L'épilepsie constitue le désordre neurologique le plus fréquent après les maladies cérébrovasculaires. Bien que le contrôle des crises se fasse généralement au moyen d'anticonvulsivants, environ 30 % des patients y sont réfractaires. Pour ceux-ci, la chirurgie de l'épilepsie s'avère une option intéressante, surtout si l’imagerie par résonance magnétique (IRM) cérébrale révèle une lésion épileptogène bien délimitée. Malheureusement, près du quart des épilepsies partielles réfractaires sont dites « non lésionnelles ». Chez ces patients avec une IRM négative, la délimitation de la zone épileptogène doit alors reposer sur la mise en commun des données cliniques, électrophysiologiques (EEG de surface ou intracrânien) et fonctionnelles (tomographie à émission monophotonique ou de positrons). La faible résolution spatiale et/ou temporelle de ces outils de localisation se traduit par un taux de succès chirurgical décevant. Dans le cadre de cette thèse, nous avons exploré le potentiel de trois nouvelles techniques pouvant améliorer la localisation du foyer épileptique chez les patients avec épilepsie focale réfractaire considérés candidats potentiels à une chirurgie d’épilepsie : l’IRM à haut champ, la spectroscopie proche infrarouge (SPIR) et la magnétoencéphalographie (MEG). Dans une première étude, nous avons évalué si l’IRM de haut champ à 3 Tesla (T), présentant théoriquement un rapport signal sur bruit plus élevé que l’IRM conventionnelle à 1,5 T, pouvait permettre la détection des lésions épileptogènes subtiles qui auraient été manquées par cette dernière. Malheureusement, l’IRM 3 T n’a permis de détecter qu’un faible nombre de lésions épileptogènes supplémentaires (5,6 %) d’où la nécessité d’explorer d’autres techniques. Dans les seconde et troisième études, nous avons examiné le potentiel de la SPIR pour localiser le foyer épileptique en analysant le comportement hémodynamique au cours de crises temporales et frontales. Ces études ont montré que les crises sont associées à une augmentation significative de l’hémoglobine oxygénée (HbO) et l’hémoglobine totale au niveau de la région épileptique. Bien qu’une activation contralatérale en image miroir puisse être observée sur la majorité des crises, la latéralisation du foyer était possible dans la plupart des cas. Une augmentation surprenante de l’hémoglobine désoxygénée a parfois pu être observée suggérant qu’une hypoxie puisse survenir même lors de courtes crises focales. Dans la quatrième et dernière étude, nous avons évalué l’apport de la MEG dans l’évaluation des patients avec épilepsie focale réfractaire considérés candidats potentiels à une chirurgie. Il s’est avéré que les localisations de sources des pointes épileptiques interictales par la MEG ont eu un impact majeur sur le plan de traitement chez plus des deux tiers des sujets ainsi que sur le devenir postchirurgical au niveau du contrôle des crises. / Epilepsy is the most common chronic neurological disorder after stroke. The major form of treatment is long-term drug therapy to which approximately 30% of patients are unfortunately refractory to. Brain surgery is recommended when medication fails, especially if magnetic resonance imaging (MRI) can identify a well-defined epileptogenic lesion. Unfortunately, close to a quarter of patients have nonlesional refractory focal epilepsy. For these MRI-negative cases, identification of the epileptogenic zone rely heavily on remaining tools: clinical history, video-electroencephalography (EEG) monitoring, ictal single-photon emission computed tomography (SPECT), and a positron emission tomography (PET). Unfortunately, the limited spatial and/or temporal resolution of these localization techniques translates into poor surgical outcome rates. In this thesis, we explore three relatively novel techniques to improve the localization of the epileptic focus for patients with drug-resistant focal epilepsy who are potential candidates for epilepsy surgery: high-field 3 Tesla (T) MRI, near-infrared spectroscopy (NIRS) and magnetoencephalography (MEG). In the first study, we evaluated if high-field 3T MRI, providing a higher signal to noise ratio, could help detect subtle epileptogenic lesions missed by conventional 1.5T MRIs. Unfortunately, we show that the former was able to detect an epileptogenic lesion in only 5.6% of cases of 1.5T MRI-negative epileptic patients, emphasizing the need for additional techniques. In the second and third studies, we evaluated the potential of NIRS in localizing the epileptic focus by analyzing the hemodynamic behavior of temporal and frontal lobe seizures respectively. We show that focal seizures are associated with significant increases in oxygenated haemoglobin (HbO) and total haemoglobin (HbT) over the epileptic area. While a contralateral mirror-like activation was seen in the majority of seizures, lateralization of the epileptic focus was possible most of the time. In addition, an unexpected increase in deoxygenated haemoglobin (HbR) was noted in some seizures, suggesting possible hypoxia even during relatively brief focal seizures. In the fourth and last study, the utility of MEG in the evaluation of nonlesional drug-refractory focal epileptic patients was studied. It was found that MEG source localization of interictal epileptic spikes had an impact both on patient management for over two thirds of patients and their surgical outcome.

Les terrils du bassin minier de Provence sont implantés dans le paysage et demeurent à proximité des habitations de la métropole Aix-Marseille. Les terrils les plus anciens ont été naturellement colonisés par la végétation et des sols s’y sont développés avec une vitesse remarquable. Cette étude vise à comprendre les processus pédogénétiques en cours depuis 55 ans sur les terrils miniers. Nous avons étudié l’impact du lignite sur les caractéristiques physico-chimiques et microbiologiques d’un Rendosol naturel. Deux sols similaires, dont l’un est traversé par l’affleurement naturel d’une veine de lignite et l’autre pas, ont donc été comparés afin de caractériser les variables impactées par le lignite. L’étude du terril Armand a permis de comprendre les facteurs responsables de la formation et de la variabilité des caractéristiques des sols observés sur le terril. L’abondance de composés carbonés récalcitrants dans les sols enrichis en lignite affecte les niveaux d’activité des microorganismes responsables des processus biologiques dans les sols sans induire d’effets néfastes. Le lignite semble intervenir comme un facteur de dilution du carbone organique, diminuant ainsi la quantité de carbone disponible et donc la vitalité d’expression des fonctions microbiennes. Les activités biologiques sont diminuées en présence de lignite, mais les changements induits sur les propriétés physico-chimiques semblent améliorer la fertilité du sol. Les sols du terril Armand demeurent cependant encore à un stade d’évolution trop jeune pour préjuger de leur évolution future. / Spoil heaps are scattered over the coal basin of Provence: they are inserted in the landscape and often located close to urban areas of the Aix-Marseille Metropole. The oldest spoil heaps have been naturally colonized by local vegetation and soils have simultaneously quickly developed. This study aims at understanding the processes involved in soil forming on undisturbed lignite-rich spoil heaps since 55 years. We studied the impact of lignite on the physico-chemical and microbiological characteristics of an undisturbed soil: we compared two similar Rendosols, except that one was developed in a natural lignite outcrop. Then we studied on the 55-year-old Armand spoil heap the factors responsible for soil genesis and variability of soil characteristics. Recalcitrant carbon compounds found in soils enriched with lignite modify microbial activity but do not induce negative effects. It seems that lignite acts as a diluting factor of the organic carbon that decreases the available carbon pool and consequently on the vitality of the expression of the microbial functions. Enzymatic activities and basal respiration decrease while changes observed on physico-chemical properties tend to improve soil fertility. Some characteristics of the soils developed on the spoil heap are similar to those of the soil developed from the lignite outcrop, while others are more related to the way the spoil heap was set up. Although these results have shed light on some of the processes involved in soil formation on spoil heaps in a carbonated environment, soils on Armand spoil heap are still at an early stage of development that precludes conclusion on their future evolution.

La faiblesse des muscles périphériques, définie par une diminution de la force maximale volontaire en dehors de tout état de fatigue neuromusculaire, est une complication fréquente de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La force maximale volontaire dépend à la fois des propriétés musculaires périphériques (i.e. volume et architecture musculaire, qualités contractiles) et de la capacité du système nerveux à activer le muscle maximalement. Dans la BPCO, plusieurs travaux ont souligné l'existence paradoxale d'une perte de force maximale volontaire sans altérations musculaires périphériques et sans qu'un déficit d'activation volontaire n'ait clairement été identifié. Pourtant, les patients atteints de BPCO présentent de nombreuses altérations du système nerveux, compatibles avec une capacité d'activation volontaire altérée.L'objectif de ce travail de thèse était donc de tester l'implication du système nerveux dans la faiblesse musculaire de la BPCO et d'en déterminer les mécanismes sous-jacents. Au cours de nos travaux, nous avons mis en évidence une activité corticale diminuée dans la BPCO lors de contractions maximales et sous-maximales volontaires. Nous avons par ailleurs rapporté une perte d'excitabilité du cortex moteur et un déficit d'activation volontaire spécifique aux patients atteints de faiblesse musculaire. Ces résultats sont en accord avec une implication des altérations cérébrales dans la faiblesse musculaire périphérique de la BPCO. Nous sommes ensuite parvenus à identifier une origine potentielle des altérations cérébrales : les désaturations en O2 au cours du sommeil avec mouvements non-rapides des yeux (NREM). Cette hypothèse a été corroborée par l'observation d'un niveau d'activation volontaire réduit chez les patients désatureurs en sommeil NREM. En revanche, aucune répercussion significative n'a pu être observée sur la force maximale volontaire de ces patients, suggérant l'existence d'un mécanisme compensatoire. In fine, nos résultats constituent une avancée importante dans la compréhension du phénomène de faiblesse musculaire, classiquement attribué à la seule perte de masse musculaire. L'implication du système nerveux central dans la faiblesse musculaire ouvre notamment la voie à de nouvelles modalités de prise en charge par des approches spécifiques, dans l'optique de lutter contre la faiblesse musculaire et ses multiples répercussions négatives dans la vie du patient atteint de BPCO. / Peripheral muscle weakness, as defined by a reduced voluntary strength outside any state of neuromuscular fatigue, is a common complication of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Maximal voluntary strength is determined by both peripheral muscle properties (i.e. muscle volume and architecture, contractile quality) and the nervous system's ability to activate the muscle maximally. In COPD, many studies highlighted the paradoxical existence of maximal voluntary strength loss without any peripheral muscle impairment, and without a clearly identified voluntary activation deficit. However, patients with COPD exhibited several nervous system alterations compatible with a reduced maximal voluntary activation capacity. The aim of this thesis was to test the nervous system implication in COPD muscle weakness and to determine the involved mechanisms. As major results, we found a reduced cortical activity in COPD during maximal and sub-maximal voluntary contractions. Furthermore, we reported reduced motor cortex excitability and voluntary activation deficit, specifically in patients with muscle weakness. These results are in accordance with an involvement of cortical alterations in COPD muscle weakness. Then, we indentified a potential origin for cortical alterations: O2 desaturation during non-rapid eye movement (NREM) sleep. This hypothesis has been corroborated by the observation of a reduced voluntary activation in patients with NREM sleep desaturation. However, no significant repercussion could have been observed on maximal voluntary strength in these patients, suggesting a compensatory mechanism.Our results are an important step forward in understanding the COPD muscle weakness that was classically attributed to loss of muscle mass only. The involvement of the central nervous system in COPD muscle weakness also brings about new patient care opportunities via tailored approaches, in order to fight against muscle weakness and its deleterious consequences on a patient's life.

Dans le cadre de l'étude de faisabilité du stockage en formation argileuse profonde, la disponibilité de l'eau dans les argiles doit être connue. Le statut de l'eau dans un milieu poreux particulier conditionne en effet l'interprétation de nombreuses expériences : altération géochimique, rétention, thermo–hydro–mécanique, modélisations géochimiques, ... . Pour répondre aux préoccupations reliées à la diffusion des polluants à travers des milieux poreux, il est fondamental de décrire correctement les états de l'eau, vecteur des transports. Le but de cette étude est également de clarifier les notions "d'eau libre" et "d'eau liée". <br />Les spectroscopies de vibration sont appliquées à l'étude des états d'hydratation de saponites synthétiques, (Si4-xAlx)Mg3O10(OH)2Mz+x/z, afin de caractériser les molécules d'eau adsorbées et les conséquences de cette adsorption sur la structure des matériaux. La réalisation de ce projet a nécessité la conception, la réalisation et la validation d'un montage expérimental original ; il permet d'enregistrer des spectres proche infrarouge en réflexion diffuse et des spectres de diffusion Raman, les échantillons étant maintenus à température (30°C à 80°C) et pression de vapeur d'eau contrôlées (10-6 < P/P0 < 0,98). Par l'analyse approfondie des spectres proche infrarouge, des isothermes d'adsorption -désorption d'eau sont obtenues et se révèlent être en parfait accord avec les techniques gravimétriques quantitatives, en plus des informations sur les états de l'eau à l'échelle moléculaire. <br />L'étude concomitante des spectres de vibration et une approche pluridisciplinaire originale (Diffraction de Rayons X et de neutrons, Analyse Thermique à Vitesse Contrôlée, gravimétrie d'adsorption d'eau et simulations Grand Canonique Monte Carlo) permet de décrire les mécanismes de l'hydratation ainsi que la localisation et l'organisation des molécules d'eau dans l'espace interfoliaire des saponites. Grâce à la diversité des échantillons synthétiques – deux charges (x=0,4 ou 0,7) et trois cations compensateurs (Mz+x/z=Na+ ou K+ ou Ca2+) –, il est possible d'établir l'influence des paramètres charge et nature du cation compensateur sur l'hydratation. Le cation se révèle alors être l'acteur principal de la structuration de l'eau dans l'espace interfoliaire et du gonflement ; par exemple, le potassium K+ s'avère très difficile à extraire de sa cavité ditrigonale lors de l'hydratation, à tel point que, pour la charge x=0,7, il reste localisé au niveau de la substitution au-delà de P/P0=0,90. La conséquence directe sur la quantité d'eau adsorbée est que, à P/P0=0,40 par exemple, la saponite 0,7 K adsorbe quatre fois moins de molécules d'eau que le même échantillon échangé au sodium. Ensuite, l'étude de l'effet de la température sur l'hydratation des saponites sodiques tend à montrer que le film d'eau interfoliaire reste structuré en deux dimensions jusqu'à plus de 95% d'humidité relative à 80°C alors que le passage à un réseau tridimensionnel est observé dès 60% d'humidité relative à 30°C. Une autre conséquence est qu'à P/P0=0,80, la quantité d'eau adsorbée par un même échantillon est trois fois plus grande à 30°C qu'à 80°C. Après avoir extrait les mécanismes et les paramètres principaux de l'hydratation des saponites, l'hydratation d'une argile méthodologique de l'Andra, la bentonite MX80, est également étudiée. L'accent est mis sur l'importance des phases minérales accessoires de cette argile naturelle qui représentent environ 20% en masse. Notamment, la composition en cations de l'espace interfolaire n'est pas à l'équilibre avec les minéraux extérieurs aux particules de smectite ; un enrichissement de l'espace interfoliaire en cations divalents (Ca2+ et/ou Fe2+) est mis en évidence en présence de vapeur d'eau. Les phases accessoires modifient également la porosité intergranulaire et, par conséquent, la quantité d'eau adsorbée à des P/P0 supérieurs à 0,80 varie entre la phase smectique et la bentonite. Enfin, l'acquisition de nombreux spectres de l'eau a nécessité le développement d'une méthode simple de traitement des profils spectraux. Reposant sur la mesure du barycentre du massif d'absorption des combinaisons de l'eau, elle permet de différencier deux types d'eau tout en les quantifiant ; de l'eau adsorbée sur les cations à haut nombre d'onde et de l'eau engagée dans un réseau de liaisons hydrogène appelée eau auto-associée, à plus bas nombre d'onde. Il apparaît que, jusqu'aux alentours de 0,6 en P/P0, c'est l'eau des cations qui est majoritaire. Au-delà, l'eau auto-associée augmente fortement jusqu'à devenir prédominante, la quantité d'eau sur les cations restant quasi-constante.

Jusqu'à récemment, les patients souffrant d'épilepsie réfractaire aux traitements médicamenteux étaient destinés à un avenir incertain. Le recours à la chirurgie comme traitement alternatif offre l'espoir de mener un jour une vie normale. Pour déterminer si un patient peut bénéficier d’une intervention chirurgicale, une évaluation complète est cruciale. Les méthodes d’évaluation préchirurgicale ont connu des progrès importants au cours des dernières décennies avec le perfectionnement des techniques d’imagerie cérébrale. Parmi ces techniques, la spectroscopie proche infrarouge (SPIR), aussi connue sous le nom d’imagerie optique, présente de nombreux avantages (coût, mobilité du participant, résolution spatiale et temporelle, etc.). L’objectif principal de cette étude est de développer un protocole d'évaluation préchirurgicale de la mémoire. Une tâche de mémoire verbale incluant l’encodage, le rappel immédiat et le rappel différé de listes de mots a été administrée à dix adultes sains lors d’un enregistrement en imagerie optique. Les résultats obtenus suggèrent l’activation bilatérale des aires préfrontales antérieures et dorsolatérales ainsi que des aires temporales antérieures et moyennes. Les aires préfrontales et temporales antérieures semblent modulées par les différents processus mnésiques et la position du rappel dans le temps. La première fois qu’une liste est rappelée, l’activité hémodynamique est plus élevée que lors des rappels subséquents, et ce, davantage dans l’hémisphère gauche que dans l’hémisphère droit. Cette étude constitue la première étape dans le processus de validation du protocole à des fins cliniques auprès de patients épileptiques. / Until recently, patients with epilepsy refractory to drug treatments were intended to an uncertain future. Surgery as an alternative treatment offers hope to, one day, lead a normal life. In order to determine if a patient may benefit from a surgical intervention, a complete evaluation is essential. With the advancements in brain imagery techniques over the last few decades, preoperative evaluation methods have seen important progress. Among these techniques, near infrared spectroscopy (NIRS), also known as optical imaging, presents numerous advantages (cost, participant mobility, spatial and temporal resolution, etc.). The purpose of this study is to develop a preoperative evaluation protocol for memory assessment. During a NIRS recording, a verbal memory task including encoding, immediate and delayed free-recall of a list of words was administered to ten healthy adults. The results obtained revealed bilateral activation of anterior and dorsolateral prefrontal areas as well as anterior and median temporal areas. Prefrontal and anterior temporal areas seemed to be regulated by different memory processes and the recall location in time. The first time that a list is recalled, increased hemodynamic activity is observed in comparison to subsequent recalls, with a greater activity in the left hemisphere than in the right hemisphere. This study constitutes the first step in the validation process of the protocol for clinical needs among epileptic patients.

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

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Le taux de survie des patients souffrant d’un arrêt cardiaque extrahospitalier est inférieur à 10% même avec les meilleures pratiques en réanimation. Une nouvelle technique de réanimation, soit la réanimation par circulation extracorporelle, a été mise à l’essai et s’avère prometteuse pour améliorer le pronostic chez cette population. Par contre, des réponses à plusieurs enjeux doivent être obtenues avant de tester de façon prospective les avantages de cette technique, notamment quant aux impacts collatéraux sur les pratiques de réanimation préhospitalière qu’elle impliquerait, à la sélection des patients et aux potentielles stratégies de monitorage à utiliser chez ces patients. Cette thèse vise à répondre à ces questions avant d’éventuellement démontrer la valeur ajoutée de cette technique de réanimation et ainsi améliorer la survie pour ces patients. Le premier volet présente les résultats de trois études de cohorte explorant les impacts qu’aurait l’incorporation de la réanimation par circulation extracorporelle sur les protocoles de soins. Les résultats d’une première étude de cohorte ont démontré que la durée des manœuvres de réanimation avancées pratiquées en préhospitalier pourrait être réduite pour permettre un départ plus rapide vers un centre hospitalier pouvant initier la réanimation par circulation extracorporelle puisqu’il n’y avait pas d’association positive entre la durée de ces manœuvres et la survie chez ces patients. Les résultats d’une deuxième étude ont démontré que de rediriger les patients en arrêt cardiaque vers les centres hospitaliers pouvant pratiquer la réanimation par circulation extracorporelle pourrait augmenter leur taux de survie. Ce bénéfice potentiel subsistait jusqu’à un ajout de 14 minutes de la durée du trajet par ambulance dû à la redirection. Troisièmement, la modification de ces deux protocoles de soins permettrait à potentiellement trois fois plus de patients de bénéficier d’une réanimation par circulation extracorporelle. Le second volet présente les résultats de deux études visant à optimiser la sélection des patients pour une réanimation par circulation extracorporelle. Les résultats d’une première étude de cohorte descriptive ont démontré que les patients nécessitant plus de 10 défibrillations conservaient un pronostic de survie adéquat, et ainsi devraient demeurer éligible à une réanimation par circulation extracorporelle. Dans une deuxième étude de cohorte, nous avons étudié l’impact pronostique d’une conversion de rythme pendant la réanimation et avons démontré que le rythme initial était un meilleur marqueur de pronostic que la conversion du rythme. Ainsi, les patients ayant une conversion d’un rythme non-défibrillable à un rythme défibrillable ne devraient pas être retenus en première intention pour une réanimation par circulation extracorporelle, contrairement à ceux dont le rythme initial était déjà défibrillable. Les études du troisième volet visaient à explorer l’usage d’une technologie de monitorage de l’oxymétrie tissulaire, la spectroscopie proche-infrarouge, en raison de son potentiel pour mesurer en continu le degré d’oxygénation des candidats à une réanimation par circulation extracorporelle. Une revue systématique de la littérature a démontré l’utilité pronostique de cette technologie pour les patients en arrêt cardiaque. Ensuite, nous avons décrit à l’aide d’une cohorte prospective les propriétés métrologiques de deux appareils et les facteurs associés permettant d’optimiser leur utilité dans le contexte de patients en arrêt cardiaque. Les connaissances développées par l’entremise des études composant la présente thèse ont déjà été intégrées aux protocoles de prise en charge des patients souffrant d’un arrêt cardiaque extrahospitalier ce qui jette des bases solides pour poursuivre des recherches pour ultimement améliorer leur pronostic. / Despite advances in medical care, survival amongst out of hospital cardiac arrest patients remains low, with only 10% of patients surviving. The use of extracorporeal cardiopulmonary resuscitation, a novel resuscitation procedure, has recently garnered interest and showed promise to improve resuscitation outcomes. However, questions remain to be answered before this technology can be prospectively evaluated, notably regarding the collateral impacts of its implementation, appropriate patient selection and the monitoring strategies to use for these patients. The main objective of this thesis is to answer these questions to eventually improve the outcome of patients suffering from an out-of-hospital cardiac arrest. In the first part, the results of three cohort studies exploring the potential impact of the implementation of extracorporeal resuscitation on prehospital resuscitation protocols are presented. A first cohort study showed that the duration of prehospital advanced cardiac life support could be reduced to allow for an earlier transport to an extracorporeal resuscitation centre. A second cohort study showed that patients being transported to specialized resuscitation centres might have increased survival. This increase in survival would remain despite an additional 14 minutes of prehospital transport time due to the redirection. A third study showed that prehospital redirection could triple the number of patients who could benefit from extracorporeal resuscitation. In the second part, the results of two studies aiming to improve the selection of adequate patients for extracorporeal resuscitation are presented. A first cohort study showed that patients requiring more than 10 defibrillations still had an adequate chance at survival and should remain eligible for an extracorporeal resuscitation. A second cohort study showed that the initial rhythm was a much better prognosticating factor than subsequent rhythms. Patients with an initial non- shockable rhythm who experience a conversion to a shockable rhythm should not be considered first-line candidates for extracorporeal resuscitation. In the third part, three studies exploring the potential uses of near-infrared spectroscopy for the monitoring of extracorporeal resuscitation patients are presented. A systematic review was first performed and showed the prognosticating ability of this technology for patients suffering from a cardiac arrest. Then, using a prospective cohort, the metrological properties and their determinants of two frequently used near-infrared spectroscopy devices were described, in order to optimize their uses in the context of cardiac arrest. The knowledge acquired by the studies comprised in this thesis has already been integrated in protocols guiding the care for patients suffering from an out-of-hospital cardiac arrest and has laid the foundation for the prospective evaluation of extracorporeal resuscitation for this population, which will hopefully ultimately lead to improvement in their prognosis.

Les patients coronariens (PC) sont plus à risque de présenter des déficits cognitifs et certains types démence. Les fonctions cognitives des PC ont été étudiées au repos, mais jamais au cours d’une séance d’exercice aigu. L’exercice aigu à haute intensité peut affecter négativement la performance cognitive chez des personnes saines. Bien que les PC soient plus à risque de dysfonctions cérébrales et cardiovasculaires, cette relation n’a jamais été étudiée au sein de cette population clinique et peut permettre de mieux comprendre l’axe coeur-cerveau. Il était postulé que la performance cognitive sera affectée par l’exercice à haute intensité due à une diminution de l’apport en oxygène seulement chez les patients coronariens. Trente-huit PC et 16 participants sains ont été recrutés. Les participants ont complété les mesures suivantes : (1) des tests neuropsychologiques et une familiarisation à la tâche de Stroop modifiée informatisée (2) un test mesurant la consommation d’oxygène jusqu’au pic de l’effort (VO2pic) et (3) la tâche de Stroop à 30% et 70% de leur puissance maximale atteinte au VO2pic tout en pédalant sur un ergomètre. L’oxygénation cérébrale a été mesurée grâce à la spectroscopie proche infrarouge. Les résultats ont démontré que la performance cognitive est restée stable entre les deux intensités pour les deux groupes. Chez les PC, le volume sanguin cérébral était affecté négativement par l’effort physique à haute intensité comparativement à l’intensité modérée et aux participants sains. La maladie coronarienne affecte négativement l’oxygénation cérébrale pendant un effort à haute intensité. D’autres études sont nécessaires afin de déterminer si un test cognitif administré pendant un effort physique pourrait permettre d’identifier les patients coronariens à risque de déclin cognitif. / Coronary heart disease (CHD) patients are at higher risk for developing cognitive deficits and certain types of dementia. The cognitive functions of coronary patients have been studied at rest, but never during an acute exercise session. Acute high intensity exercise negatively affects cognitive performance in healthy people. Although coronary patients are at higher risk of cerebral and cardiovascular dysfunction, this relationship has never been studied in this clinical population and could help better understanding of the heart-brain axis. The aim of this study was to measure the effects of an acute exercise at two different intensities on cognitive performance and cerebrovascular response in CHD patients. It was hypothesized that higher exercise intensity will impair executive performance and cerebrovascular response only in CHD patients. Thirty-eight CHD patients and 16 healthy controls completed neuropsychological assessments, maximal cardiopulmonary exercise testing and two exercise bouts at 30% and 70% of their individualized maximum capacity on an ergocycle while performing a cognitive test including non-executive and executive conditions. Cerebral oxygenation and perfusion were measured during both intensities in all participants with near-infrared spectroscopy. The results demonstrated that the cognitive performance remained stable between the two intensities for both groups. In CHD patients only, cerebral blood volume was negatively affected by high intensity exercise compared with moderate intensity. Coronary heart disease negatively affects cerebral oxygenation during high intensity exercise. Further studies are needed to determine whether a cognitive test administered during physical exertion could identify coronary patients at risk of cognitive decline.

Thèse de doctorat présentée en vue de l'obtention du doctorat en psychologie - recherche intervention, option neuropsychologie clinique (Ph.D). / Les cardiopathies congénitales, c’est-à-dire les anomalies de la structure du cœur ou des vaisseaux sanguins, constituent les malformations les plus fréquentes à la naissance. Considérant la prévalence des altérations cérébrales, des retards de développement et des déficits cognitifs qui leur sont associés, les cardiopathies congénitales sont reconnues comme une problématique de santé publique. Plusieurs questions méritent d’être étudiées pour mieux comprendre les conséquences neurodéveloppementales de ces malformations et identifier les mécanismes d’action qui en sont à l’origine. Dans ce contexte, la présente thèse vise à documenter le fonctionnement cérébral et le développement moteur et langagier des enfants présentant une cardiopathie congénitale complexe, ainsi qu’à identifier des facteurs de prévention et des pistes d’intervention pour améliorer leur pronostic neurodéveloppemental. Cette thèse est composée d’une revue de littérature et de quatre études empiriques. Le premier article avait pour objectif de recenser les principales données scientifiques disponibles dans la littérature, afin d’obtenir une vision intégrée des fonctions cognitives potentiellement affectées dans cette population et des facteurs qui en augmentent le risque. Le deuxième article visait à documenter les patrons de connectivité fonctionnelle des nourrissons de quatre mois ayant subi une chirurgie cardiaque correctrice, à l’aide de la spectroscopie proche infrarouge. Nos données de neuroimagerie révèlent une connectivité inférieure chez les participants avec malformation cardiaque comparativement aux contrôles, ce qui suggère la présence d’altérations du fonctionnement cérébral après la chirurgie cardiaque. Par ailleurs, nos résultats nous amènent à supposer que les régions frontales présenteraient un risque accru de dysfonctionnement, tandis que la connectivité fonctionnelle entre les régions temporales pourrait être préservée. L’objectif du troisième article était de décrire le développement de la motricité globale entre 4 et 24 mois dans cette population. Nos données révèlent une augmentation significative des performances motrices avec l’âge, et ce, particulièrement pour le groupe d’enfants ayant bénéficié d’interventions régulières en physiothérapie. Ceci suggère que l’intervention motrice pourrait améliorer le développement de la motricité globale chez les enfants à risque de retard moteur. Le quatrième article visait à décrire le développement du langage, entre 12 et 24 mois, chez les enfants présentant une cardiopathie congénitale complexe et à explorer les associations entre les habiletés de communication précoces et les capacités langagières futures. Les résultats de cette étude suggèrent une vulnérabilité spécifique des habiletés langagières expressives, comparativement aux compétences réceptives, et indiquent que les habiletés de communication gestuelle à 12 mois constituent un fort prédicteur du développement langagier futur. Enfin, le cinquième article avait pour objectif d’évaluer l’impact d’un programme développemental sur le fonctionnement moteur, cognitif et comportemental des enfants avec malformation cardiaque âgés de trois ans. Les résultats de cette étude suggèrent, pour la première fois, les potentiels bénéfices d’un tel programme sur le développement du vocabulaire réceptif et des compétences visuoconstructives. Ensemble, les résultats de cette thèse contribuent aux connaissances scientifiques sur le neurodéveloppement des enfants présentant une cardiopathie congénitale. Nos travaux permettent, en effet, de mieux comprendre le développement cognitif, moteur et langagier de ces enfants et fournissent des pistes concrètes pour une meilleure prévention des difficultés langagières et motrices dans cette population. Par ailleurs, ils soulignent la pertinence des études de neuroimagerie fonctionnelle pour comprendre les mécanismes d’action à l’origine de ces conséquences neurodéveloppementales, et ainsi, favoriser le développement de ces enfants. / Congenital heart disease, defined as a problem that affects the structure of the heart, constitutes the world’s most common birth defect. Given the prevalence of brain abnormalities, developmental delays and cognitive impairments associated with these defects, congenital heart diseases are recognized as a public health issue. Several questions remain to be investigated for a better understanding of the resulting neurodevelopmental complications, and to identify its specific mechanisms of action. This thesis aims to document the brain function and the development of motor and language skills of young children with complex congenital heart disease, and to identify preventive factors and avenues of intervention to improve their neurodevelopmental issue. This thesis includes a literature review and four empirical studies. The first article aimed to review the current knowledge, to get an overall view of cognitive disabilities that result from a congenital heart disease and the clinical factors that increase this risk. The goal of the second article was to investigate brain functional connectivity in 4-month-old infants with repaired congenital heart disease, using near-infrared spectroscopy. This neuroimaging study reveals reduced connectivity strength in infants with congenital heart disease compared to healthy controls, which suggests that alterations of brain functional connectivity persist after corrective cardiac surgery. Furthermore, our data lead us to hypothesize that functional connectivity in homologous temporal regions might be preserved in patients with congenital heart defect, while connectivity involving frontal regions might be at increased risk for dysfunction. The third study aimed to document the gross motor development in children with complex congenital heart disease aged 4 to 24 months. Our data revealed an increase in gross motor scores with age, and this, particularly for children who received regular motor intervention sessions. These results suggest that physical therapy may help to improve gross motor skills in children at risk of motor delay. The aim of the fourth article was to describe the language development, from 12 to 24 months of age, in children born with a heart disease, and to explore the relationship between early language performances and future language skills. The results of this study suggest that language impairments prominently affect expressive skills, rather than receptive skills, and indicate that early communicative gestures constitute a strong predictor of later language skills. Finally, the goal of the fifth article was to assess the impacts of a neurocardiac developmental follow-up program on motor, cognitive and behavioral functioning of 3-year-old children with congenital heart defect. This study suggests, for the first time, the potential benefits of such program on language receptive and visuospatial skills. This thesis significantly contributes to the scientific knowledge on neurodevelopment of children born with a congenital heart disease. The results of our studies allow a better description of the cognitive, motor and language development in this population, and provide interesting avenues for a better prevention of language and motor impairments. Furthermore, these results underline the relevance of functional neuroimaging studies for the understanding of mechanisms that result in neurodevelopmental disabilities and, therefore, the improvement of these children’s development.