Au travers des données cognitives de la cohorte stéphanoise PROOF, l’objectif de ce travail de thèse a été de déterminer quelle pouvait être la valeur pronostique de plusieurs facteurs, entre autres psychosociaux et physiologiques, d’un maintien optimal du fonctionnement cognitif avec l’âge.Le premier axe de recherche de ce travail, a mis en évidence que 70% des 632 participants âgés de 67 ans à la première évaluation cognitive de l’étude PROOF, présentaient une stabilité de leur fonctionnement cognitif après 8 ans de suivi. Le principal facteur mis en cause dans le vieillissement cognitif de cette population, que nous avons qualifié de « réussi », était, pour ces participants, d’avoir un haut niveau d’implication dans des activités sociales.Le second axe de recherche de ce travail, a mis en évidence que la dégradation de la régulation autonomique, et non la présence de facteurs de risque cardiovasculaires classiques, avait un impact négatif sur le fonctionnement mnésique des participants. Confortant ces résultats, nous avons montré que les pathologies respiratoires liées au sommeil avaient un impact négatif sur le vieillissement cognitif normal, avec un impact délétère de la fragmentation autonomique nocturne sur l’évolution des capacités mnésiques. Une préservation de l’activité du Système Nerveux Autonome (SNA) pourrait donc être une clé d’un maintien optimal des capacités mnésiques au cours du vieillissement normal.Le troisième axe de recherche de ce travail, a mis en évidence que les plaintes, qu’elles soient cognitives ou liées à la qualité de sommeil, étaient stables au décours du vieillissement normal. Nous avons pu démontrer que ce n’est pas l’âge qui génère la plainte, mais la qualité de vie et l’état anxiodépressif des personnes qui les expriment. Ceci n’est pas sans nous rappeler que le sujet, son symptôme et son histoire sont autant de déterminants du vieillissement cognitif « réussi ». Le quatrième axe de recherche de ce travail, a enfin mis en exergue que la prise en compte de la richesse des interactions sociales menées tout au long de la vie était un élément déterminant du niveau de performances dans des tâches de cognition sociale de personnes agées de 78 ans, et ce, indépendamment de la nature du fonctionnement exécutif et du niveau socioculturel. En conclusion, le vieillissement cognitif « réussi » n’est pas uniquement une vision optimiste du bien vieillir, allant contre des stéréotypes négatifs sur une perte systématique des fonctions cognitives liée à l’âge. Il s’agit d’un concept multidimensionnel qu’il convient de bien cerner si l’on veut mettre en place des stratégies efficaces susceptibles d’intervenir sur le maintien des capacités cognitives avec l’âge. Ce travail de thèse a permis de mettre en évidence l’identification de quatre facteurs déterminant du vieillissement cognitif « réussi » (et pour lesquels une intervention est possible !) qui sont : 1) le maintien des activités sociales tout au long de sa vie ; 2) la préservation d’un bon équilibre du système sympathique-parasympathique ; 3) l’absence de pathologies respiratoires liés au sommeil ; 4) la stabilité des plaintes (sommeil, cognition) exprimées avec l’âge. / The aim of this thesis was to examine cognitive performances of a large French cohort study of elderlies, i.e. the Saint Etienne PROOF-Siempre cohort, in order to assess among several factors which of them could play a prognostic role on a successful cognitive aging including physiological and psychosocial factors. In order to assess these key factors we developped several research axes frequently examining the long-term changes.The first axis of the research consider the overtime evolution of cognitive function in this population. We found that 70% of the 632 participants 67 yrs old at their inclusion in the study with or without sleep related breathing disorders had stable cognitive data 8-yr later. In this sample that we defined as having a successful cognitive aging, the predictive factor was the "high level of social activities" without any contribution of the demographic data, the hypoxemic load or classical vascular and metabolic factors.The second axis of the research we examined the influence of the autonomic nervous system activity of cognitive performances. In a sample of 916 older people, we found that a parameter reflecting the parasympathetic arm of the ANS, the baroreceptor sensitivity, affect when it was found altered the memory function without interference of other cardiovascular risk factor. These results were confirmed in a 8-yr assessment on 425 subjects of the previous sample in whom again a alteration of baroreceptor sensitity affect the long-term changes on memory function with contribution of the other examined factors. This would suggest that autonomic nervous system may also influence the memory changes with aging and assuring a more successful cognitive aging.The third axis of the research was to define how subjective cognitive and sleep complaints remain stable across time and whether subjective estimation of sleep quality may affect the changes on the subjective cognitive complaints. We found again a stability of the subjective cognitive complaint without any interference of sleep quality and aging itself, the quality of life and the presence of anxiety and depression being the most important factors. The four axis of the research examined the possible effect of the degree of social interaction developed along lifetime on the social cognition. We found in group of 100 elderly aged 78 yrs that quality of social interactions in the life-span was the key factor implicated in late social cognitive skills in the elderly without any effect of the executive function status nor the educational and intellectual level.In conclusion, we have demonstrated that in contrast to the most common recognized of a systematic loss of cognitive functions related to age healthy elderlies may have a successful cognitive aging. The "successful" cognitive aging is a multidimensional concept that should clearly identify if one wants to adopt effective strategies to maintain cognitive abilities with age. The different aspects examined in this thesis have highlighted the identification of four determinants of a "successful" cognitive aging: 1) the maintenance of social activities throughout the life; 2) the preservation of a sympathetic-parasympathetic balance of the autonomic nervous system; 3) the lack of sleep-disordered breathing; and 4) the stability of sleep and cognitive complaints generally reported in older population. The application of those strategies may help to prevent the cognitive decline in older populations.

Depuis de nombreuses années, la littérature s’attache à mettre en évidence que, malgré les déficits cognitifs liés à l’avancée en âge, chaque individu peut bénéficier de ses expériences afin de les réinvestir quotidiennement à travers une optimisation de ses comportements, via le maintien d’un certain niveau de plasticité cognitive (i.e., théorie de l’enrichissement cognitif). Dans cette perspective, ce travail vise à appréhender l’étendue de la plasticité comportementale des seniors via l’étude du transfert d’apprentissage issu des exergames. Son ambition est d’établir quels peuvent être les bienfaits de la pratique des exergames afin de lutter contre les effets délétères du vieillissement cognitif normal. Il s’agit, au travers de deux études d’entrainement, d’identifier le potentiel de transférabilité de nouvelles acquisitions cognitives et motrices via cet outil d’entrainement virtuel. La première étude a mis en évidence qu’un programme d’entrainement en exergames de trois mois permet l’amélioration des fonctions exécutives et de la vitesse de traitement de l’information chez des personnes âgées sédentaires. Ces résultats suggèrent que ces améliorations cognitives pourraient prendre leurs sources explicatives, d’une part, via la sollicitation physique se traduisant ici par des améliorations physiques notamment au niveau de l’endurance cardiorespiratoire, et d’autre part, via l’intermédiaire de la stimulation cognitive induite par le jeu qui, grâce à la diversité des tâches et des interactions, a engendré un transfert vers les tests neuropsychologiques. La seconde étude a pour objectif d’identifier l’occurrence d’un transfert virtuel-réel au travers d’un contexte de similarité entre les éléments constituant nos deux tâches expérimentales, à partir d’une tâche de putting au golf. La comparaison de performances des deux groupes d’âges entrainés selon deux contextes d’apprentissage (réel versus virtuel) a mis en évidence que les adultes jeunes étaient parvenus à réinvestir les habiletés acquises issues du virtuel dans le contexte réel, à la différence des adultes âgés qui, bien qu’ils aient atteint une réelle acquisition motrice en contexte virtuel, n’ont pas réussi à réengager de façon optimale leur acquisition antérieure. Ce travail doctoral atteste que les exergames peuvent, à travers une stimulation à la fois physique et cognitive, être un moyen efficace de lutter contre les effets délétères liés à l’avancée en âge. / For years, research literature has underlined that, notwithstanding the cognitive deficits related to advancing age, individuals may continue to benefit from their prior experiences in the optimization of their behavior, aided by the maintenance of a certain level of cognitive plasticity (i.e., concept of enrichment effects). The present research aims to understand the extent of seniors’ behavioral plasticity and establish how exergames may assist them in countering the deleterious effects of normal cognitive aging. This research consists of two studies which aim to identify the potential for cognitive and motor acquisitions via the use of virtual training devices. The first study highlights that a three month exergame training program improved both executive functions and the speed of processing in sedentary seniors. These results suggest that such cognitive improvements may be explained by (1) physical solicitation resulting in improved cardiorespiratory endurance, and (2) by the game-related cognitive stimulation (due to the variety of tasks and interactions) further transferring to neuropsychological tests. The second study is designed to identify the occurrence of a virtual-real transfer through context similarity between our two experimental tasks, both based on a golf-putting task. Compared performances between the two age groups, having trained in one of two learning conditions (real versus virtual) underlined that young adults were able to reinvest the acquired skills from the virtual to the real context, in contrast to older adults. Even though the latter acquired actual motor skills in virtual context, they failed to optimally re-engage prior acquisitions. This doctoral research attests that exergames, through both physical and cognitive stimulation, may be an effective means to counter the deleterious effects related to advancing age.

L'activité de recherche d'information sur le web est devenue courante dans notre vie journalière. Malgré cela, elle pose encore de nombreux problèmes chez l'utilisateur qui ne trouve pas l'information qu'il recherche ou qui se perd devant la quantité d'informations disponible. Cette étude vise à expérimenter un nouveau dispositif de prévisualisation, breveté permettant à des utilisateurs de naviguer et de consulter des pages en profondeur. La tâche consiste à trouver un appartement cible possédant un ou plusieurs critères spécifiques dans un site web d'agence immobilière spécialement conçu. Plusieurs conditions ont été testées. L'une " habituelle " présentant les caractéristiques classiques de recherche, page par page; l'autre " transparente " qui permet de pré-visualiser les pages choisies et de ne sélectionner que les pages pertinentes. Nous nous intéressons à la mise en oeuvre des processus cognitifs ou s'ajoute l'importance du maintien du but de la recherche en mémoire de travail et aussi à la notion de charge cognitive investie dans une telle activité. Nous utilisons entre autres la technique des mouvements oculaires qui permet de déterminer comment un utilisateur traite et recherche des informations dans un document numérique. Par ailleurs, nous comparons les performances de ce dispositif avec une tablette tactile. Les résultats obtenus révèlent des effets significatifs de ce dispositif de prévisualisation.

L'activité de recherche d'information sur le web est devenue courante dans notre vie journalière. Malgré cela, elle pose encore de nombreux problèmes chez l’utilisateur qui ne trouve pas l'information qu’il recherche ou qui se perd devant la quantité d'informations disponible. Cette étude vise à expérimenter un nouveau dispositif de prévisualisation, breveté permettant à des utilisateurs de naviguer et de consulter des pages en profondeur. La tâche consiste à trouver un appartement cible possédant un ou plusieurs critères spécifiques dans un site web d’agence immobilière spécialement conçu. Plusieurs conditions ont été testées. L’une « habituelle » présentant les caractéristiques classiques de recherche, page par page; l’autre « transparente » qui permet de pré-visualiser les pages choisies et de ne sélectionner que les pages pertinentes. Nous nous intéressons à la mise en oeuvre des processus cognitifs ou s’ajoute l’importance du maintien du but de la recherche en mémoire de travail et aussi à la notion de charge cognitive investie dans une telle activité. Nous utilisons entre autres la technique des mouvements oculaires qui permet de déterminer comment un utilisateur traite et recherche des informations dans un document numérique. Par ailleurs, nous comparons les performances de ce dispositif avec une tablette tactile. Les résultats obtenus révèlent des effets significatifs de ce dispositif de prévisualisation. / The research activity of information on the internet has become common in our daily life. Despite this fact, it still raises many problems for the user who does not find the information they want or is lost to the amount of information available. This study aims at testing a new patented preview device, enabling users to browse and view pages in depth. The task is to find a target apartment with one or more specific criteria in a real estate agency designed website. Several conditions were tested. The “usual” condition with the classic search features, page by page, the other "transparent" condition which enables you to preview selected pages and select only relevant pages. We are interested in the implementation of cognitive processes to which is added the importance of maintaining the goal of research in working memory, and also in the concept of cognitive load invested in such activity. We use the technique of eye movements among others which determines how a user addresses and searches for information in a digital document. We also compare the performance of this device to a touch pad. The results show significant effects of such previewing device.

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Depuis de nombreuses années, la recherche dans le domaine du vieillissement s'attache à comprendre ce phénomène complexe et à identifier des solutions aux problématiques médicales, psychologiques, économiques ou sociologiques qui en découlent. Dans ce cadre, le présent travail rend compte des résultats obtenus dans l'identification des facteurs d'utilisation des jeux vidéo comme support de la stimulation cognitive. Afin de répondre à cette question, deux études ont été mises en place : une première expérience s'est attachée à explorer la jouabilité de la console Wii de Nintendo, tandis qu'une seconde visait à déterminer les facteurs d'acceptabilité des jeux vidéo par les seniors. Les travaux portant sur la Wii se sont focalisés sur le critère d'apprenabilité, en s’appuyant sur le cadre théorique de l'utilisabilité dans les Interfaces Homme-Machine. L'objectif était donc d'analyser les données recueillies au terme d'une observation comportementale, afin d'évaluer l'évolution de la maîtrise de l'interaction entre le joueur et le jeu. Les deux jeux retenus étaient le Bowling et le Tennis, auxquels les participants devaient jouer lors de 4 séances comprenant chacune deux parties de chaque jeu. Trois groupes de participants ont été ainsi constitués, comprenant des sujets jeunes, des seniors sans troubles cognitifs, et des seniors souffrant d'un MCI. Trois patients souffrant de la Maladie D'Alzheimer ont également participé à cette étude. Les résultats confirment un effet de l'âge, modéré par l'effet d'apprentissage ; l'effet du profil cognitif s'est avéré plus discret, et l'étude individuelle des trois volontaires souffrant de démence nous encourage à postuler la préservation d'un apprentissage moteur implicite, mais aussi à la présence obligatoire d'un médiateur humain. L'investigation des représentations de nos aînés sur un divertissement « réservé aux jeunes » a été opérationnalisée grâce à la constitution de deux focus groupes. L'objectif était de proposer une prise en main de différents jeux modernes, et d'explorer l'univers des jeux vidéo sous différents aspects, incluant le gameplay, les questions éthiques ou l'investissement financier. Les différentes thématiques étaient abordées de manière à susciter un libre échange entre les participants. Le matériel recueilli a par la suite été soumis à une analyse de contenu thématique : les différents extraits des échanges recueillis lors des deux focus groupes ont été étiquetés au moyen de mots clé, et les étiquettes ainsi obtenues ont permis de construire un arbre thématique. Les résultats de cette étude nous ont permis de mettre en évidence un intérêt très variable pour les jeux vidéo, mais un souci prégnant de préserver ses facultés cognitives. L'amusement est possible mais semble répondre à des critères très hétérogènes ; un consensus sur des jeux impliquant de la réflexion, de la créativité et l'acquisition de nouvelles connaissances s'est néanmoins dégagé. D'un point de vue plus pragmatique, il existe un refus clair d'investir financièrement dans du matériel spécifique (consoles) ou dans les jeux eux-mêmes. Enfin, les jeux de type First Person Shooter, mis en avant pour la sollicitation du réseau visuo-attentionnel, sont massivement rejetés en raison de la violence associée au gameplay. Dans la dernière partie de ce travail, ces résultats sont d'abord mis en relation avec les données de la littérature afin de dégager les apports réalisés et les limites expérimentales des études décrites. Notre réflexion se termine sur une synthèse des recommandations sur l'implémentation du jeu comme support d'entrainement ou de réhabilitation cognitive, mais aussi sur les questions de recherche et les problématiques identifiées au terme de ce cheminement intellectuel et humain. / For many years, research in the field of aging has focused on understanding this complex phenomenon and identifying solutions to medical, economic, psychological or sociological issues linked to it. In this context, the aim of this thesis was to identify factors that facilitate the use of video games as a medium for cognitive stimulation in older adults. To answer this question, two studies were carried out: the first one focused on exploring the gameplay of the Nintendo Wii, and the second one aimed at determining the factors of acceptability for video game in older adults. The work on the Wii was focused on the criterion of learnability, based on the theoretical framework of usability in Human Machine Interfaces. The objective was to analyze the data collected throughout a behavioral experimentation in order to assess the process by which the older adults were able to master the game (either bowling or tennis). Participants had to play four sessions and each session encompassed two sets of each game. Three groups of participants were implemented: younger patients, older adults without cognitive impairment and suffering from Mild Cognitive Impairment respectively. Three patients suffering from Alzheimer's disease also participated in this study. The results confirm an effect of age, which is moderated by the learning effect. The effect of the cognitive profile was more subtle. The analysis of the data for each volunteer with dementia showed that positive results in the games were probably due to the preservation of implicit motor learning, but also required the mandatory presence of a human mediator. The investigation on older adults' representations of entertainments "dedicated to young people" was carried out in two focus groups. The aim was to let older adults play with different modern games, and explore the world of video games from different angles, including gameplay, ethical issues or financial investment. Different themes were brought up in order to encourage free discussion between participants. The collected material was subsequently subjected to thematic content analysis: the different items of material collected during the two focus groups were labeled with key words, and then the tags that we obtained were used to build a theme tree. The results of this study showed that older adults had various interests in video games, but a strong desire to preserve their cognitive functions. For older adults, fun is possible when playing videogames but seems to be linked to very heterogeneous criteria. However, our results showed a consensus among older adults on criteria for appropriate games such as stimulating thinking, creativity and new knowledge. From a more pragmatic point of view, there is a clear refusal to invest in specific equipment for games. Finally, games like First Person Shooter, put forward because of their potential benefit on visual and attentional functions, were rejected because of the violence associated with the gameplay. In the last part of this work, we compared our results with those of the literature in order to identify our contributions as well as the experimental limits of our studies. Then our reflection focused on a summary of guidelines for the implementation of games aiming at supporting cognitive training or rehabilitation. We also analyzed the research questions and issues identified at the end of this intellectual and human process.

L'avancement en âge est lié au déclin de plusieurs fonctions tant physiques que cognitives en plus d'être associé aux difficultés de sommeil. Environ 50% des aînés (65 ans et plus) rapportent des difficultés de sommeil qui sont, à leur tour, associées au déclin cognitif tant subjectif qu'objectif. Sachant cela, il est pertinent de s'intéresser aux façons d'améliorer le sommeil dans cette population afin d'arrêter ou du moins ralentir le déclin cognitif et ainsi préserver la qualité de vie de ceux qui en souffrent. Les traitements pharmacologiques étant associés à des effets secondaires et à des risques liés à une utilisation à long terme, d'autres alternatives de traitement non pharmacologiques doivent être investiguées. L'objectif de cette étude pilote était donc de comparer l'effet de deux programmes d'exercices physiques sur le sommeil subjectif et objectif de personnes âgées souffrant d'un trouble cognitif léger (TCL). Douze participants de 60 ans et plus souffrant d'un TCL rapportant des difficultés de sommeil ont été assignés à un des deux groupes expérimentaux de 12 semaines d'exercices physiques en aérobie ou en résistance. La polysomnographie (PSG) pendant deux nuits à la maison a été effectuée et des agendas de sommeil ont été complétés avant et après l'intervention d'exercices physiques afin de mesurer la qualité et la quantité objectives et subjectives du sommeil des participants. Les comparaisons pré et post traitement ont révélées une diminution significative du nombre d'éveils durant la nuit dans les deux groupes. Les résultats étaient non significatifs pour les autres variables de sommeil. Toutefois, l'exploration visuelle des moyennes effectuée conjointement aux analyses de puissance suggère des améliorations sur plusieurs paramètres de sommeil subjectifs et objectifs, et ce, dans les deux groupes. Enfin, la participation à un programme d'exercices physiques a un effet significatif sur la qualité du sommeil des aînés souffrant d'un TCL. Les résultats ont été obtenus auprès d'un échantillon de petite taille. Il semble donc impératif de répliquer cette étude auprès d'un plus grand échantillon. La pratique d'exercices physiques pourrait être une approche non pharmacologique potentielle pour l'amélioration de la qualité du sommeil des personnes âgées souffrant d'un TCL.

Introduction : Les patients atteints de la variante sémantique de l'aphasie primaire progressive (vsAPP) et de trouble neurocognitif majeur dû à la maladie d'Alzheimer (MA) ont des déficits langagiers qui nuisent à leur qualité de vie. Ces déficits sont notamment liés à une atteinte du traitement de la signification des mots ou sémantique. Les thérapies actuelles, telles que les thérapies de rééducation du langage et la pharmacothérapie, ont une efficacité limitée pour améliorer les habiletés langagières chez les personnes atteintes de vsAPP et de MA. Une des raisons pouvant contribuer aux limites de l'efficacité de ces thérapies est qu'ils ne ciblent pas de façon spécifique les substrats cérébraux liés à l'atteinte du traitement sémantique. Or, ces substrats cérébraux ont besoin d'être mieux définis. Plusieurs mesures liées à l'anatomie, à l'activité électrophysiologique et à la modulation de l'activité cérébrale permettent d'étudier les substrats cérébraux associés au traitement sémantique. En ce qui a trait à l'anatomie, il est possible de mesurer le volume de matière grise du cerveau. Comme mesures de l'activité électrophysiologique, on note le potentiel évoqué N400 et la puissance des oscillations au repos. La modulation de l'activité cérébrale permet, pour sa part, d'explorer des liens de causalité entre des processus cognitifs et des réseaux cérébraux. Différentes techniques permettent d'obtenir ces mesures, telles la morphométrie cérébrale, l'électroencéphalographie (EEG) et la stimulation transcrânienne à courant continu (STCC). Objectif : L'objectif général de cette thèse est d'étudier les substrats cérébraux associés au traitement sémantique, au cours du vieillissement, afin de contribuer au développement d'approches thérapeutiques pour améliorer le langage dans le vieillissement pathologique. Hypothèse : L'anatomie et l'activité électrophysiologique cérébrale sont associées au traitement sémantique dans le vieillissement pathologique et normal, et la modulation de l'activité cérébrale permet d'explorer des liens de causalité entre le traitement sémantique et des régions cérébrales. Méthode : Pour atteindre notre objectif, nous avons effectué 4 études. L'étude 1 a pour but d'identifier les régions du cerveau dont le volume de matière grise est lié aux habiletés en lecture de mots, laquelle implique un traitement sémantique, chez des patients atteints de vsAPP et de MA et des aînés sains à l'aide de la morphométrie cérébrale. L'étude 2 a pour but d'étudier le traitement sémantique via le comportement et le potentiel évoqué N400 dans la MA et le vieillissement normal, par le biais d'une revue systématique. L'étude 3 a pour but d'étudier l'activité cérébrale associée au traitement sémantique chez des aînés sains en comparaison à celle de jeunes adultes avec l'EEG. L'étude 4 a pour but d'identifier les régions du cerveau auxquelles la STCC peut être appliquée pour moduler le traitement sémantique par le biais d'une revue de littérature. Résultats : L'étude 1 a révélé que le volume de matière grise du lobe temporal antérieur gauche est associé au nombre d'erreurs commises lors de la lecture de mots, qui implique un traitement sémantique. L'étude 2 a révélé des différences dans le potentiel évoqué N400 entre les personnes atteintes de MA et les aînés sains, ainsi qu'entre ces derniers et les adultes plus jeunes. L'étude 3 a révélé que, malgré un comportement similaire entre les aînés et les jeunes, l'activité électrophysiologique cérébrale associée au traitement sémantique diffère entre les groupes d'âge. L'étude 4 a révélé que la STCC appliquée à des régions des cortex frontal, temporal et pariétal peut moduler le traitement sémantique chez des adultes en santé. Conclusion : Des mesures de l'anatomie et de l'activité électrophysiologique, dont le volume de matière grise du lobe temporal du cerveau et le potentiel évoqué N400, sont associés au traitement sémantique dans le vieillissement pathologique et normal. Les mesures de la modulation de l'activité cérébrale renforcent le rôle de régions cérébrales temporales, frontales et pariétales dans le traitement sémantique. Ces études fournissent des pistes quant aux régions cérébrales qui pourraient être ciblées pour améliorer le traitement sémantique dans le vieillissement pathologique, tel que par l'utilisation de techniques de neuromodulation non-invasive. / Introduction: Patients with the semantic variant of primary progressive aphasia (svPPA) and with Alzheimer's disease (AD) show language impairments that affect their quality of life. One of the main sources of language impairment in these populations is that they present with abnormal processing of the meaning of words (semantic processing deficits). Treatment options currently available, namely pharmacotherapy and language therapy, have limited effectiveness to improve language abilities in these patients. It is possible that a therapy that would directly target the neural substrates involved in semantic processing, unlike currently available therapies, could have a positive impact on language abilities. However, these neural substrates are not that well characterized. Neural substrates of semantic processing can be studied via different anatomical and electrophysiological brain measures, or through neuromodulation of brain activity. To study the structural brain anatomy and electrophysiological brain activity, one can measure respectively gray matter volume and the N400 event-related potential. The measurement of the effects of neuromodulation further allows to explore causal links between cognitive processes and targeted brain regions. Different techniques enable to collect these measures, such as voxel-based morphometry (VBM), electroencephalography (EEG) and transcranial direct current stimulation (tDCS). Objective: The main objective of this thesis is to study the brain substrates related to semantic processing in aging in order to contribute to the development of treatments aiming at improving language abilities. Hypothesis: Anatomical and electrophysiological brain measures are associated with semantic processing in pathological and healthy aging, and neuromodulation allows to explore causal links between semantic processing and brain regions. Methods: To achieve our objective, we conducted 4 studies. Study 1 aims at identifying the brain regions in which gray matter volume is associated with whole-word reading (which implies semantic processing) in patients with svPPA or AD and healthy elderly adults using VBM. Study 2 aims at investigating the N400 event-related potential, associated with semantic processing, in AD and healthy aging through a systematic review. Study 3 aims at investigating the electrophysiological brain activity associated with semantic processing in healthy elderly adults in comparison to young adults using EEG. Study 4 aims at identifying the brain regions that could be targeted with tDCS to modulate semantic processing through a literature review. Results: Study 1 revealed that gray matter volume of the left anterior temporal lobe is associated with the number of errors in whole-word reading, which implies semantic processing. Study 2 revealed differences in the N400 event-related potential between patients with AD and healthy elderly adults, as well as between healthy elderly and younger adults. Study 3 revealed that, despite a similar behavioral performance between elderly and younger adults, some of the electrophysiological activity patterns associated with semantic processing differed between the two age groups. Study 4 revealed that tDCS delivered over the frontal, temporal and parietal cortices can modulate semantic processing in healthy adults. Conclusion: Anatomical and electrophysiological brain measures, including gray matter volume and the N400 event-related potential, are associated with semantic processing in pathological and healthy aging. Neuromodulation measures strengthen the role of temporal, frontal and parietal brain regions in semantic processing. These studies outline brain regions that could be targeted with non-invasive neuromodulation techniques to improve semantic processing in pathological aging.

Résumé : Pour assister efficacement les personnes en perte d'autonomie dans le contexte des habitats intelligents, il est essentiel d'identifier les difficultés auxquelles ces personnes sont confrontées dans leur quotidien. L'objectif de ce travail est d'observer les processus exécutifs durant les activités de la vie quotidienne, ainsi que leur dysfonctionnement lors du vieillissement cognitif (normal ou lié à la maladie d'Alzheimer), puis d'élaborer un modèle théorique et informatique capable de simuler les comportements observés. Une phase d'observation et de qualification des processus de contrôle exécutif (capacités de régulation de l'action, de correction et d'adaptation lors de situations imprévues) a d'abord été réalisée, dornnant lieu à la spécification d'un modèle théorique fondé sur le modèle de contrôle attentionnel de l'action de Norman et Shallice. Le modèle théorique a ensuite été implémenté informatiquement et permet de simuler une activité quotidienne spécifique. // Abstract : In order to assist patients who are loosing their autonomy, smart homes and cognitive assistance systems have to be based on a good knowledge of people's disorders and on the difficulties they are likely to encounter in daily life. The specific objective of this PhD is to observe executive processes involved in the completion of daily activities and their impairment during ageing and dementia of the Alzheimer's type, and then to design both theoretical and computational models which are able to generate the observed behaviours. An observation and a qualification phase, allowing to observe executive control processes (action regulation, correction and adaptation when unexpected situations occur) have been first realized, leading to the specification of a theoretical model based on the Norman and Shallice model. This theoretical model has then been implemented to obtain a computational model, which allows the simulation of a specific activity of daily living.

La compréhension du discours, et son évolution au cours du vieillissement, constitue un sujet d’une grande importance par sa complexité et sa place dans la préservation de la qualité de vie des aînés. Les objectifs de cette thèse étaient d’évaluer l’influence du vieillissement et du niveau de scolarité sur les capacités de compréhension du discours et sur l’activité cérébrale s’y rattachant. Pour ce faire, trois groupes (jeunes adultes ayant un niveau universitaire de scolarité, personnes âgées ayant un niveau universitaire de scolarité et personnes âgées ayant un niveau secondaire de scolarité) ont réalisé une tâche où ils devaient lire de courtes histoires, puis estimer la véracité d’une affirmation concernant cette histoire. Les capacités de compréhension correspondant aux traitements de trois niveaux du modèle de construction-intégration de Kintsch (la microstructure, la macrostructure et le modèle de situation) ont été évaluées. L’imagerie optique (NIRS) a permis d’estimer les variations d’oxyhémoglobine (HbO) et de déoxyhémoglobine (HbR) tout au long de la tâche. Les résultats ont démontré que les personnes âgées étaient aussi aptes que les plus jeunes pour rappeler la macrostructure (essentiel du texte), mais qu’ils avaient plus de difficulté à rappeler la microstructure (détails) et le modèle de situation (inférence et intégration) suite à la lecture de courts textes. Lors de la lecture, les participants plus âgés ont également montré une plus grande activité cérébrale dans le cortex préfrontal dorsolatéral gauche, ce qui pourrait être un mécanisme de compensation tel que décrit dans le modèle CRUNCH. Aucune différence significative n’a été observée lors de la comparaison des participants âgés ayant un niveau universitaire de scolarité et ceux ayant un niveau secondaire, tant au niveau des capacités de compréhension que de l’activité cérébrale s’y rattachant. Les deux groupes ont cependant des habitudes de vie stimulant la cognition, entre autres, de bonnes habitudes de lecture. Ainsi, ces habitudes semblent avoir une plus grande influence que l’éducation sur les performances en compréhension et sur l’activité cérébrale sous-jacente. Il se pourrait donc que l’éducation influence la cognition en promouvant des habitudes favorisant les activités cognitives, et que ce soit ces habitudes qui aient en bout ligne un réel impact sur le vieillissement cognitif. / Discourse comprehension, and its evolution through aging, is a subject of importance by its complexity and its place in the preservation of life’s quality. The objectives of this thesis were to evaluate the influence of aging and level of education on discourse comprehension capacities and their related underlying brain activity. To achieve this, three groups (young adults with a university education, elderly adults with a university education and elderly adults with a high school education) carried out a task where they read short stories and answered probes about those stories. Discourse comprehension capacities were evaluated through three processing levels of the Kintsch’s construction-integration model (microstructure, macrostructure and situation model). Using NIRS, the variation of oxyhemoglobin (HbO) and deoxyhemoglobin (HbR) concentrations was estimated through the task. Results indicated that elderly adults were as capable as younger adults to recall the macrostructure (gist of the text), but that they had more difficulties to recall microstructure (details) and the situation model (inference and integration) after reading short texts. While reading, elderly adults also showed greater brain activity in the left dorsolateral prefrontal cortex which could be a compensatory mechanism similar to the one described in the CRUNCH model. No significant difference was observed between participants having a university education and those having a high school education on discourse comprehension capacities and the underlying brain activity. Nevertheless, the two groups had maintained cognitively stimulating life habits, particularly great reading habits. Thus, those habits seem to have a greater influence than education on the performance in comprehension and on the underlying brain activity. Maybe higher education promotes more cognitive habits, and ultimately, it is those habits that seem to have a real impact on cognitive aging.