2: β = 1.92, p = 0.83; T3: β = -1.51, p = 0.87) et de leur conductance cutanée (T2: β = -0.65, p = 0.65; T3: β = -0.79, p = 0.58) durant l’immersion. Conclusion : La salle d’attente virtuelle ne fait pas plus physiologiquement réagir les personnes âgées qui s’inquiètent au sujet de leur santé que l’environnement virtuel neutre. Puisque cette étude pilote a été réalisée auprès de participants ayant des inquiétudes sous-cliniques au sujet de leur santé, d’autres recherches sont nécessaires afin de tester l’utilité de la salle d’attente virtuelle auprès de population clinique. / Problem: Traditional exposure strategies (in vivo and imaginal) commonly used to treat health anxiety are not always applicable to seniors with mobility loss or cognitive difficulties. Virtual reality (VR) immersion may be an alternative solution, but no studies have tested its usefulness with seniors who are concerned about their health. Objective and hypotheses: To determine whether a virtual hospital waiting room generates anxiety (measured by two physiological reactions: heart rate and skin conductance) in elderly people suffering from subclinical health anxiety. H1: Anxious participants (regardless of age) will have higher physiological reactions (vs. baseline or T1) than non-anxious participants during immersion in the waiting room. H2: Compared to anxious elderly individuals, anxious young people will have significantly greater physiological reactions (vs T1) during immersion in the waiting room. Method: The physiological reactions of four groups (n = 30) of young adults (18-35 years of age) and seniors (65 years of age and older) with or without subclinical health anxiety were compared before (T1) and during (T3) an immersion session in a virtual hospital waiting room. To ensure that physiological reactions were not caused simply by being exposed to a virtual environment, participants were exposed to a neutral virtual environment (T2) between these two measurement times. Multi-level analyses were carried out to test both hypotheses. Results: Anxious participants experienced a significantly higher increase in heart rate (vs. non-anxious group) during immersion (T2: β = 8.77, p=0.045; T3: β = 9.73, p=0.03), but no significant difference between the two groups was observed on the skin conductance measure (T2: β = 0.30, p = 0.70; T3: β = 0.47, p = 0.55). In addition, the heart rate of anxious participants did not increase significantly between T2 (neutral environment) and T3 (waiting room) (β = -0.04, p = 0.97). Finally, compared to anxious elderly participants, anxious young individuals did not experience a significantly greater increase in their heart rate (T2: β = 1.92, p = 0.83; T3: β = -1.51, p = 0.87) and skin conductance (T2: β = -0.65, p = 0.65; T3: β = -0.79, p = 0.58) during immersion. Conclusion: The virtual waiting room does not generate more physiological reactivity in older individuals with health concerns than the neutral virtual environment. Since this pilot study was conducted with participants with subclinical health anxiety, further research is needed to test the usefulness of the virtual waiting room with clinical populations.

Cette version du mémoire a été tronquée d'un élément protégé par le droit d'auteur, l'''Annexe 5a audio, K'viria de Riho''. Une version plus complète est disponible en ligne pour les membres de la communauté de l'Université de Montréal et peut aussi être consultée à la Bibliothèque de la Faculté de Musique de l'UdeM. / Ce mémoire porte sur la notion de fusion musicale à la multiplicité d'influences dans ma démarche en composition musicale. Je commencerai par définir le terme de fusion, les différents types de fusion musicale ainsi que leur relation à la tradition musicale d'un côté, et leur relation à une démarche contemporaine en composition musicale. Puis, j'analyserai quantité des styles et traditions qui forment la base de la littérature musicale dont je me sers dans la construction de mon langage personnel, autant du côté des démarches déjà existantes en fusion que du côtés des musiques relevant de traditions non-fusion. Celles qui m'ont le plus influencées sont la musique classique européenne et la musique classique du Moyen-Orient, puis, d'autres influences phares se trouvent dans les musiques classiques d'Inde, la musique vocale de Géorgie, la musique de gamelan Balinais, et dans le Hard Rock ainsi que le Rock Progressif. J'explorerai ensuite de manière plus concrète les modes musicaux, la mélodie et son enrichissement grâce à l'ornementation mélodique, et le rythme, dans lequel la métrique apparaît comme essentielle, et la polyrythmie comme toute aussi enrichissante. Ces trois paramètres – mode, mélodie et rythme - forment les trois grands piliers de mon langage musical. Je ferai des aller-retours entre l'apport des traditions, leur réinterprétation créative et l'expansion de leurs paramètres jusqu'à en dépasser les frontières, ce qui débouchera sur la possibilité et la volonté de la création d'un nouveau style musical en soi, qui dépasserait, peut-être, l'esthétique de la fusion. / This memoir discusses the concept of musical fusion with multiple influences in my compositional works. I will start by defining the term fusion, the different types of fusion as well as their relationship to musical tradition, on the one hand, and their relationship to a contemporary musical compositional endeavor. I will then analyse diverse musical styles and traditions that form the basis of the musical literature that I use in constructing my personal musical language, both in the branch of already existing fusion musics, and in the branch of non-fusion musics. The musics that most influenced me are european classical music and middle-eastern classical music, and then, other important ones include classical indian music, vocal georgian music, balinese gamelan music, Hard Rock and Progressive Rock. Afterwards I will explore in more concrete detail the musical modes, the melody and its complexification with the mechanisms of ornamentation, rhythm, within which time signatures appear to be an essential aspect, and polyrhythm to be it's important mechanism of complexification. These three parameters – mode, melody and rhythm – form the three great pillars of my musical language. I will go back-and-forth between the intakes from tradition, their creative reinterpretation and the expansion of their parameters, until we reach a point where we go beyond their frontier, at which point we will envision the possibility and the will to create a new musical style in itself, which, perhaps, goes beyond the esthetic of fusion.

Le sommeil est un comportement qui occupe un tiers de notre vie. L'horaire, la durée, et la qualité du sommeil sont contrôlés par deux processus principaux : la régulation homéostatique du sommeil et l’horloge qui synchronise les rythmes circadiens internes. EPHA4 est une molécule d'adhésion cellulaire qui régule la neurotransmission et qui est exprimée dans des régions cérébrales impliquées dans la régulation circadienne et du sommeil. De manière intéressante, le gène EphA4 contient des éléments régulateurs des facteurs de transcription circadiens et les souris Clock mutantes voient leur expression d’EphA4 modifiée. De plus, les souris EphA4 knockout (KO) ont des rythmes circadiens d’activité locomotrice anormaux, moins de sommeil paradoxal dans la période de lumière, et une distribution des oscillations cérébrales du sommeil modifiée sur un cycle de 24 heures. Par conséquent, et étant donné que EPHA4 est crucial pour le neurodéveloppement, il convient d’explorer si les phénotypes du sommeil/circadiens observés chez les souris EphA4 KO proviennent d'effets sur le développement ou des rôles d'EPHA4 dans la fonction neuronale adulte. Par ailleurs, les mécanismes de régulation transcriptionnelle d'EphA4 sont encore méconnus. Dans cette thèse, nous avons émis les hypothèses que i) l'expression du gène EphA4 ou de leurs ligands Éphrines (Efns) est régulée de manière circadienne ; et ii) que le modulateur de l’activité d’EPHA4 rhynchophylline (RHY) modifie le sommeil chez les souris adultes d'une manière qui ressemble au phénotype EphA4 KO. L'étude I montre que les facteurs de transcription de l’horloge (CLOCK/NPAS2 et BMAL1) activent la transcription via les éléments de réponse à l'ADN «boîtes E» trouvées dans les promoteurs putatifs d'EphA4, EfnB2 et EfnA3 in vitro. Cependant, les protéines EPHA4 et EFNB2 n’ont pas montré une oscillation circadienne dans le cortex préfrontal et les noyaux suprachiasmatiques (horloge principale) de souris. Dans le projet II, l'effet de RHY sur le sommeil a été étudié chez des souris mâles et femelles avec des enregistrements electroencéphalographiques. Nos données ont démontré que RHY prolonge le sommeil à onde lente, mais les effets sur le sommeil paradoxal dépendent de l’heure d’injection. RHY modifie aussi les oscillations cérébrales pendant l’éveil et le sommeil. Tous ces effets sont notablement plus marqués chez les femelles, ce qui souligne l’importance d’étudier les deux sexes lors des essais pharmacologiques. La transcriptomique spatiale cérébrale révèle que RHY modifie des transcrits liés à des réponses d’inflammation dans tout le cerveau, mais qu'elle affecte l'expression génique des neuropeptides associés à la régulation du sommeil et hypophysaires particulièrement dans l’hypothalamus. En outre, RHY affecte l'expression des gènes de la transcription/traduction de manière diffèrent selon l’heure d’injection. La première publication met en évidence que la régulation transcriptionnelle d’EphA4 et des Efns pourraient expliquer quelques-uns des phénotypes observés chez les souris KO. La deuxième publication démontre que RHY induit le sommeil chez la souris et souligne l’importance de caractériser des mécanismes inexplorés sous-jacents aux composés naturels. Décrire la régulation moléculaire du sommeil peut apporter des éclairages utiles pour la chronopharmacologie. / Sleep is a behavior which occupies a third of our lifetime. The schedule, the duration and the quality of sleep are controlled by two main processes: the homeostatic sleep regulation and the clock that synchronizes the internal circadian rhythm. EPHA4 is a cell adhesion molecule regulating neurotransmission and is expressed in brain centers regulating sleep and circadian rhythms. Interestingly, the EphA4 gene contains regulatory elements for circadian transcription factors, and Clock mutant mice have altered EphA4 expression. Moreover, EphA4 knockout mice (KO) have abnormal circadian rhythms of locomotor activity, less paradoxical sleep in the light period and altered sleep brain oscillations across the 24 hours. Given that EPHA4 is crucial for development, it should be investigated whether the sleep/circadian phenotypes observed in EphA4 KO originate from developmental effects or from roles of EPHA4 in adult neuronal function. Moreover, very little is known about the transcriptional regulation of EPHA4. Thus, the hypotheses of this thesis were that i) the gene expression of EphA4 or that of its ligands Ephrins (Efns) is regulated in a circadian manner; and ii) that the modulator of EPHA4 activity rhynchophylline (RHY) modifies sleep in adult mice in manners that resemble the EphA4 KO phenotype. Project I demonstrates that the clock transcription factors (CLOCK/NPAS2 et BMAL1) activate transcription via the DNA regulatory elements “E-boxes” found in the putative promoters of EphA4, EfnB2 and EfnA3 in vitro. Nevertheless, EPHA4 and EFNB2 proteins did not show a circadian oscillation in the mouse prefrontal cortex and suprachiasmatic nuclei (master clock). In project II, the effect of RHY on sleep was studied in male and female mice with electroencephalographic recordings. RHY extends slow wave sleep and effects on paradoxical sleep depended on the time-of-injection. RHY also modified the brain oscillations during wakefulness and sleep. Importantly, all these effects were larger in females, which highlights the need to consider both sexes in pharmacological studies. Brain spatial transcriptomics reveals that RHY modifies transcripts linked to inflammatory responses throughout the brain, while it affects transcripts linked to sleep regulation and pituitary responses particularly in the hypothalamus. Moreover, RHY affected the expression of genes for transcription/translation differently depending on the time of injection. The first publication underscores that the transcriptional regulation of EphA4 and Efns may underly some of the phenotypes observed in the KO mice. The second publication demonstrates that RHY induces sleep in mice, that it modifies brain activity associated to cognitive processes and highlights the importance of characterizing unexplored mechanisms of natural compounds. Describing the molecular regulation of sleep may provide useful insights for chronopharmacology.

co-diplomation avec l'Université de Lille (France) / Introduction : La dexmédétomidine, un agoniste α-2 adrénergique, est de plus en plus utilisée pour la sédation et l’analgésie des nouveau-nés nécessitant un support ventilatoire grâce à son absence d’effet dépressif respiratoire. Cependant, elle impacte le système cardio-vasculaire via le système nerveux autonome et pourrait modifier la balance des systèmes sympathiques et parasympathiques (S/PS) et ainsi augmenter la survenue de bradycardie et d’hypotension. Objectifs : Cette étude a pour objectif de décrire l’utilisation de la dexmédétomidine et d’analyser l’impact de la perfusion continue sur le système cardio-vasculaire et sur la balance du système S/PS des nouveau-nés admis aux soins intensifs pédiatriques. Méthodes : Nous avons inclus les nouveau-nés (< 28 jours) qui ont reçu une perfusion de dexmédétomidine. Les données ont été collectées à partir d’une base de données haute résolution qui collecte prospectivement, outre les données du dossier clinique informatisé, toutes les données issues des moniteurs et des pousses-seringues. La balance S/PS a été estimée via l’analyse de la variabilité du rythme cardiaque (VRC) sur les électrocardiogrammes, extraits de la base de données, en calculant le rapport basses fréquences / hautes fréquences (LH/HF). Les concentrations plasmatiques (CP) de dexmédétomidine ont été simulées en utilisant un modèle pharmacocinétique de population développé dans une population similaire à la nôtre. Les variables ont été comparées sur différentes périodes au cours des 12 premières heures de perfusion à l'aide d'analyses ANOVA et la relation avec les variables pharmacocinétiques a été calculée par régression linéaire. Résultats : Vingt-trois nouveau-nés ont été inclus dans l’étude. Par rapport aux valeurs témoins, la fréquence cardiaque (FC) a diminué de 19±4 bpm (p=0,002) et la pression artérielle moyenne (PAM) a diminué de 8,6±2,5 mmHg (p=0,023) pendant les 12 premières heures de perfusion. La FC diminuait avec l’augmentation de la CP simulée (coefficient de régression de -8,6 [95% IC : -1,9 ; -6,3]). Le rapport LF/HF a montré une tendance à la diminution sans retrouver de différence statistiquement significative (p=0,077). Conclusion : La FC et la PAM semblent diminuées sous dexmédétomidine tout en restant dans des valeurs normales pour le nouveau-né. L’ampleur de la diminution de la FC semble reliée à l’augmentation des CP. De plus, la tendance de diminution de la balance S/PS suggère une réduction du contrôle sympathique chez le nouveau-né recevant la dexmédétomidine. Cependant, l’ensemble de ces résultats doit encore être confirmé par des études plus larges et prospectives. / Introduction: Dexmedetomidine, an adrenergic α-2 agonist, has been increasingly used for sedation and analgesia in neonates due to its lack of respiratory depressant effect. However, it impacts the cardiovascular system via the autonomic nervous system. It could modify the sympathetic/parasympathetic balance (S/PS balance) and result in an increased risk of bradycardia and hypotension. Objectives: This study aimed to describe the utilization of intravenous dexmedetomidine infusion and characterize its impact on the hemodynamics, including S/PS balance, in critically ill neonates. Methods: We retrospectively included neonates (<28 days) who received a dexmedetomidine infusion. Data were collected from a high-fidelity database that prospectively collects all data from the monitors, infusion pumps, and electronic medical records. The S/PS balance was assessed by analyzing heart rate variability from database electrocardiograms. This was done using the low/high frequency (LF/HF) ratio with frequency band adapted for neonatal population. Dexmedetomidine plasma concentrations (PC) were simulated using a published population pharmacokinetic model. The variables were compared at different times during the first 12 hours of infusion using ANOVA analyses and their association with pharmacokinetics variables was evaluated using linear regression. Results: A total of 23 neonates were included. When compared to baseline values, heart rate (HR) values decreased by 19±4 bpm (p=0.002), and mean arterial pressure (MAP) decreased by 8.6±2.5 mmHg (p=0.023) 12 hours following the initiation of infusion. HR decreased proportionally with increased simulated PC over 12 hours (regression coefficient: -8.6 [95% IC: -10.9 - 6.3]). The LF/HF ratio tended to decrease over the same period, although this was not statistically significant (p=0.077). Conclusion: In critically ill neonates, HR and MAP decreased on dexmedetomidine infusion but remained within normal neonatal values. The decrease in HR was associated with higher simulated PC. Moreover, the decreasing trend of S/PS balance suggest a reduction in sympathetic control in the neonate receiving dexmedetomidine. However, these results need to be confirmed with larger prospective studies.

Il existe une association étroite entre la santé cardiovasculaire et la santé cognitive au cours du vieillissement. Bien que la recherche dans le domaine de la santé cardiovasculaire soit vaste, le lien entre l'électrophysiologie cardiaque et la cognition est peu étudié. La présente thèse met en évidence les liens entre l'électrophysiologie cardiaque et la cognition en examinant la régulation autonomique chez les individus sains et des marqueurs de maladie chez les patients souffrant de fibrillation auriculaire (FA ; maladie du rythme cardiaque la plus prévalente). Les résultats présentés dans le chapitre 2 démontrent pour une première fois qu'un marqueur de repolarisation cardiaque, le QTcD, est lié aux performances cognitives (fonctions globales et exécutives) chez des personnes âgées sédentaires en bonne santé. Ces observations étaient plus évidentes chez les personnes présentant des valeurs élevées de QTcD, suggérant que des altérations plus importantes du rythme cardiaque pourraient avoir une association plus forte avec les performances cognitives. Les résultats présentés au chapitre 3 montrent que chez les patients souffrant de FA, une plus grande morbidité (mesurée par le sous-type de FA) serait associée à une performance cognitive plus faible (fonctions globales et exécutives). Cette même étude démontre que le volume de l'oreillette gauche agît comme facteur modérateur de l’association entre le sous-type de FA et la performance cognitive. Ceci suggère que plus l'arythmie est sévère, plus le déficit cognitif observé est important. Le chapitre 4 présente les résultats d'une étude pilote portant sur les changements dans les performances cognitives et l'oxygénation régionale du tissu cérébral chez les patients souffrant de FA qui subissent une cardioversion électrique (une procédure visant à rétablir du rythme sinusal). Les résultats de cette étude pilote montrent qu'un tel devis est effectivement réalisable et pourrait permettre de détecter des changements cognitifs dans cet échantillon. Bien que la modification de l'oxygénation du tissu cérébral en lien avec la cardioversion n’ait pas été démontrée pour le moment, des changements au niveau de la cognition ont été observé, ce qui pourrait être partiellement expliqué par la réduction des symptômes liés à la FA post-cardioversion. Parmi toutes les capacités cognitives, la flexibilité (mesurée par le Trail-Making Test) semble être plus sensible aux détériorations du rythme cardiaque, tant chez les individus sains que chez les patients souffrant de FA, dans toutes les études présentées. Les résultats sont discutés dans le contexte d'un continuum cœur-cerveau dans lequel les détériorations du cœur ou du cerveau peuvent avoir des impacts bidirectionnels et altérer davantage le fonctionnement de cet axe. Les orientations futures porteront sur les avantages potentiels de la prévention cognitive par l'exercice et la stimulation cognitive chez les personnes présentant des détériorations électrophysiologiques cardiaques. / There is a close association between cardiovascular and cognitive health in aging. While the cardiovascular health domain is vast, the link between cardiac electrophysiology and cognition is understudied. The present thesis will bring evidence linking cardiac electrophysiology and cognition by looking at autonomic regulation in healthy older individuals and disease markers in patients with atrial fibrillation (AF; most prevalent disease of heart rhythm). Chapter 2 shows for the first time that a cardiac repolarization marker, QTcD, is linked to cognitive performance (global and executive functions) in healthy sedentary older individuals. This relationship was more evident in individuals with elevated QTcD values suggesting that higher impairments in cardiac rhythm might have stronger association with cognitive performance. Results presented in Chapter 3 show that among patients with AF, higher disease burden (as measured by the subtype of AF) was associated with lower cognitive performance (global and executive functions). The study also found that the left atrial volume was a moderator of this association between AF subtype and cognitive performance. This shows that the more severe the condition is the higher the cognitive deficit observed. Chapter 4 shows the results of a pilot study investigating the changes in cognitive performance and regional cerebral tissue oxygenation in AF patients undergoing electrical cardioversion (a sinus rhythm restoration procedure). The pilot results show that such a study is indeed feasible and could detect cognitive changes in this sample. While the change in cerebral tissue oxygenation is unconclusive at this moment, the recorded change in cognition could partially be explained by the reduction in AF related symptoms. Among all cognitive abilities, switching (as measured with the Trail-Making Test) appears to be more sensitive to deteriorations in heart rhythm both in healthy individuals and patients with AF across all studies presented. The results are discussed in the context of a heart-brain continuum in which deteriorations from either the heart or the brain can have bidirectional impacts and further impair the functioning of this axis. Future directions will address the potential benefit of cognitive prevention through exercise and cognitive stimulation in older individuals with cardiac electrophysiological deteriorations.

Contexte et objectif : La pleine conscience et l’hypnose sont deux moyens non pharmacologiques de réduire la douleur. La combinaison de ces deux outils a montré des effets synergiques dans certains contextes cliniques, mais n’a pas encore était étudié dans un contexte de modulation de la douleur. L’objectif de ce travail est d'évaluer les réponses du système nerveux autonome (SNA) par ses manifestations physiologiques - variabilité du rythme cardiaque (VRC) et activité électrodermale (AED) ainsi que les réponses réflexes de retrait nociceptif (RIII), à des stimuli électriques nociceptifs en contexte hypnotique de pleine conscience et de dissociation chez des participants sains. Méthode : 48 individus (13 pilotes et 35 participants) ont été conviés à 2 sessions pour évaluer les prédispositions individuelles à l’hypnose (échelle SHSS) et la pleine conscience (questionnaire FFMQ) (session 1) puis pour l'expérience principale évaluant la modulation de la douleur (session 2). L'expérience principale comprenait 4 conditions expérimentales administrées chez tous les participants (devis intrasujet) : (1) contrôle passif de repos (baseline) (2) contrôle hypnotique avec suggestions neutres, (3) hypnose avec suggestions de dissociation, et (4) hypnose avec suggestions de pleine conscience. Chaque condition est subdivisée en 2 blocs pendant lesquels les suggestions verbales sont données (bloc 1), puis pendant l’administration des stimuli électriques nociceptifs (bloc 2)). Les données physiologiques ont été enregistrées en continu et la douleur perçue a été rapportée après chaque stimulus nociceptif. Des modèles linéaires mixtes multiniveaux et des tests de corrélation permettent respectivement d’évaluer les contrastes entre les conditions et évaluer les relations entre la modulation des réponses à la douleur et les prédispositions individuelles à l’hypnose et à la pleine conscience. Résultats : Nos résultats confirment que plusieurs indices de la VRC et de l’AED permettent de mesurer les réponses autonomes à la douleur (MeanNN, LFn, HFn, SCL, SCR : p<.001, SD1/SD2 : p<.005, RMSSS p<.05). Toutes les conditions hypnotiques ont permis de diminuer les scores de douleur (p<.05) et ont montré des différences de VRC (RMSSD, SD1 SD2 : p<.05) comparativement à la condition baseline. La condition de dissociation a permis la plus grande diminution des scores de douleurs ainsi que des réponses réflexes diminuées (p<.001). Les participants avec un score SHSS plus élevé ont montré une plus grande diminution du RIII durant les conditions hypnotiques (neutre : p<.05, dissociation et pleine conscience : p<.005). Discussion : Nos résultats fournissent des preuves supplémentaires en faveur de la capacité des suggestions hypnotiques à moduler l’activité physiologique. Les suggestions hypnotiques de dissociation et de pleine conscience ont montré un effet antinociceptif mesuré par les scores de douleur, par une réactivité autonome modifiée et par des réponses réflexes diminuées comparativement à la condition baseline. Toutefois, les réponses autonomes à la douleur et le RIII n’ont pas été significativement différentes entre les conditions hypnotiques. Les personnes hautement susceptibles à l’hypnose pourraient bénéficier d’un effet antinociceptif plus important lors d’interventions hypnoanalgésiques. / Background and objectives: Mindfulness and hypnosis are two non-pharmacological means of reducing pain. The combination of these tools has shown synergistic effects in certain clinical contexts but has not yet been studied in the context of pain modulation. The aim of the present study was to evaluate autonomic nervous system (ANS) responses through physiological manifestations - heart rate variability (HRV) and electrodermal activity (EDA) - as well as nociceptive withdrawal reflex responses (RIII), to nociceptive electrical stimuli in a hypnotic context of mindfulness and dissociation in healthy participants. Method: 48 individuals (13 pilots and 35 participants) were invited to 2 sessions to assess individual predispositions to hypnosis (SHSS scale) and mindfulness (FFMQ questionnaire) (session 1) and then for the main experiment assessing pain modulation (session 2). The main experiment comprised 4 experimental conditions administered to all participants (within-subjects design): (1) passive resting control (baseline) (2) hypnotic control with neutral suggestions, (3) hypnosis with dissociation suggestions, and (4) hypnosis with mindfulness suggestions. Each condition was subdivided into 2 blocks during which verbal suggestions were given (block 1), then during the administration of nociceptive electrical stimuli (block 2)). Physiological data were recorded continuously, and perceived pain was reported after each nociceptive stimulus. Multilevel linear mixed models and correlation tests were respectively used to assess contrasts between conditions, and to evaluate relationships between modulation of pain responses and individual predispositions to hypnosis and mindfulness. Results: Our results confirm that several HRV and EDA indices measure autonomic responses to pain (MeanNN, LFn, HFn, SCL, SCR: p<.001, SD1/SD2: p<.005, RMSSS p<.05). All hypnotic conditions decreased pain scores (p<.05) and showed differences in HRV (RMSSD, SD1 SD2: p<.05) compared with the baseline condition. The dissociation condition resulted in the greatest decrease in pain scores as well as diminished reflex responses (p<.001). Participants with a higher SHSS score showed a greater decrease in RIII during the hypnotic conditions (neutral: p<.05, dissociation and mindfulness: p<.005). Discussion: Our results provide further evidence in favor of the ability of hypnotic suggestions to modulate physiological activity. Hypnotic dissociation and mindfulness suggestions showed an antinociceptive effect measured by pain scores, altered autonomic reactivity, and decreased reflex responses compared to the baseline condition. However, autonomic pain responses and RIII were not significantly different between hypnotic conditions. People who are highly susceptible to hypnosis may benefit from a greater antinociceptive effect during hypnoanalgesic interventions.

Les fichiers sons qui accompagne mon document sont au format midi. Le programme que nous avons développés pour ce travail est en language Python. / Les réseaux de neurones à réservoir, dont le principe est de combiner un vaste réseau de neurones fixes avec un apprenant ne possédant aucune forme de mémoire, ont récemment connu un gain en popularité dans les communautés d’apprentissage machine, de traitement du signal et des neurosciences computationelles. Ces réseaux qui peuvent être classés en deux catégories : 1. les réseaux à états échoïques (ESN)[29] dont les activations des neurones sont des réels 2. les machines à états liquides (LSM)[43] dont les neurones possèdent des potentiels d’actions, ont été appliqués à différentes tâches [11][64][49][45][38] dont la génération de séquences mélodiques [30]. Dans le cadre de la présente recherche, nous proposons deux nouveaux modèles à base de réseaux de neurones à réservoir. Le premier est un modèle pour la reconnaissance de rythmes utilisant deux niveaux d’apprentissage, et avec lequel nous avons été en mesure d’obtenir des résultats satisfaisants tant au niveau de la reconnaissance que de la résistance au bruit. Le second modèle sert à l’apprentissage et à la génération de séquences périodiques. Ce modèle diffère du modèle génératif classique utilisé avec les ESN à la fois au niveau de ses entrées, puisqu’il possède une Horloge, ainsi qu’au niveau de l’algorithme d’apprentissage, puisqu’il utilise un algorithme que nous avons spécialement développé pour cette tache et qui se nomme "Orbite". La combinaison de ces deux éléments, nous a permis d’obtenir de bons résultats, pour la génération, le sur-apprentissage et l’extraction de données. Nous pensons également que ce modèle ouvre une fenêtre intéressante vers la réalisation d’un orchestre entièrement virtuel et nous proposons deux architectures possibles que pourrait avoir cet orchestre. Dans la dernière partie de ce travail nous présentons les outils que nous avons développés pour faciliter notre travail de recherche. / Reservoir computing, the combination of a recurrent neural network and one or more memoryless readout units, has seen recent growth in popularity in and machine learning, signal processing and computational neurosciences. Reservoir-based methods have been successfully applied to a wide range of time series problems [11][64][49][45][38] including music [30], and usually can be found in two flavours: Echo States Networks(ESN)[29], where the reservoir is composed of mean rates neurons, and Liquid Sates Machines (LSM),[43] where the reservoir is composed of spiking neurons. In this work, we propose two new models based upon the ESN architecture. The first one is a model for rhythm recognition that uses two levels of learning and with which we have been able to get satisfying results on both recognition and noise resistance. The second one is a model for learning and generating periodic sequences, with this model we introduced a new architecture for generative models based upon ESNs where the reservoir receives inputs from a clock, as well as a new learning algorithm that we called "Orbite". By combining these two elements within our model, we were able to get good results on generation, over-fitting and data extraction. We also believe that a combination of several instances of our model can serve as a basis for the elaboration of an entirely virtual orchestra, and we propose two architectures that this orchestra may have. In the last part of this work, we briefly present the tools that we have developed during our research.

Les habitudes de consommation de substances psychoactives, le stress, l’obésité et les traits cardiovasculaires associés seraient en partie reliés aux mêmes facteurs génétiques. Afin d’explorer cette hypothèse, nous avons effectué, chez 119 familles multi-générationnelles québécoises de la région du Saguenay-Lac-St-Jean, des études d’association et de liaison pangénomiques pour les composantes génétiques : de la consommation usuelle d’alcool, de tabac et de café, de la réponse au stress physique et psychologique, des traits anthropométriques reliés à l’obésité, ainsi que des mesures du rythme cardiaque (RC) et de la pression artérielle (PA). 58000 SNPs et 437 marqueurs microsatellites ont été utilisés et l’annotation fonctionnelle des gènes candidats identifiés a ensuite été réalisée. Nous avons détecté des corrélations phénotypiques significatives entre les substances psychoactives, le stress, l’obésité et les traits hémodynamiques. Par exemple, les consommateurs d’alcool et de tabac ont montré un RC significativement diminué en réponse au stress psychologique. De plus, les consommateurs de tabac avaient des PA plus basses que les non-consommateurs. Aussi, les hypertendus présentaient des RC et PA systoliques accrus en réponse au stress psychologique et un indice de masse corporelle (IMC) élevé, comparativement aux normotendus. D’autre part, l’utilisation de tabac augmenterait les taux corporels d’épinéphrine, et des niveaux élevés d’épinéphrine ont été associés à des IMC diminués. Ainsi, en accord avec les corrélations inter-phénotypiques, nous avons identifié plusieurs gènes associés/liés à la consommation de substances psychoactives, à la réponse au stress physique et psychologique, aux traits reliés à l’obésité et aux traits hémodynamiques incluant CAMK4, CNTN4, DLG2, DAG1, FHIT, GRID2, ITPR2, NOVA1, NRG3 et PRKCE. Ces gènes codent pour des protéines constituant un réseau d’interactions, impliquées dans la plasticité synaptique, et hautement exprimées dans le cerveau et ses tissus associés. De plus, l’analyse des sentiers de signalisation pour les gènes identifiés (P = 0,03) a révélé une induction de mécanismes de Potentialisation à Long Terme. Les variations des traits étudiés seraient en grande partie liées au sexe et au statut d’hypertension. Pour la consommation de tabac, nous avons noté que le degré et le sens des corrélations avec l’obésité, les traits hémodynamiques et le stress sont spécifiques au sexe et à la pression artérielle. Par exemple, si des variations ont été détectées entre les hommes fumeurs et non-fumeurs (anciens et jamais), aucune différence n’a été observée chez les femmes. Nous avons aussi identifié de nombreux traits reliés à l’obésité dont la corrélation avec la consommation de tabac apparaît essentiellement plus liée à des facteurs génétiques qu’au fait de fumer en lui-même. Pour le sexe et l’hypertension, des différences dans l’héritabilité de nombreux traits ont également été observées. En effet, des analyses génétiques sur des sous-groupes spécifiques ont révélé des gènes additionnels partageant des fonctions synaptiques : CAMK4, CNTN5, DNM3, KCNAB1 (spécifique à l’hypertension), CNTN4, DNM3, FHIT, ITPR1 and NRXN3 (spécifique au sexe). Ces gènes codent pour des protéines interagissant avec les protéines de gènes détectés dans l’analyse générale. De plus, pour les gènes des sous-groupes, les résultats des analyses des sentiers de signalisation et des profils d’expression des gènes ont montré des caractéristiques similaires à celles de l’analyse générale. La convergence substantielle entre les déterminants génétiques des substances psychoactives, du stress, de l’obésité et des traits hémodynamiques soutiennent la notion selon laquelle les variations génétiques des voies de plasticité synaptique constitueraient une interface commune avec les différences génétiques liées au sexe et à l’hypertension. Nous pensons, également, que la plasticité synaptique interviendrait dans de nombreux phénotypes complexes influencés par le mode de vie. En définitive, ces résultats indiquent que des approches basées sur des sous-groupes et des réseaux amélioreraient la compréhension de la nature polygénique des phénotypes complexes, et des processus moléculaires communs qui les définissent. / Links among substance use, obesity, stress and related cardiovascular outcomes may be in part due to shared genetic factors. To investigate this hypothesis, we performed genome-wide linkage and association scans for genetic components of habitual alcohol, tobacco and coffee use, response to mental and physical stress, obesity related anthropometric traits and heart rate (HR) and blood pressure (BP) measurements in 119 multigenerational French Canadian families from founder population of Saguenay-Lac-St-Jean region using 58000 SNPs and 437 microsatellite markers and followed with functional annotation on resulted genes. We found significant phenotypic correlations among substance use, obesity, stress and hemodynamic traits. For instance, alcohol and tobacco users had attenuated HR response to mental stress; moreover, tobacco users had lower BP compared to non users; Hypertensives had stronger HR and systolic blood pressure (SBP) response to mental stress and higher body mass index (BMI), compared to normotensives; Use of tobacco seemed to increase the epinephrine level in body and higher epinephrine level was correlated with lower BMI. Consistent with phenotypic relatedness, we found numerous shared genes associated / linked to substance use, obesity-related traits, response to mental and physical stress and hemodynamic traits including CAMK4, CNTN4, DLG2, DAG1, FHIT, GRID2, ITPR2, NOVA1, NRG3 and PRKCE forming protein interaction network, involved in synaptic plasticity and highly expressed in brain related tissues; moreover, pathway analysis on identified genes pointed (P = 0.03) to Long-Term Potentiation pathway. Large portions of variation of studied traits were explained by sex and hypertension status, focusing on tobacco use we noted that degree and the direction of correlations of obesity, hemodynamic and stress related traits with tobacco use vary according to sex and hypertension status; for instance, while in males, current tobacco users were slender compared to never or former tobacco users, there were no such differences in females; moreover, we found several obesity related traits that their correlations with smoking behavior seemingly root in genetic factors rather than smoking effect itself. Sex- and hypertension differences in heritabilities of many of these traits were also observed; meanwhile, specific subgroup genetic analyses uncovered additional shared synaptic genes among these traits including CAMK4, CNTN5, DNM3, KCNAB1 (Hypertension-specific), CNTN4, DNM3, FHIT, ITPR1 and NRXN3 (Sex-specific) having protein interactions with genes driven from general analysis; moreover, the results of pathway analysis and reported gene expression profiles of resulted genes from subgroup analyses revealed similar characteristics to those from general analysis. The substantial overlap among genomic determinants of substance use, stress, obesity and hemodynamic traits supports the notion that the genetic variations in pathways of synaptic plasticity may be a common interface behind them as well as observed sex and hypertension genetic differences, we also think synaptic plasticity may underlie many complex phenotypes in which life style is a contributing factor; moreover, our findings indicate considering subgroup and network-based approaches enhance understanding of polygenic nature of complex phenotypes as well as shared molecular underpinnings among them.

Cette étude introduit un nouvel outil d’évaluation des troubles liés à la perception et la mémoire de la musique pour les enfants âgés entre six et huit ans. La batterie d’évaluation proposée est une adaptation de la batterie de Montréal de l'évaluation de l’amusie (MBEA) afin qu’elle puisse être utilisée chez les enfants, et ce, peu importe leur langue maternelle et leur culture. Dans l'expérience 1, la batterie, qui évalue les composantes musicales suivantes : la tonalité, le contour, l’intervalle, le rythme ainsi que la mémoire incidente, a été administrée auprès de 258 enfants à Montréal et 91 à Pékin. Dans l'expérience 2, une version abrégée de la batterie a été administrée à 86 enfants à Montréal. Les deux versions ont démontré une sensibilité aux différences individuelles et à la formation musicale. Il ne semble pas y avoir une influence de l'apprentissage de la lecture et de l’écriture sur les performances, mais plutôt un effet de la culture. Effectivement, les enfants qui ont comme langue maternelle le Mandarin (une langue tonale) ont obtenu de meilleurs résultats aux tâches de discrimination liées à la composante mélodique en comparaison à leurs homologues canadiens. Pour les deux groupes d’enfants, ceux qui ont été identifiés comme potentiellement amusiques ont principalement, mais pas exclusivement, des difficultés à percevoir de fines variations de hauteurs. Le caractère prédominant du déficit lié au traitement mélodique est moins distinctif avec la version abrégée. Par ailleurs, les résultats suggèrent différentes trajectoires de développement pour le traitement de la mélodie, du rythme et de la mémoire. De ce fait, la version de la MBEA adaptée à l’enfant, renommée la batterie de Montréal d'évaluation du potentiel musical (MBEMP), est un nouvel outil qui permet d’identifier les troubles liés au traitement musical chez les enfants tout en permettant d'examiner le développement typique et atypique des habiletés musicales et leur relation présumée à d'autres fonctions cognitives. / The present study introduces a novel tool for the comprehensive assessment of musical disorders and potential in 6- to 8-year-old children. The tool is an adaptation of the Montreal Battery of Evaluation of Amusia (MBEA) for use with children from a range of language and cultural backgrounds. In Experiment 1, the battery, comprising tests of memory and of scale, contour, interval and rhythm discrimination, was administered to 258 children in Montreal and 91 in Bejing. In Experiment 2, an abbreviated version of the battery was administered to 86 Montreal children. Both versions were sensitive to individual differences and to musical education. There was little apparent influence of literacy, but there was an effect of culture. Children who spoke Mandarin (a tone language) showed enhanced melodic pitch discrimination relative to their Canadian counterparts, who mostly spoke French (a non-tone language). In both cultures, children designated as amusic were impaired primarily but not exclusively in musical pitch processing. The results also suggest distinctive developmental trajectories for melody, rhythm and memory processing. Thus, the child version of the MBEA, which should be renamed the Montreal Battery of Evaluation of Musical Potential (MBEMP), provides a means of identifying musical disorders in childhood as well as a means of examining the typical and atypical developmental course of musical abilities and their putative relation to other cognitive functions.

La reconnaissance d’objets est une tâche complexe au cours de laquelle le cerveau doit assembler de manière cohérente tous les éléments d’un objet accessible à l’œil afin de le reconnaître. La construction d’une représentation corticale de l’objet se fait selon un processus appelé « bottom-up », impliquant notamment les régions occipitales et temporales. Un mécanisme « top-down » au niveau des régions pariétales et frontales, facilite la reconnaissance en suggérant des identités potentielles de l’objet à reconnaître. Cependant, le mode de fonctionnement de ces mécanismes est peu connu. Plusieurs études ont démontré une activité gamma induite au moment de la perception cohérente de stimuli, lui conférant ainsi un rôle important dans la reconnaissance d’objets. Cependant, ces études ont utilisé des techniques d’enregistrement peu précises ainsi que des stimuli répétitifs. La première étude de cette thèse vise à décrire la dynamique spatio-temporelle de l’activité gamma induite à l’aide de l’électroencéphalographie intracrânienne, une technique qui possède des résolutions spatiales et temporelles des plus précises. Une tâche d’images fragmentées a été conçue dans le but de décrire l’activité gamma induite selon différents niveaux de reconnaissance, tout en évitant la répétition de stimuli déjà reconnus. Afin de mieux circonscrire les mécanismes « top-down », la tâche a été répétée après un délai de 24 heures. Les résultats démontrent une puissante activité gamma induite au moment de la reconnaissance dans les régions « bottom-up ». Quant aux mécanismes « top-down », l’activité était plus importante aux régions occipitopariétales. Après 24 heures, l’activité était davantage puissante aux régions frontales, suggérant une adaptation des procédés « top-down » selon les demandes de la tâche. Très peu d’études se sont intéressées au rythme alpha dans la reconnaissance d’objets, malgré qu’il soit bien reconnu pour son rôle dans l’attention, la mémoire et la communication des régions neuronales distantes. La seconde étude de cette thèse vise donc à décrire plus précisément l’implication du rythme alpha dans la reconnaissance d’objets en utilisant les techniques et tâches identiques à la première étude. Les analyses révèlent une puissante activité alpha se propageant des régions postérieures aux régions antérieures, non spécifique à la reconnaissance. Une synchronisation de la phase de l’alpha était, quant à elle, observable qu’au moment de la reconnaissance. Après 24 heures, un patron similaire était observable, mais l’amplitude de l’activité augmentait au niveau frontal et les synchronies de la phase étaient davantage distribuées. Le rythme alpha semble donc refléter des processus attentionnels et communicationnels dans la reconnaissance d’objets. En conclusion, cette thèse a permis de décrire avec précision la dynamique spatio-temporelle de l’activité gamma induite et du rythme alpha ainsi que d’en apprendre davantage sur les rôles potentiels que ces deux rythmes occupent dans la reconnaissance d’objets. / Recognizing objects is a complex task requiring the brain to assemble visual information in such a way that coherent perception can happen. Building a visual cerebral representation is done through a bottom-up process, involving mainly occipital and temporal areas. A top-down mechanism from parietal and frontal areas, is thought to facilitate recognition by taking into account expectations and generating possible candidates. However, the precise mechanisms by which all these processes are done are still unclear. Studies investigating induced gamma response were able to link this activity to coherent perception of objects, suggesting a significant role of this activity in object recognition. However, these studies used imprecise recording techniques and stimuli repetition. The first study of this thesis aimed at describing with more precision the induced gamma activity using intracranial encephalography and a fragmented images paradigm in which only new stimuli are presented. Moreover, the task was presented again 24 hours later to circumscribe top-down mechanisms. Results show that the induced gamma activity is highest at recognition in regions involved in bottom-up processes. Top-down mechanism involved occipito-parietal areas when images were presented for the first time. When images were presented again 24 hours later, frontal areas mediated top-down facilitation, suggesting that top-down mechanisms vary according to task demand. Alpha rhythm has been less clearly related to visual perception, but is nevertheless well known to be involved in attention, memory and long-distance brain communication. The second study of this thesis investigated the role of alpha rhythm in object recognition, using the same technique and task as in the first study. Time-frequency analysis revealed a strong alpha activity unspecific to recognition, which was propagating from posterior to anterior regions. Phase coherence analysis, however, showed significant phase synchronisation specific to recognition. A similar pattern of alpha activity was found 24 hours later. However, the activity was stronger in frontal regions and the phase synchronisation was more distributed. Alpha rhythm is thus thought to be involved in attentional and communicational mechanisms of object recognition. In conclusion, this thesis was able to describe the precise spatio-temporal dynamics of induced gamma and alpha activity and suggest potential roles of these rhythms in response to object recognition.