Pour les travailleurs de nuit, le sommeil revêt un caractère particulier. En effet, le travail de nuit implique de modifier le cycle éveil-sommeil en fonction de l’horaire de travail, ce qui amène les travailleurs à dormir le jour alors que leur horloge biologique interne favorise plutôt l’éveil. Certains travailleurs en viennent à développer un trouble du sommeil qui s’appelle le trouble lié à l’horaire de travail (THT). Cette thèse doctorale vise à élargir la conceptualisation actuelle dominante de ce trouble, en étudiant les cognitions, les comportements incompatibles avec le sommeil et les processus anxieux comme facteurs de maintien du THT. Le premier objectif vise à étudier la nature des cognitions avant l’endormissement dans le THT. Le deuxième objectif est d’étudier la présence de cognitions dysfonctionnelles et de comportements incompatibles avec le sommeil dans le THT. Un dernier objectif vise à explorer le thème des inquiétudes concernant le sommeil et la présence du processus de catastrophisation avant l’endormissement dans le THT. Quarante-sept travailleurs de nuit ont participé à l’étude. Les participants ont été divisés en deux groupes : 25 personnes présentant un THT et 22 personnes étant de bons dormeurs (BD) satisfaits de leur sommeil. L’étude comporte des mesures autorapportées ainsi que des entrevues en face-à-face ciblant les différents thèmes de pensées avant l’endormissement, les pensées et croyances dysfonctionnelles, les pensées intrusives, les stratégies de contrôle des pensées, les biais attentionnels, les inquiétudes portant sur le sommeil ainsi que les comportements incompatibles avec le sommeil. Les résultats du premier article démontrent que le groupe THT porte significativement plus son attention sur les soucis et les préoccupations ainsi que sur les bruits à l’intérieur ou à l’extérieur de la maison que les BD. Les personnes souffrant de THT ont davantage d’activation cognitive avant l’endormissement et ont une efficacité du sommeil plus faible comparées aux BD. Les résultats du deuxième article révèlent que 77 % des participants ont pris part au processus de catastrophisation. Parmi les thèmes mentionnés se trouvent la fatigue et le niveau d’énergie, les difficultés reliées à l’humeur et la performance au travail. Ces résultats suggèrent que des cognitions et comportements contribuent au maintien du THT. Des études futures devraient viser à approfondir les facteurs psychologiques impliqués dans ce trouble.

Les théories récentes de la conscience incarnée (embodiment) soulignent que l'esprit est un processus incarné, impliquant le cerveau, le corps et l'environnement. Plusieurs aspects de la cognition, de l’interaction sensorimotrice avec l’environnement à la pensée abstraite et métaphorique, ont été conceptualisés dans ce paradigme. Le sommeil et le rêve, cependant, ont rarement été abordés par des chercheurs dans le domaine de la conscience incarnée. Cette dissertation vise à montrer, en s’appuyant sur la phénoménologie, la philosophie énactive et des sciences cognitives du sommeil et des rêves, que le rêve est un processus incarné de formation de sens dans le monde onirique. Ce travail comporte trois objectifs principaux : 1) de démontrer que le rêve est incarné; 2) de clarifier les liens entre les expériences corporelles et la formation onirique; et 3) de préciser si la sensibilité corporelle accrue, en tant qu’une compétence entraînable, mène à des changements globaux dans la façon dont l'information est traitée en sommeil. Le premier objectif est une proposition inédite dans la science des rêves. Dans ce travail, j’analyse les études théoriques et empiriques sur le sujet afin de motiver la notion de l’incarnation corporelle du rêve. Je propose un cadre théorique et pratique pour la recherche en neurophénoménologie du sommeil (article I). Je montre que les rêves sont incarnés à plusieurs niveaux. Tout d'abord, de nombreux rêves contiennent des représentations du corps ou du mouvement corporel. Deuxièmement, les rêves sont vécus d’un à la première personne et ont une qualité spatiale. Troisièmement, les rêves sont structurés par l'émotion et l'affect, et sont ainsi enracinés dans le corps. Enfin, le corps du rêveur et le corps onirique ne sont pas indépendants l'un de l'autre : leur perméabilité est illustrée par les rêves intensifiés, les parasomnies (article II) et les études sur l'intégration des stimuli somato-sensoriels dans le contenu des rêves. Le deuxième objectif est d'étudier des exemples concrets dans lesquels les sensations somatiques, ou des altérations dans la perception habituelle du corps, affectent le contenu des rêves. Je procède par une revue de littérature sur l’état actuel des connaissances empiriques sur la paralysie du sommeil, en tant qu’un phénomène illustratif de l'altération dans l'expérience corporelle en sommeil (article II). Je conclus que les expériences corporelles dans le cadre de la paralysie du sommeil (pression sur la poitrine, sensations inhabituelles, et autres) nous informent sur la manière dont le sens altéré du corps modifie la perception de l'environnement, affecte les qualités de la relation intersubjective avec le monde, et illumine les caractéristiques subjectives fondamentales du sens de l'espace. En outre, les résultats de notre étude empirique démontrent que la stimulation somatosensorielle de la cheville en Stade 1 du sommeil et en sommeil paradoxal produit une variété de changements dans le contenu des rêves. Le troisième objectif était de tester si la formation contemplative, qui augmente la conscience corporelle, produit des changements dans l’apprentissage procédural, dans l'architecture du sommeil, dans la consolidation de la mémoire dépendante du sommeil et dans le contenu des rêves. Nous avons démontré (article III) que les méditants Vipassana et les sujets témoins avaient des patrons distincts de consolidation de la mémoire en sommeil : l'amélioration d'une tâche d’apprentissage procédural était associée à la densité des fuseaux du sommeil chez les méditants, tandis que les participants témoins avaient une relation forte entre l’amélioration de la tâche et durée du sommeil paradoxal. En outre, nous avons constaté une fréquence réduite des fuseaux du sommeil chez les méditants, ce qui suggère que la pratique de la méditation centrée sur le corps peut avoir un effet à long terme sur l’organisation et la fonction du sommeil. Dans l'ensemble, les résultats de cette enquête permettent de conclure que le rêve est un processus incarné de formation du sens, texturé par des souvenirs et des émotions, et que le rêveur n'est pas déconnecté de leur corps ou du monde extérieur. En outre, l’entrainement à la conscience corporelle peut produire des changements globaux dans l'architecture du sommeil et dans les processus cognitifs du sommeil, y compris les rêves et la consolidation de la mémoire. Ces résultats ont des implications théoriques et pratiques pour la recherche sur les fonctions du sommeil, des rêves et le rôle du corps dans l'expérience subjective. / Recent theories of cognition have stressed that the mind is an embodied process, one involving brain, body, and environment. Many aspects of cognition, from waking sensorimotor coping with the world to other aspects of the mind, such as metaphor and abstract thought, have been explicated under this framework. Sleep and dreaming, however, have only rarely been approached by embodied mind theorists. In this dissertation, I draw on work in phenomenology, enactivism, and the cognitive science of sleep and dreaming, I aim to show that dreaming is an embodied process of sense-making in the dream world. This work has three main goals: 1) to argue that the dreaming mind is embodied; 2) to clarify the links between bodily experiences and oneiric mentation; and 3) to test whether increased bodily awareness as a trainable skill contributes to global changes in the way that the mind treats information in sleep. The first goal is a novel proposal in dream science. In this work, I review evidence for embodied dreaming and propose a theoretical and practical framework for neurophenomenological research (Article I). I propose that dreams are embodied in a number of different ways. First, many dreams contain representations of body or bodily movement. Second, dreams are experienced from a first-person point of view, and have a spatial quality. Third, dreams are structured by emotion and affect, and thus are rooted in the body. Finally, sleeping and dreaming bodies are not independent of each other; their permeability is exemplified by intensified dreams, parasomnias (Article II), and studies of somatosensory stimuli incorporation into dream content. The second goal is to investigate some of the concrete ways in which somatic sensations or alterations in habitual perception of the physical body affect dream content. I review the current state of knowledge on sleep paralysis as an illustration of sleep-dependent alteration in bodily experience (Article II), and conclude that bodily experiences in sleep paralysis (pressure on chest, unusual sensations, and others) provide information about the myriad ways an altered sense of the body changes one’s perception of the environment, affects qualities of one’s intersubjective relationship with the world, and provides insight into the fundamental subjective features of the sense of space. Additionally, results of our empirical study show that somatosensory ankle stimulation at sleep onset and during REM sleep produces a variety of changes in dream content. The third goal is to study whether contemplative training, which has been shown to increase bodily self-awareness, produces changes in procedural learning, sleep architecture, sleep-dependent memory consolidation and dream content. We showed (Article III) that Vipassana meditators and controls had distinct patterns of sleep-dependent memory consolidation: improvement on a procedural learning task was associated with sleep spindle density in meditators, while control participants had a strong relationship between improvement on the task and REM sleep duration. Additionally, we found a reduced sleep spindle frequency in meditators, suggesting that body-based meditation practice may have long-term effects on sleep organisation and function. Overall, the results of this inquiry point to the conclusion that dreaming is an embodied process of sense-making, textured by memories and affect, and that the dreamer is not disconnected from their body or the outside world. Furthermore, training in bodily awareness may produce global changes in sleep architecture and sleep cognition, including dreaming and memory consolidation. These results have theoretical and practical implications for research on functions of sleep, dreams and the role of the body in subjective experience.

Thèse de doctorat présenté en vue de l'obtention du doctorat en psychologie - recherche intervention, option neuropsychologie clinique (Ph.D) / L’enfant doué connait un rythme de développement distinct entre les sphères intellectuelle, affective et relationnelle de son développement. Bon nombre d’enfants doués se sentent différents et incompris en raison de leur profil de développement asynchrone. Il en découle des difficultés d’adaptation, des manifestations de souffrance psychologique, des difficultés académiques de même que des erreurs diagnostiques (Lançon et al., 2015; Terrassier et Gouillou, 2016; Vaivre-Douret, 2011). Afin d’optimiser les chances que les enfants doués développent leur plein potentiel et puissent jouir d’une bonne santé mentale, il est essentiel de mieux comprendre leurs différences et les facteurs qui rendent ces enfants à risque de problèmes sociaux, émotionnels et comportementaux. Un sommeil de qualité est essentiel pour un développement harmonieux et un fonctionnement diurne adapté (Gregory et Sadeh, 2012; Matricciani et al., 2019). Pourtant, aucune étude n’a à ce jour tracé un portrait détaillé des caractéristiques du sommeil des enfants doués ou étudié les liens entre d’éventuelles difficultés de sommeil chez ces enfants et les problèmes émotionnels et comportementaux qui nuisent au développement de leur plein potentiel. Or, une meilleure compréhension de leur profil de sommeil permettrait potentiellement d’expliquer et de comprendre les comportements inadaptés chez cette population. La présente thèse avait donc pour objectif d’étudier le profil de sommeil des enfants doués à l’aide de mesures subjectives et objectives, de le comparer à celui d’enfants au développement typique, puis d’analyser dans les deux groupes les liens entre les caractéristiques du sommeil et le fonctionnement diurne. La première étude visait à évaluer, par l’entremise de questionnaires remplis par les parents, la présence de difficultés de sommeil et de problèmes émotionnels et comportementaux dans un échantillon d’enfants doués et à explorer le rôle des problèmes de sommeil dans la relation entre la douance et les comportements intériorisés et extériorisés. Les résultats ont montré qu’être doué augmentait de 4,67 fois le risque d'avoir des problèmes de sommeil et de 14,12 fois le risque d'avoir des comportements inadaptés. Également, les problèmes de sommeil avaient tendance à modérer la relation entre la douance et les difficultés d'adaptation de sorte que la combinaison douance et problèmes de sommeil s’avérait être particulièrement préjudiciable au fonctionnement socioémotionnel et comportemental. La deuxième étude visait à examiner sur plusieurs nuits de façon objective par actigraphie la durée, la qualité et la variabilité intra-individuelle du sommeil des enfants doués de même que les plaintes parentales liées au sommeil de leur enfant. Les résultats de cette étude ont montré que les enfants doués présentaient une efficacité de sommeil moindre, caractérisée par des difficultés à maintenir le sommeil, et plus de variabilité intra-individuelle que les enfants au développement typique. Par ailleurs, les enfants doués montraient moins de décalage horaire social par rapport aux enfants du groupe contrôle. Enfin, les parents des enfants doués rapportaient significativement plus de plaintes liées au sommeil de leur enfant que les parents des enfants du groupe d’appariement. La troisième étude visait à évaluer objectivement par polysomnographie la macrostructure du sommeil et divers indicateurs de stabilité du sommeil – c.-à-d., éveils nocturnes, microéveils et transitions entre les stades de sommeil – chez les enfants doués puis à analyser les liens entre la physiologie de leur sommeil et leurs comportements inadaptés. Les résultats ont démontré que les enfants doués avaient significativement plus de stade N1 et moins de stade N3 comparativement aux enfants au développement typique. Chez les enfants doués, plus de stade N1 était corrélé à plus de problèmes extériorisés et moins de stade N3 était corrélé à plus de problèmes intériorisés. Les enfants doués avaient également plus de SP, qui n'était pas significativement associé aux échelles comportementales. Enfin, les enfants doués présentaient deux tendances opposées d'instabilité du sommeil : 1) plus d'instabilité impliquant le stade N1 et 2) moins d'instabilité impliquant les stades N2, N3 et le SP. La stabilité du sommeil – c.-à-d., moins de transition entre les stades du sommeil – était plus élevée chez les enfants doués que chez les enfants du groupe contrôle, et associée à moins de comportements indésirables. En somme, ces trois études ont permis de dresser un portrait beaucoup plus précis du sommeil et des caractéristiques émotionnelles et comportementales des enfants doués. Ensemble, ces recherches ont permis de déterminer que les enfants doués sont une population à risque de problèmes de sommeil et que le sommeil constitue un facteur sur lequel agir afin de favoriser un développement harmonieux chez les enfants doués et améliorer leur bien-être. / Giftedness is characterized by an intellectual development superior to peers while emotional and relational development corresponds to the age norms. Because of their asynchronous development profile, many gifted children feel different and misunderstood. This results in psychological problems, relationship difficulties, academic difficulties as well as frequent misdiagnoses (Lançon et al., 2015; Terrassier & Gouillou, 2016; Vaivre-Douret, 2011). Hence, to maximize the chances that gifted children develop their full potential and benefit from good psychological health, it is essential to better understand their differences and factors that make these children at risk of social, emotional, and behavioral problems. Sleep is essential for healthy development and optimal daytime functioning (Gregory & Sadeh, 2012; Matricciani et al., 2019). However, no study has yet drawn an accurate picture of gifted children’s sleep characteristics or investigated the relation between gifted children's sleep and their socio-emotional functioning. A better understanding of gifted children’s sleep characteristics could help explain their maladaptive behaviors. Accordingly, the objective of this thesis was to study the sleep profile of gifted children using subjective and objective measures, to compare it with that of typically-developing children and to analyze the links between sleep characteristics and daytime functioning in these two groups. The first study aimed to investigate with questionnaires completed by parents the risk of sleep and emotional problems in gifted children and to explore the role of sleep problems in the relation between giftedness and internalized and externalized behaviors. Results revealed that being in the gifted children group increased by 4.67 times the risk of having sleep problems and 14.12 times the risk of having maladaptive behaviors. Moreover, sleep problems tended to moderate the relation between giftedness and adjustment difficulties, such that the combination of giftedness and sleep problems appeared to be particularly prejudicial to socio-emotional functioning. The second study investigated habitual sleep, night-to-night sleep variability, and parental reports of sleep in gifted children using actigraphy. The clearest finding to emanate from this study is that gifted children have lower sleep efficiency, characterized by sleep maintenance problems, and more sleep intraindividual variability than typically-developing children. Additionally, we found gifted children to experience less social jetlag compared to typically-developing children. Gifted children also showed more clinically significant sleep problems as reported by their parents. The third study aimed to investigate sleep macrostructure and instability – i.e., awakenings, microarousal, and stage shifts – in gifted children in relation with problematic behaviors using polysomnography. We found significantly more stage N1 and less stage N3 in gifted children compared to typically-developing children. More stage N1 sleep was correlated with more externalizing problems and less stage N3 sleep was correlated with more internalizing problems. Gifted children also displayed more REM sleep, but this was not significantly correlated with behavioral scales. Gifted children displayed two opposing trends of sleep instability: more instability involving N1 sleep and less instability involving N2, N3 and REM sleep. Sleep stability – i.e., less stage shift – was higher in gifted children than in typically-developing children and associated with fewer unwanted behaviors. In conclusion, these three studies provided a much more accurate picture of sleep, emotional and behavioral characteristics of gifted children. Together, this research has made it possible to determine that gifted children are at risk for sleep problems and that sleep is a factor on which to act in order to promote harmonious development in gifted children and improve their well-being.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Les avancées techniques et méthodologiques de la neuroscience ont permis de caractériser le sommeil comme un état actif et dynamique où des événements neuronaux cohésifs organisent les fonctions cérébrales. Les fuseaux de sommeil et les ondes lentes sont les marqueurs électroencéphalographiques de ces événements, et la mesure de leurs paramètres reflète et nuance les interactions neuronales à l’oeuvre pendant le sommeil lent. Considérant leur implication dans les fonctions hypniques et cognitives, les événements du sommeil lent sont particulièrement pertinents à l’étude du vieillissement, où l’intégrité de ces fonctions est mise au défi. Le vieillissement normal s’accompagne non seulement de réductions importantes des paramètres composant les événements du sommeil lent, mais aussi de modifications précises de l’intégrité anatomique et fonctionnelle du cerveau. Récemment, les études ont souligné la régulation locale des événements du sommeil lent, dont l’évolution avec l’âge demeure toutefois peu explorée. Le présent ouvrage se propose de documenter les liens unissant la neurophysiologie du sommeil, le vieillissement normal et l’activité régionale du cerveau par l’évaluation topographique et hémodynamique des événements du sommeil lent au cours du vieillissement. Dans une première étude, la densité, la durée, l’amplitude et la fréquence des fuseaux de sommeil ont été évaluées chez trois groupes d’âge au moyen de l’analyse topographique et paramétrique de l’électroencéphalogramme. Dans une seconde étude, les variations hémodynamiques associées à l’occurrence et modulées par l’amplitude des ondes lentes ont été évaluées chez deux groupes d’âge au moyen de l’électroencéphalographie combinée à l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Globalement, les résultats obtenus ont indiqué : 1) une dichotomie des aires corticales antérieures et postérieures quant aux effets d’âge sur les paramètres des fuseaux de sommeil; 2) des variations de la réponse hémodynamique associées aux ondes lentes dans une diversité de régions corticales et sous-corticales chez les personnes âgées. Ces résultats suggèrent la réorganisation fonctionnelle de l’activité neuronale en sommeil lent à travers l’âge adulte, soulignent l’utilité et la sensibilité des événements du sommeil lent comme marqueurs de vieillissement cérébral, et encouragent la recherche sur l’évolution des mécanismes de plasticité synaptique, de récupération cellulaire et de consolidation du sommeil avec l’âge. / As demonstrated by recent advancements in the field of neuroscience, sleep is an active and dynamic state in which cohesive neural oscillations organize brain functions. Sleep spindles and slow waves are hallmarks of non-rapid eye movement (NREM) sleep and are used as markers on the electroencephalogram to characterize the underlying neural activity. Because of their implication in sleep and cognitive processes, these oscillations are particularly relevant in aging research, as functional challenges to sleep and memory are well known among this population. Normal aging not only reduces the characteristics of NREM sleep oscillations, but it also modifies anatomical and functional measures of brain integrity. Local regulation of NREM sleep oscillations have recently been described, yet few evidence is currently available on this process in aging. The present work aims to characterize the relationship between sleep neurophysiology, normal aging and regional brain activity with the assessment of the topography and hemodynamics of NREM sleep oscillations throughout adulthood. In a first study, sleep spindle density, duration, amplitude and frequency will be assessed in three age groups in relation to brain topography using electroencephalography. In a second study, hemodynamic responses to slow wave events and their modulation by amplitude will be assessed in two age groups using electroencephalography combined with functional magnetic resonance imaging. Our results can be summarized as follows: 1) age effects on sleep spindle characteristics showed an intriguing dichotomy between anterior and posterior cortical areas; 2) hemodynamic variations related to slow waves were observed in a wide array of cortical and subcortical regions in older individuals. These results suggest the functional reorganization of neural activity during NREM sleep throughout adulthood, support NREM sleep oscillations as useful and sensible biomarkers of brain aging, and promote further research on age-related changes in synaptic plasticity, cell restoration and sleep maintenance.

Cette étude a analysé l’influence qu’exerce le vieillissement sur les mécanismes du sommeil chez le rat. Dans un premier temps, nous avons abordé le rôle joué par la NO-synthase inductible (iNOS) dans la régulation du sommeil paradoxal (SP). Nous rapporterons que l’injection d’un inhibiteur spécifique de la iNOS dans le tegmentum latérodorsal (LDT), inhibe l’apparition du SP chez le rat âgé (24 mois) mais pas chez l’adulte (4 mois). Cet effet est antagonisé par une injection secondaire d’un donneur de NO. Les corps cellulaires exprimant la iNOS sont localisés dans des noyaux voisins du LDT, mais, seuls des prolongements neuronaux expriment la iNOS dans ce noyau. Aucune expression de la iNOS n’est apparente dans le cerveau du rat adulte. Ces résultats sont la première preuve du rôle joué par la iNOS dans la régulation du SP chez l’animal âgé. Nous avons ensuite comparé la capacité des rats adultes et âgés à répondre à un stress d’immobilisation sur le plan polysomnographique. Les résultats obtenus confirment que, chez le rat adulte, le stress d’immobilisation d’une heure, imposé en début de période d’obscurité, provoque un rebond de SP. Chez l’animal âgé, au contraire, le stress d’immobilisation reste sans effets sur les états de veille et de sommeil. Enfin, nous avons tenté de mettre en évidence si l’agomélatine, un antidépresseur de nouvelle génération, était capable de compenser l’absence de rebond de SP observée chez l’animal âgé après un stress d’immobilisation. Les résultats obtenus indiquent que l’agomélatine, administrée au début de la période d’obscurité pendant 3 jours consécutifs, pouvait vraisemblablement favoriser la réapparition d’un rebond de SP / This study analysed the influence exerted by aging on the rat sleep-wake cycle. We first considered the part played by the inducible NO-synthase (iNOS) in the regulation of paradoxical sleep (PS or REM sleep). We report that the injection of an iNOS inhibitor, within the laterodorsal pontin tegmentum (LDT), suppresses the occurrence of PS in the aged animals (24 months), but not in the adult ones (4 months). This effect can be reversed by a secondary injection of a NO donor. While the cell bodies expressing the iNOS are localized in the structures neighbouring the LDT, only nerves ending impinge this nucleus. The iNOS is not expressed in the brain of the adult rat. These data constitute the first demonstration of the part played by the iNOS in the regulation of PS in the aged animal. Afterwards, we compared the ability of adult and aged rats to reply to an immobilization stress by a sleep rebound. Data obtained confirm that a sleep rebound occurs after a 1h immobilization stress in the adult rat. In the same conditions, such a sleep rebound is not observed in the aged animal. Finally, we checked whether agomelatine, a new type of antidepressant, was able to compensate the loss of the sleep rebound observed in the aged rat after an immobilization stress. Data obtained indicate that agomelatine, administered at the beginning of the dark period during 3 consecutive days, might facilitate the occurrence of a sleep rebound related to stress in the aged rat

Les altérations du sommeil et du cycle veille/sommeil au cours du vieillissement constituent des facteurs de risque de l’apparition d’un déclin cognitif et de l’évolution vers une démence. Pour autant, le lien entre ces altérations et les modifications cérébrales liées à l’âge reste encore peu connu. L’objectif de cette thèse a été de déterminer si les modifications du sommeil et du cycle veille/sommeil constituaient un marqueur de fragilité cérébrale pouvant être associé à l'apparition de troubles cognitifs chez des personnes âgées de la population AMImage. Nous avons d’abord montré que le désaccord existant entre les questionnaires de sommeil et les mesures objectives en actimétrie est dépendant de l’état émotionnel, renforçant ainsi l’intérêt d’utiliser une méthode de mesure objective du sommeil (Baillet et al., 2016). Puis, grâce à l’imagerie cérébrale, nous avons observé qu’une faible amplitude du cycle veille/sommeil est associée à une altération de la microstructure de la substance blanche, suggérant ainsi une origine vasculaire (Baillet et al., 2017). Nous avons également observé qu'une faible qualité de sommeil est associée à une charge amyloïde plus importante au sein des régions frontales, suggérant un déficit de clairance du peptide β-amyloïde lors du sommeil. Ainsi, les perturbations du sommeil et du cycle veille sommeil chez les personnes âgées seraient associées à deux processus physiopathologiques distincts aboutissant à une fragilité cérébrale. Considérés comme des facteurs de risque modifiables, des interventions visant à améliorer leur qualité offriraient une stratégie prometteuse afin de réduire le déclin cognitif au cours du vieillissement. / Sleep and activity/rest cycle disturbances represent risk factors for the development of cognitive decline and dementia in aging. However, the association between these disturbances and cerebral modifications during aging remains to be explored. The aim of this thesis was to determine if sleep and activity/rest cycle disturbances could constitute a cerebral frailty factor for the development of cognitive decline and dementia in older adults (AMImage cohort). First, we have shown that the discrepancy measured between self-reported sleep questionnaires and actigraphy - used as an objective technique - is influenced by the subject’s mood (Baillet et al., 2016). These results strengthen the use of an objective technique to measure sleep. Thanks to brain imaging, we observed that a reduced 24-h amplitude of the activity/rest cycle is associated with disruption of white matter structural integrity. Our results suggest that cerebral frailty associated with age-related activity/rest cycle dysfunction has a vascular origin (Baillet et al., 2017). Then, we observed that a poor sleep quality is associated with high cerebral amyloid burden, mainly circumscribed to frontal regions. This may be due to a deficit of amyloid-β peptide clearance from the brain during sleep. To conclude, sleep and activity/rest cycle disturbances in older adults may be associated with two separate physiopathological processes leading to cerebral frailty. As sleep and activity/rest cycle are modifiable risk factors, interventions to improve their quality could offer a potential useful strategy for reducing the burden of cognitive impairment and dementia in old age.

L'obésité est associée à une morbidité cardiovasculaire et métabolique accrue. La littérature récente souligne l'importance du sommeil comme élément contributif de l'obésité. En effet, cette relation est bidirectionnelle : le sommeil peut participer à la pathogenèse de l'obésité et cette dernière joue également un rôle étiologique dans le développement des anomalies respiratoires nocturnes, en particulier du syndrome d'apnées du sommeil (SAOS). L'activité physique régulière constitue une modalité importante de la prise en charge de l'obésité et du SAOS et peut participer à la maîtrise des facteurs de risque cardiovasculaires et métaboliques. Cependant, quel que soit l'âge, l'obésité et le SAOS ont souvent été associés à une intolérance à l'effort.Dans ce travail de thèse nous avons donc exploré la relation entre l'activité physique, l'obésité, le sommeil et les facteurs de risque cardiovasculaire et métabolique associés chez des adultes en surpoids/obèses présentant un SAOS et des adolescents obèses, population dans laquelle ce risque est en cours d'installation.Après avoir montré l'importance de l'activité physique spontanée dans la maîtrise de l'hypertension artérielle du soir chez des personnes porteurs d'un SAOS à haut risque cardiovasculaire et la faiblesse des niveaux d'AP dans cette population, nous avons vérifié l'effet du SAOS sur la condition physique aérobie et l'oxydation lipidique dans un groupe de participants SAOS non obèses.La surcharge graisseuse thoracique peut majorer la contrainte ventilatoire à l'exercice et contribuer à l'intolérance à l'effort dans l'obésité. Nous avons recherché si les facteurs ventilatoires pouvaient rendre compte de l'intolérance à l'effort de l'adolescent obèse. Cette population dans laquelle la morbidité cardio-métabolique n'est pas encore complètement installée, a été choisie pour limiter l'impact de cette dernière sur la condition physique et isoler les facteurs ventilatoires éventuellement responsables de cette intolérance. Nous avons mis en évidence une respiration à plus bas niveau de volume pulmonaire ainsi qu'une contrainte ventilatoire et un essoufflement majorés lors d'un exercice avec port du poids (marche), réversibles par un programme d'exercice de 12 semaines; réversibilité pouvant expliquer une partie de l'amélioration de la condition physique induite par l'entraînement. Nous avons également confirmé la présence d'anomalies métaboliques et cardiovasculaires précoces chez le jeune obèse (inflammation, stress oxydant, insulino-résistance) et une altération de la qualité et de la durée du sommeil.Compte tenu des difficultés à perdre du poids dans la durée, nous avons étudié l'effet d'un programme d'exercice seul, sans restriction calorique, sur les marqueurs pré-cliniques de morbidité métabolique et vasculaire ainsi que le sommeil dans un groupe d'adolescents obèses. Nous avons montré une correction partielle des anomalies métaboliques et cardiovasculaires, une amélioration des quantité et qualité de sommeil ainsi qu'une augmentation des niveaux d'activité physique malgré l'absence de perte de poids. Les adolescents qui diminuaient le plus leur masse grasse viscérale bénéficiaient le plus d'améliorations métaboliques.Le maintien à long terme des acquis après un réentraînement en clinique constitue un enjeu important. Ainsi, une partie méthodologique de ce travail avait pour but d'évaluer la transférabilité sur le terrain d'indicateurs métaboliques mesurés en laboratoire (i.e. Lipoxmax et point de croisement glucido-lipidique) en vue de favoriser la mise en œuvre d'Activités Physiques Adaptées. Cette étude a permis de souligner la nécessité d'une détermination spécifique en fonction de l'activité physique adaptée envisagée.En conclusion, nos résultats soulignent l'intérêt majeur de l'activité physique et de l'exercice (sans restriction calorique) dans la prise en charge de la personne en surpoids ou obèse présentant ou non un SAOS. / Obesity is a major public health issue and is associated with increased cardiovascular and metabolic morbidity. Recent studies underline the potential bidirectional association between sleep and obesity: sleep seems to contribute to the pathogenesis of obesity and obesity also appears to play an etiological role in the development of sleep disturbances, such as obstructive sleep apnea (OSA). Physical activity is an important modality for the treatment of obesity and OSA and can contribute to decreasing cardiovascular and metabolic risk factors. However, both obesity and OSA have been associated with exercise intolerance.In this thesis, we explored the relation between physical activity, exercise, obesity, sleep and associated cardiovascular and metabolic risk factors in overweight/obese adults with OSA and obese adolescents.We showed that physical activity is the major determinant for evening blood pressure in adults with OSA presenting high cardiovascular risk. We then explored the effects of OSA on cardiorespiratory fitness and lipid oxidation in non-obese adults with OSA. Accumulation of chest wall fat can increase ventilatory constraint during exercise and may contribute to exercise intolerance in obesity. Thus, we aimed to verify the role of ventilatory factors in obese adolescents' exercise tolerance. We chose this population because their cardiovascular and metabolic risk factors are not fully established therefore we could isolate the effects of ventilatory factors on exercise tolerance. Our results showed that obese adolescents breathed at lower lung volumes and presented ventilatory constraint during weight-bearing exercise (walking). Exercise training improved breathing strategy by restoring breathing at higher lung volumes and decreasing ventilatory constraint. We also confirmed the presence of cardiovascular and metabolic abnormalities (inflammation, oxidative stress, insulin-resistance) and altered sleep quality and quantity. Long-term maintenance of weight loss is difficult to achieve, thus we examined the effects of exercise training alone, without dietary restriction, on markers of cardiovascular metabolic morbidity and sleep in obese adolescents. In the absence of weight loss, we showed improved metabolic and cardiovascular anomalies, improved sleep quality and quantity as well as increased spontaneous physical activity. The subgroup of participants who lost the most visceral fat demonstrated greater improvements in insulin-resistance and inflammation. Maintaining the beneficial effects of an exercise rehabilitation program is of particular importance. Thus, a methodological part of this thesis focused on the transferability of metabolic indices measured in a laboratory (i.e. Lipoxmax and crossover point) onto the field in order to prescribe Adapted Physical Activities. This study suggests the need to perform specific tests to use these indices outside of a clinical setting.In conclusion, our results highlight the major role of physical activity and exercise (without dietary restriction) in the prevention and treatment of overweight/obesity with or without OSA.

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Mes travaux de thèse se sont axés sur deux thématiques. Elles ont en commun un possible dysfonctionnement de la transmission dopaminergique. La première visait à étudier l’implication de la dopamine dans les troubles de la régulation veille/sommeil se produisant dans la maladie de Parkinson en utilisant le modèle de référence de cette pathologie, le primate non-humain (PNH) intoxiqué au 1-methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tetrahydropyridine (MPTP). Pour y parvenir, nous avons utilisé un système télémétrique totalement implantable autorisant des enregistrements électroencéphalographiques, électrooculographiques et électromyographiques de longue durée chez des animaux libres de leurs mouvements. L’induction d’un syndrome parkinsonien a eu pour conséquence une totale dérégulation de l’architecture des cycles veille/sommeil persistant durant des années après les injections de MPTP. La somnolence diurne excessive et la dérégulation du sommeil paradoxal sont les signes les plus marquants de l’intoxication au MPTP et apparaissent avant l’émergence des signes moteurs. Ces dérégulations précoces sont concomitantes d’une perturbation profonde de l’homéostasie dopaminergique qui se rétablit partiellement sur le long cours grâce à des mécanismes compensatoires au sein du système dopaminergique. L’ensemble étant responsable d’une réapparition partielle du sommeil paradoxal ainsi qu’une diminution de la somnolence diurne, parallèlement à la récupération motrice. En conclusion, ces résultats soulignent la validité du modèle du primate non-humain intoxiqué au MPTP pour la modélisation des troubles du sommeil de la maladie de Parkinson. Il permettra in fine de comprendre le rôle de la déplétion dopaminergique et, au-delà, de l’intervention des autres systèmes de neurotransmission dans la physiopathologie de ces troubles. La seconde partie de ma thèse a été consacrée à l’étude anatomo-fonctionnelle de la voie dopaminergique diencéphalospinale (groupe A11) chez le PNH. En effet, si cette voie semble impliquée dans les processus sensori-moteurs et son dysfonctionnement supposé dans de nombreuses pathologies, son organisation anatomique reste méconnue, à la fois chez l’homme et le PNH. L’hybridation in situ réalisée au niveau médullaire a révélé que le sous-type de récepteur dopaminergique D1 est absent alors que les récepteurs D2 et D5 sont exprimés au niveau des cornes dorsales et les récepteurs D3 dans l’ensemble de la substance grise. Des injections unilatérales du traceur rétrograde FluoroGold au niveau de la moelle cervicale ont quasi-exclusivement marqué les neurones hypothalamiques du groupe A11 parmi l’ensemble des régions dopaminergiques. Des analyses détaillées de ces neurones par immunohistochimie indiquent qu’ils sont positifs pour la tyrosine hydroxylase et négatifs pour la dopa-décarboxylase et le transporteur à la dopamine, suggérant un noyau de nature « L-Dopaergique ». Cependant, une intoxication au MPTP conduisant au développement d’un syndrome Parkinsonien a induit une perte de 50% des neurones de l’aire A11. En conclusion, la voie diencéphalospinale serait la source majeure de L-dopa dans la moelle épinière du PNH où elle jouerait un rôle dans la modulation de l’intégration sensori-motrice principalement au travers des récepteurs D2 et D3 soit directement, soit indirectement par conversion de la L-dopa en dopamine au niveau des cellules médullaires monoenzymatiques pour la dopa-décarboxylase. La remarquable correspondance anatomique entre l’homme et le PNH renforce la pertinence de cette espèce pour l’étude de la physiologie des circuiteries dopaminergiques hypothalamiques et des conséquences fonctionnelles de leurs dysfonctionnements. / My thesis work was based on two topics bridged by a common dopaminergic neurotransmission dysfunction. The first one aimed to investigate the role of dopaminergic denervation in the pathophysiology of the sleep-wake disorders that occur in Parkinson’s disease (PD) by using the gold-standard model of parkinsonism, the 1-methyl-4-phenyl-1, 2, 3, 6-tetrahydropyridine (MPTP)-treated non-human primate (NHP) model. To this end, we performed long-term continuous electroencephalographic monitoring of vigilance states in unrestrained rhesus monkeys using a completely implanted miniaturized telemetry device and tested the effect of MPTP intoxication on their sleep-wake organization. MPTP injection yielded a dramatic disruption of sleep-wake architecture with reduced sleep efficacy that persisted years after MPTP administration. Primary deregulation of REM sleep and increased daytime sleepiness occurring before the emergence of motor symptoms were the most striking features of the MPTP administration. This was concomitant with a breakdown of the dopaminergic homeostasis, as evidenced by a decreased dopamine turnover measured after a single MPTP injection. In the long term, partial reemergence of REM sleep and resolution of excessive daytime sleepiness paralleled the partial adaptation to parkinsonism, the latter being known to result from compensatory mechanisms within the dopaminergic system. Altogether, these findings highlight the suitability of the MPTP model of PD as a valid tool to model the sleep/wake disturbances of the human disease. Ultimately, this may help in deciphering the specific role of dopamine depletion and the different interventions of other neurotransmitters in the occurrence of these disorders. The second part of my thesis was dedicated to an anatomical study of the diencephalospinal pathway (A11 cell group) in the NHP. This pathway is thought to be involved in sensorimotor integration and, when disrupted, in some pathological conditions such as PD or Restless Legs Syndrome. However, its anatomical organization is almost unknown both in human and NHP. In situ hybridization of dopamine receptors showed that D1 receptor mRNA is absent while D2 and D5 receptor mRNAs are expressed in the dorsal horn and D3 receptor mRNA in both the dorsal and ventral horns. Unilateral injections of the retrograde tracer FluoroGold (FG) into the cervical spinal enlargement labeled A11 neurons quasi-exclusively among all others dopamine areas. Detailed immunohistochemical analysis showed that these FG-labeled A11 neurons are tyrosine hydroxylase-positive and dopa-decarboxylase and dopamine transporter-negative, suggestive of a L-DOPAergic group. Nevertheless, MPTP intoxication with subsequent development of a parkinsonian syndrome produced a 50% neuronal cell loss in the A11 group. In conclusion, the diencephalic A11 area could be the major source of L-DOPA in the NHP spinal cord, where it may play a role in the modulation of sensorimotor processes through D2 and D3 receptors either directly or indirectly via dopamine formation in spinal monoenzymatic dopa-decarboxylase cells.