De récentes études suggèrent que le contrôle attentionnel peut être amélioré suite à des entraînements cognitifs informatisés. Cependant, peu d'études ont montré des preuves de transfert ou de généralisation des acquis à des tâches cliniques. Les résultats rapportés dans cette thèse émanent de deux études indépendantes montrant des effets de transfert spécifiques à des tests neuropsychologiques cliniques suite à un entraînement cognitif de l'attention. Trente-quatre personnes âgées ont participé à la première étude. La moitié des participants ont complété six séances d'entraînement de l'attention divisée, alors que les autres ont été assignés à un groupe contrôle. Vingt-huit personnes âgées et 24 jeunes adultes ont participé à la deuxième étude portant sur l'entraînement de l'inhibition. Dans chaque étude, une rétroaction individualisée de la performance (feedback) était présentée aux participants. Des pré-tests et post-tests, composés de tests neuropsychologiques, ont permis de comparer l'amélioration des performances obtenues par les groupes entraînés à celle des groupes contrôles. Les résultats ont indiqué une amélioration spécifique aux tests cliniques évaluant le contrôle attentionnel. Dans la première étude, l'entraînement de l'attention divisée a amélioré les habiletés d'alternance à la condition flexibilité du test de Stroop et au tracé B du test de Traçage de pistes. Dans la seconde étude, l'entraînement de l'inhibition a montré des effets bénéfiques au test de Stroop et au test de Hayling. Ces résultats suggèrent que l'entraînement cognitif peut améliorer les fonctions attentionnelles des personnes âgées, telles que mesurées par des tests neuropsychologiques cliniques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Entraînement cognitif, Vieillissement, Attention divisée, Inhibition, Tests neuropsychologiques et transfert.

La tomographie par émission de positons au 18F-Fluorodésoxyglucose (TEP au 18F-FDG) est une technique d’imagerie permettant de quantifier le métabolisme glycolytique cérébral. L’objectif de nos travaux de thèse était d’essayer de caractériser au mieux les modifications cérébrales liées au vieillissement, y compris la partie possiblement liée à des dysfonctions vasculaires, grâce à une analyse quantitative tridimensionnelle voxel-à-voxel des images de TEP au 18F-FDG. Nos travaux montrent, tout d’abord, qu’il existe un intérêt pratique à utiliser un logiciel de normalisation spatial particulier (BM : Block Matching) pour l’analyse quantitative cérébrale, au moins pour la fabrication de modèles anatomiques (« template ») adaptés à chaque population étudiée. Cet intérêt a été tout d’abord montré pour localiser des foyers épileptiques temporaux, puis pour quantifier l’impact de l’âge sur le métabolisme cérébral (détermination plus précise des aires cérébrales affectées). Avec cette méthode, il est possible d’observer une diminution du métabolisme cérébral tout au long de la vie, en particulier dans certaines aires frontales. Nous avons essayé de déterminer la composante du vieillissement cérébral qui est possiblement liée à une dysfonction vasculaire et qui serait donc susceptible d’être traitée ou prévenue par des thérapeutiques vasculaires appropriées. Dans ce domaine de recherche, nous avons pu montrer que les anomalies micro-vasculaires de la substance blanche, appelées leucoaraïose, étaient associées à une diminution du métabolisme de la substance grise, en particulier au niveau frontal. Cet effet était indépendant de l’effet spécifique de l’âge et du phénomène d’atrophie corticale. Enfin, dans une population de patients âgés et à forte prévalence d’hypertension artérielle, nous avons montré que la pression artérielle était étroitement corrélée au remodelage métabolique cérébral, en particulier lorsque cette pression est mesurée au niveau central et lorsque l’on tient compte de la pression différentielle, avec alors une valeur seuil de 50 mmHg. Le vieillissement cérébral global et l’accélération qui peut être liée à des facteurs vasculaires sont des données qui peuvent être estimées en TEP au 18F-FDG, avec une méthode d’analyse quantitative voxel-à-voxel adaptée. Cette identification pourrait peut-être guider la prescription de traitements vasculaires appropriés et aussi, aider à différencier ces atteintes liées à l’âge ou d’origine vasculaire des autres maladies cérébrales. / 18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography (18F-FDG PET) is a brain-imaging technique allowing brain glycolytic metabolism to be quantified. The aim of this doctoral thesis work was to try to better characterize the aging-related changes in brain metabolism, including the part with a possible vascular origin, thanks to a three-dimensional voxel-based quantitative analysis of 18F-FDG PET images. Our work shows firstly that there is a clear advantage to use a particular spatial normalization software (BM: Block Matching) for the brain quantitative analysis, at least for the providing of templates adapted to each study population. This advantage was shown, initially, for the localization of temporal epileptic foci and thereafter, for quantifying the age-related changes in brain metabolism (enhanced determination of the involved brain areas). With this method, a decrease in brain metabolism could be documented throughout the life especially within certain frontal areas. In addition, we tried to determine the component of cerebral aging, which might be of a vascular origin and thus, susceptible to be treated or prevented by vascular treatments. In this research field, we have shown that microvascular abnormalities, setting within white-matter and called leukoaraiosis, were associated with a decrease in the grey-matter metabolism, in particular within certain frontal areas. This effect was independent of the inherent effect of age and of cortical atrophy. Finally, in a population of older patients with a high prevalence of hypertension, we showed that the blood pressure level was correlated to a brain metabolic remodeling, especially when this pressure was measured at central level and when considering the pulse pressure and a threshold value of 50 mmHg. The global cerebral aging and its acceleration in relation to vascular factors may be assessed by 18F-FDG PET when using an adapted voxel-based quantitative method. This assessment could potentially be useful for the monitoring of vascular treatments and for differentiating the aging- and vascular-related metabolic changes to those corresponding to brain diseases of other origins.

L’augmentation de la longévité et une meilleure prise en charge des maladies cardiovasculaires entraînent un accroissement de la fréquence des maladies liées au vieillissement cérébral, les accidents vasculaires cérébraux (AVC) et la démence étant les plus fréquents. Les marqueurs IRM de vieillissement cérébrovasculaire (hypersignaux de la substance blanche [HSB], infarctus silencieux, microhémorragies) sont de forts prédicteurs d’AVC et de démence, très fréquents en population générale âgée et facilement mesurables. Nous avons étudié l’association entre des composantes du métabolisme lipidique (taux de lipides plasmatiques, génotype ε de l’Apolipoprotéine E [APOE]) et les marqueurs IRM de vieillissement cérébrovasculaire. Nous rapportons dans une revue systématique et méta-analyse que l’allèle APOEε4 est associé à un volume accru de HSB et à un risque accru de microhémorragies et que l’allèle APOEε2 est associé avec un volume accru de HSB et une fréquence plus élevée d’infarctus silencieux. Nous rapportons dans les études 3C-Dijon et EVA, que les taux croissants de triglycérides (TG) sont associés à un volume accru de HSB et à une fréquence plus élevée de lacunes (petits infarctus silencieux). Enfin nous avons exploré la signification clinique de ces associations dans l’étude 3C. Nous rapportons que des taux plus élevés de TG, LDL-cholestérol, et cholestérol total sont associés à un risque accru de démence et de ses sous-types, en population générale âgée de 74 ans à l’inclusion et suivie pendant 12 ans. Nous concluons que le métabolisme lipidique est associé aux marqueurs IRM de vieillissement cérébrovasculaire et à la démence. / Increasing longevity and improved management of cardiovascular diseases has led to an increase in the frequency of age-related neurological diseases, especially stroke and dementia. MRI markers of vascular brain injury (white matter hyperintensities [WMH], silent infarcts and microbleeds) are powerful predictors of stroke and dementia, very frequent in the elderly, and can be measured easily. We studied the association between some components of lipid metabolism (plasma lipid levels, Apolipoprotein E [APOE] ε genotype) and MRI markers of vascular brain injury. We found in a systematic review with meta-analysis that the ε4 allele of the APOE gene is associated with larger WMH volume and a higher frequency of cerebral microbleeds, and that the APOEε2 allele is associated with larger WMH volume and a higher frequency of silent brain infarcts. We also report in the 3C-Dijon Study and in the EVA study that higher triglyceride levels are associated with an increased WMH volume and with a higher frequency of silent lacunar (small subcortical) brain infarcts. Finally, we investigated the clinical significance of these associations the 3C Study. We observed that higher triglycerides, LDL-cholesterol and total cholesterol levels, were associated with an increased risk of all dementia and its subtypes, in community persons aged 74 years at baseline and followed for up to 12 years. We conclude that lipid metabolism is associated with MRI-markers of cerebrovascular aging and dementia.

Actuellement, l’étude du mouvement des tissus biologiques figure parmi les thématiques majeures dans le domaine de l’imagerie médicale, dont le challenge est d’apporter un complément d’information clinique et de permettre une aide au diagnostic. L’application récente de techniques d’élastographie ouvre de nouvelles perspectives de caractérisation biomécanique des tissus, et notamment du cerveau. Dans ce contexte, nous proposons une méthodologie innovante d’élastographie passive des propriétés mécaniques du tissu cérébral dont le but est de permettre à terme le diagnostic des maladies neurodégénératives. / The study of biological tissues movement is currently, one of the major thematics in the medical imaging field. The challenge is to provide additional clinical information and allow for diagnostic assistance. The recently introduced elastographic techniques, provide ample opportunities for biomechanical tissues characterization, particularly of cerebral tissues. An innovative passive-elastographic methodology for assessing mechanical properties of brain tissue is proposed. The eventual aim is to allow for the diagnosis of neurodegenerative diseases.