L'objectif de ce mémoire de maîtrise est de présenter les résultats d’une étude effectuée sur 97 étudiants âgés de 19 à 21 ans qui occupent un emploi rémunéré en cours d’année scolaire afin d'évaluer la relation entre le chronotype, l'exposition à la lumière, la fatigue reliée au travail et les problèmes de sommeil. La problématique de recherche découle des préoccupations relatives au fait que les jeunes sont de plus en plus nombreux à cumuler études et travail et qu’un grand nombre doit rogner dans les heures de sommeil pour pouvoir remplir l’ensemble de leurs obligations. Or, la deuxième décennie de la vie est une période de changements importants dans la régulation du sommeil et des rythmes circadiens. On observe dès le début de la puberté une propension à se coucher et à se lever de plus en plus tard, même si les besoins de sommeil demeurent inchangés. Ces changements sont dus à des facteurs physiologiques et sociaux et peuvent mener à l'accumulation d’une dette de sommeil prédisposant le jeune à de la somnolence diurne et à de la fatigue excessive. Il est donc permis de penser que l’intensification du cumul études-travail augmente le risque de présenter une dette de sommeil et, par le fait même, de présenter des symptômes associés à la privation de sommeil. Dans cette étude, le chronotype (ou « préférence circadienne ») est évalué comme facteur d’influence sur les problèmes de sommeil des étudiants travailleurs. De fait, plusieurs publications soulignent que les étudiants, majoritairement des chronotypes du soir (donc ayant une préférence circadienne plus tardive), ont plus de problèmes de sommeil et de fonctionnement pendant la journée (somnolence, fatigue, etc.) que les autres étudiants. Le niveau d’exposition des sujets à la lumière environnementale est également évalué; la lumière est en effet le facteur exogène le plus influent sur la fluctuation et l’entraînement des rythmes circadiens. En résumé, nos résultats suggèrent que les jeunes adultes sont en privation de sommeil lorsqu’ils cumulent études et emploi. Parallèlement, les résultats indiquent que le fait d’être un chronotype du soir, pour un jeune étudiant travailleur, est lié à une qualité de sommeil moindre, à un niveau de fatigue chronique reliée au travail plus élevé et à des patrons d’exposition à la lumière moins des autres chronotypes, notamment une plus faible exposition à la lumière durant le matin et l’après-midi. / The objective of this master thesis was to evaluate the relationship between chronotype, exposure to light, work-related fatigue and sleep problems in 97 young adults aged 19-21 years who combine their studies with participation in paid work. The research question is based on the fact that several students combine school and work and that many of them report cutting on sleep in order to complete their daily tasks and activities efficiently. Also, the transition to adulthood brings significant changes in sleep patterns and circadian rhythms. Although sleep needs reportedly remain unchanged throughout adolescence, the onset of puberty is characterized by a propensity to delay wake times and bed times. These changes are caused by biological and social processes and can lead to the build-up of a sleep debt and, consequently, sleepiness and fatigue. One may thus advance that an intensification of school and work activities for this population may increase this sleep debt and concomitant symptoms of sleep deprivation. In this study, the chronotype (or "circadian preference") is evaluated as a factor that can influence sleep problems of student workers. Several publications have highlighted that students who have evening chronotype (or having a later circadian preference) have more problems related to sleep and daytime functioning than other students. It is therefore relevant to assess chronotype in student workers for its potential protective or deleterious effect on sleep and fatigue. The level of environmental light exposure was also evaluated, since light is the most important exogenous synchronizer of the circadian system. In summary, the results of this study underline that young adults are likely to exhibit a significant sleep debt when they work while studying. Furthermore, the results indicate that student workers with an evening chronotype is associated with lower sleep quality, higher level of work-related chronic fatigue and distinct patterns of light exposure such as lower light exposure during the morning and the afternoon.

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

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

La perception explicite du temps écoulé (la durée, l'ordre temporel¿) et les jugements implicites des dynamiques de notre environnement (percevoir le mouvement, la parole) nécessitent l'extraction des relations temporelles entre événements sensoriels. Alors que le temps physique est communément évalué en rapport à un référentiel externe (celui de l'horloge), le cerveau lui n'a pas accès à ce référentiel. Dans cette thèse, nous émettons l'hypothèse que le cerveau génère son propre référentiel temporel à partir des dynamiques neurales. Combinant la magnétoencéphalographie (MEG) aux données psychophysiques, les présents travaux suggèrent que les oscillations corticales sont impliquées dans l'encodage du temps perçu. Une première étude montre que la phase des oscillations corticales basse-fréquences peut encoder l'ordre temporel perçu entre événements sensoriels s'il y a entrainement neural, i.e. si l'activité cérébrale suit les régularités temporelles de la stimulation. L'implication des oscillations cérébrales en l'absence d'entrainement est testée dans une seconde expérience. Les résultats d'une troisième expérience suggèrent que l'entrainement neural n'a d'influence sur le traitement temporel des informations multisensorielles qu'à basse fréquence (1-2 Hz). Un dernier chapitre aborde le rôle de l'entrainement neural dans l'encodage des dynamiques du signal acoustique pour la perception de la parole. En conclusion, cette thèse suggère que le cerveau est capable de suivre la structure temporelle du monde extérieur, et que cet ajustement permet la construction d'un référentiel temporel interne pour la perception explicite et implicite du temps. / The timing of sensory events is a crucial perceptual feature, which affects both explicit judgments of time (e.g. duration, temporal order) and implicit temporal perception (e.g. movement, speech). Yet, while the relative external timing between events is commonly evaluated with a clock in physics, the brain does not have access to this external reference. In this dissertation, we tested the hypothesis that the brain should recover the temporal information of the environment from its own dynamics. Using magnetoencephalography (MEG) combined with psychophysics, the experimental work suggests the involvement of cortical oscillations in the encoding of timing for perception. In the first part of this dissertation, we established that the phase of low-frequency cortical oscillations could encode the explicit timing of events in the context of entrainment, i.e. if neural activity follows the temporal regularities of the stimulation. The implications of brain oscillations for the encoding of timing in the absence of external temporal regularities were investigated in a second experiment. Results from a third experiment suggest that entrainment does only influence audiovisual temporal processing when bound to low-frequency dynamics in the delta range (1-2 Hz). In the last part of the dissertation, we tested whether oscillations in sensory cortex could also ‘tag’ the timing of acoustical features for speech perception. Overall, this thesis provides evidence that the brain is able to tune its timing to match the temporal structure of the environment, and that such tuning may be crucial to build up internal temporal reference frames for explicit and implicit timing perception.

Thèse doctorat : Neurosciences : Strasbourg 1 : 2006. Thèse doctorat : Neurosciences : Copenhagen - Danemark : 2006. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 61 p.

Le sommeil est essentiel pour la consolidation de notre mémoire. Chez l'homme comme chez le rongeur, il est composé de sommeil paradoxal (REM), et de non-REM caractérisé par des oscillations delta (1-4Hz), spindles (8-14Hz) et ripples (150-200Hz), impliquées dans cette consolidation. Les mécanismes fins sous-tendant l'effet bénéfique du sommeil sur la mémoire ont été le plus clairement établis pour la mémoire spatiale chez le rongeur, qui dépend de l'hippocampe. Cette structure contient des cellules de lieu: des neurones dont l'activité est directement corrélée à la position de l'animal. Durant le sommeil, l'activité des cellules de lieu est rejouée au moment des ripples, comme si la trace mnésique se répétait pour consolider l'apprentissage. Par une interface cerveau-machine, nous avons associé les réactivations spontanées d'une cellule de lieu à une stimulation de récompense. Au réveil, la souris se rendait directement dans le lieu associé, prouvant que les cellules de lieu détiennent la même information spatiale durant la navigation et le sommeil. De plus, ce résultat montre le rôle causal des cellules de lieu dans la navigation, et valide la possibilité de créer une mémoire complexe durant le sommeil.Enfin, pour favoriser la transposition à l'homme des résultats sur la consolidation mnésique chez le rongeur, nous avons développé une méthode de différenciation des sous-stades de non-REM chez la souris dont les propriétés sont semblables à l'homme. Cette méthode a permis la description fine des processus de régulation du sommeil et des oscillations cérébrales associées ; le rôle du rythme respiratoire et du bulbe olfactif dans cette régulation étant également discuté. / Sleep is crucial for memory consolidation. In humans as in rodents, sleep is composed of a paradoxical phase (REM), and a non-REM phase, which is characterized by delta oscillations (1-4Hz), spindles (8-14Hz) and ripples (150-200Hz), all implicated in the consolidation process. The fine mechanisms underlying the beneficial effect of sleep in memory consolidation have been further detailed thanks to the model of rodent spatial memory, which depends on the hippocampus. This cerebral structure contains place cells, neurons whose activity is tightly correlated to the animal position. During sleep, place cells activity is replayed during ripples, as if the memory trace was repeated to consolidate spatial learning. Using a brain-machine interface, we triggered rewarding brain stimulation on the spontaneous reactivation of a given place cell during sleep. Upon awakening, the mouse went directly to the associated place field, showing that place cells still convey the same spatial information during sleep than during navigation. Moreover, this result shows the causal role of place cells in navigation, and confirms the feasibility of creating a complex new memory during sleep. At last, in order to facilitate translational research on sleep, we developed a scoring method which distinguishes different non-REM sleep phases as those observed in human sleep. Those substages revealed very similar characteristics to humans’ and this new method allowed the fine description of sleep regulation and associated brain rhythms; the role of respiratory rhythm and olfactory bulb in this regulation is also discussed.

Notre thèse présente une édition critique et une traduction française d’un commentaire anonyme du Kitab al-adwar de ?afi¯ al-Din al-Urmawi. Partant de ce nouvel élément, nous établissons un état des lieux et révisons l’étude des textes arabes dans la tradition d’al-Din al-Urmawi. Dans ce but, nous mettons face à face les deux ouvrages principaux de ?afi¯ al-Din al-Urmawi et nous observons l’apport de ses lecteurs et commentateurs. Nous introduisons ainsi une étude détaillée des différentes thématiques abordées ~ : la place de la musique comme science médiévale, le son et sa production, les divisions du monocorde, la théorie et la conception des intervalles, l’organisation des genres, cycles et modes, la théorie du rythme, et la théorie des mouvements mélodiques. / This dissertation presents a critical edition and a French translation of an anonymous commentary on ?afi¯ al-Din al-Urmawi's Kitab al-adwar. Based on this commentary, I establish an inventory and revise the study of Arabic texts written in the tradition of al-Urmawi. For this purpose, I examine both principal works of ?afi¯ al-Din al-Urmawi face to face and observe the contributions of his readers and reviewers. The dissertation thus presents a detailed study of various themes~: the place of music as a medieval science; sound and its production; the divisions of the monochord; the theory and design of intervals, genres, cycles and modes; the theory of rythm; and the theory of melodic movement.

Les mitochondries jouent un rôle primordial dans la survie et la mort cellulaire car elles gouvernent à la fois le métabolisme énergétique et les voies apoptotiques. Un dysfonctionnement mitochondrial dans les neurones peut donc conduire à la neurodégénérescence ou à une neuropathologie. Notre objectif a été d'étudier la régulation de la fonction mitochondriale, en particulier la bioénergétique, pour contribuer à l'amélioration des connaissances actuelles sur les mitochondries. Nos résultats montrent que: i) les neurostéroïdes améliorent la bioénergétique mitochondriale en stimulant la respiration cellulaire en condition normale; ii) les neurostéroïdes réduisent les déficits bioénergétiques observés dans la maladie d'Alzheimer; iii) l'horloge circadienne développe une régulation réciproque avec la bioénergétique et la dynamique mitochondriales. Les résultats de cette thèse ouvrent des perspectives intéressantes pour l'élaboration de stratégies régulatrices de l'homéostasie métabolique chez le sujet sain et chez le patient atteint d'une pathologie due à un dysfonctionnement mitochondrial et/ou une altération des rythmes biologiques. / Mitochondria play a paramount role in cell survival and death because they are orchestrating both energy metabolism and apoptotic pathways, while impaired mitochondrial function leads inevitably to disease, especially neurodegeneration. The purpose of the present thesis was therefore to deepen our understanding of the regulation of mitochondrial function, with a focus on mitochondrial bioenergetics and dynamics. Our key findings were that: i) neurosteroids represent promising molecules which are able to increase mitochondrial bioenergetics via enhancement of mitochondrial respiration in healthy condition; ii) neurosteroids are able to alleviate Alzheimer’s disease-related bioenergetic deficits; iii) the circadian clock is able to regulate mitochondrial bioenergetics and dynamics, and vice versa. Collectively, our results contribute to a better understanding of how mitochondria function, and could have multiple implications with regard to the regulation of metabolic homeostasis in health and disease states associated with mitochondrial impairments and/or circadian disruption.

Des perturbations de l’horloge circadienne imposées par nos modes de vie désynchronisés «24/7» peuvent être néfastes à long terme. Ces horloges contrôlent des rythmes biologiques avec une périodicité d’environ 24h et se synchronisent aux cycles journaliers de lumière-obscurité. Les perturbations de l’horloge peuvent influencer le vieillissement normal et celui de patients atteints de la maladie de Parkinson (MP). Ces patients présentent souvent des symptômes non moteurs incluant des troubles du sommeil et/ou des rythmes circadiens, qui se manifestent avant les déficits moteurs ou cognitifs. L’objectif de ce travail de thèse a été d’explorer l’impact des perturbations de l’horloge circadienne sur le déclin fonctionnel lié à l’âge au cours du vieillissement normal et dans des modèles de MP chez la drosophile. Les résultats obtenus confirment l’impact négatif de l’arythmie circadienne sur la longévité, et révèlent que l’inactivation du gène d’horloge Clock (Clk) augmente le niveau de stress oxydatif dans le cerveau et accélère le déclin des capacités locomotrices au cours du vieillissement. Ce dernier effet a pu être relié à une fonction de Clk dans les neurones d’horloge qui contrôlent les rythmes d’activité-repos en obscurité constante, et leurs connections à un groupe spécifique de neurones dopaminergiques. Nous avons aussi observé que des décalages horaires chroniques mènent également à une accélération du déclin locomoteur lié à l’âge, qui peut être sauvée en adaptant les rythmes lumière-obscurité à la période endogène des drosophiles. Enfin, notre travail souligne l’impact négatif de l’arythmie circadienne sur le déclin locomoteur lié à l’âge dans un modèle de MP. / Long-term disruption of circadian clocks, as occurs often in our "24/7 societies", can be detrimental. These clocks control self-sustained biological rhythms with ~24h periodicity and synchronize to the daily light-dark cycle. Clock disruption may impact normal brain aging as well as Parkinson disease (PD) pathogenesis: PD patients frequently exhibit non-motor symptoms including sleep and/or circadian rhythm disruptions that occur before motor or cognitive deficits, and decrease quality of life. The objective of this PhD work was thus to explore the impacts of circadian disruptions on age-related functional decline, both during normal aging and in a fly model of PD-like conditions using well established Drosophila models. Our results confirmed the negative impact of circadian arrhythmia on longevity and revealed that inactivation of a specific circadian gene, Clock (Clk), increases brain oxidative stress levels and accelerates locomotor decline during aging. The latter effect could be associated with Clk function in the clock neurons that drive circadian rest-activity rhythms in constant darkness, and their connections with a specific cluster of dopaminergic neurons. We also observed that chronic jet lag led to an accelerated age-related locomotor decline that could be rescued by adapting the light-dark to the flies’ endogenous period. Finally, our work demonstrated the negative impact of environmentally imposed circadian arrhythmia on age-related locomotor decline in a fly model of PD.

L’inadaptation des travailleurs aux horaires de nuit est très souvent la cause de nombreux accidents de travail, de diminution de la performance ou de dégradation de leur santé affectée par des pathologies principalement liées aux troubles des rythmes circadiens. Les conséquences socio-économiques sont énormes et cette problématique va encore s’étendre dans le futur avec les exigences et les nécessités du travail de nuit. L’absence de la lumière naturelle du jour et les caractéristiques spectrales impropres des lumières artificielles utilisées la nuit sont généralement responsables de cette inadaptation au travail de nuit. De nombreuses recherches scientifiques ont montré l’existence d’interactions entre lumière, oeil et horloge biologique. Puisque les ondes bleues et rouges, en particulier, joueraient un rôle déterminant dans l’accroissement et le maintien de la vigilance des travailleurs, le laboratoire de photobiologie de l’université Laval propose, dans le cadre de ses activités de recherche, une solution de contrôle de l’horloge biologique par une lumière artificielle spécifique dans le but de favoriser l’adaptabilité des travailleurs aux horaires de nuit. La solution préconisée consiste en un dispositif de transformation d’un signal électrique de faible puissance en signal photonique calibré, riche en bleu et légèrement dosé de rouge. Pour évaluer son efficacité, notamment sur l’état de vigilance, nous avons conçu et développé une méthodologie comprenant un banc d’essai et une expérience dans un espace multivariable capable de traduire les modifications générées sur les comportements psychophysiologiques. La concentration de la mélatonine1 est la mesure la plus privilégiée comme marqueur de phase circadienne et de la réponse de l’horloge biologique. Mais son utilisation est ardue, contraignante et son obtention est non instantanée. C’est pourquoi nous proposons aussi d’explorer, au moyen de la méthodologie développée, la variabilité du rythme cardiaque comme marqueur biologique des effets de la lumière. Le rythme cardiaque présente l’avantage d ’être facilement accessible, sa mesure est non invasive et sa réponse est presque immédiate à des phénomènes rapides comme la lumière. De plus, la relation établie entre température et vigilance pourrait être reflétée similairement avec les composantes très basses fréquences de la variabilité du rythme cardiaque, lesquelles caractérisent le phénomène de la thermorégulation. C’est dans cette perspective que nous chercherons à mettre en évidence, dans la variabilité du rythme cardiaque, un marqueur spécifique des effets d ’un signal photonique calibré. Nous introduirons aussi l’utilisation d’outils d’analyses spectrales que nous appliquerons sur des fenêtres temporelles glissantes d’une largeur contrôlée. La méthodologie arborée, avec la représentation spectrale de la variable du rythme cardiaque, a permis d ’identifier une sensibilité marquée, principalement des composantes de la thermorégulation (0,02 - 0,05 Hz), aux signaux photoniques combinant des ondes bleues et rouges. Le signal photonique bichromatique bleu rouge puisé (BR ) semblerait montrer une efficacité encore plus élevée comparée au signal bleu rouge continu (BR). Cette efficacité est interprétée indirectement par un accroissement de la vigilance, car l’énergie de la thermorégulation baisse avec l’augmentation de la température corporelle qui est elle-même corolaire à l’augmentation de la vigilance.