Ces travaux de thèse portent sur la conversion par catalyse hétérogène du furfural (produit biosourcé produit, par déshydratation du xylose issu de l'hydrolyse acide de l'hémicellulose) en acide 2,5-furane dicarboxylique (FDCA, substituant potentiel de l'acide téréphtalique, monomère de polyesters et polyamides, issu du pétrole). Cette transformation a été envisagée en deux étapes catalytiques: 1) l'hydroxyméthylation du furfural en 5-hydroxyméthylfurfural (HMF) par le formaldéhyde aqueux ou le trioxane en présence d'un catalyseur acide. Les rendements maxima de 40% ont été obtenus en utilisant le formaldéhyde aqueux en présence de nanoparticules de ZSM-5. L'instabilité du furfural et du HMF dans ces conditions réactionnelles est la principale difficulté. 2) l'oxydation aérobie du HMF en FDCA. En milieu alcalin faible (Na2CO3), en présence d'un catalyseur Pt/C promu par le Bi (rapport molaire Bi/Pt = 0,2) à 100 °C et sous 40 bar d'air, le FDCA est obtenu avec un rendement quantitatif. La modification du Pt par le bismuth permet de limiter la lixiviation du Pt dans le milieu réactionnel et de recycler le catalyseur sans prétraitement préalable et sans perte significative de l'activité, comme démontré ensuite en réacteur continu / This thesis reports a study of heterogeneously catalyzed conversion of furfural (biobased product formed from the acid-catalyzed dehydration of xylose) into 2,5-furane dicarboxylique acid (FDCA, possible replacement monomer for terephtalic acid for the production of polyethylene terephtalate). This transformation has been considered in two catalytic steps: 1) hydroxymethylation of furfural with aqueous formaldehyde or trioxane into 5-hydroxymethylfurfural (HMF) in the presence of solid acids. The maximum yields of 40% have been obtained using aqueous formaldehyde in the presence of nanoparticles of ZSM-5. The main problem was the lack of stability of furfural and HMF in reaction conditions. 2) aerobic oxidation of HMF into FDCA. HMF was oxidized in alkaline aqueous solutions over Pt-based catalysts using dioxygen from air. Promotion of the catalyst with bismuth and the presence of a weak base (Na2CO3) yielded a catalytic system with a remarkable activity and selectivity. HMF was completely and exclusively converted to FDCA within 2,5 h. The catalyst could be recovered by simple filtration and reused several times without significant loss of activity and with no platinum or bismuth leaching

La problématique de la performance des marins en navigation extrême, n’a été que très peu étudiée avec des méthodes scientifiques rigoureuses de façon systématique et sous un angle de vue global en conditions écologiques. Nos travaux se sont attachés à évaluer le comportement humain en conditions écologiques avec une approche environnementaliste et transactionnelle. L’objectif principal de cette thèse a été de comprendre quel est l’impact des facteurs environnementaux tels que la force du vent et la quantité de sommeil ainsi que d’une stimulation cognitive à l’aide d’un vidéo self-modeling sur la perception de l’anxiété, de la fatigue et la tolérance à l’effort à vitesse maximale aérobie. Les résultats de la première étude, en condition écologique, où l’influence du vent et de la privation du sommeil ont été modélisées grâce à l’outil des fonctions transferts, a permis de comprendre que le marin opère une régulation liée temporellement à son engagement et aux efforts ou privations comme par exemple celle du sommeil. Cette régulation est liée à la perception de l’anxiété et l’intensité de l’effort perçu et est influencée par les facteurs environnementaux comme le vent ou la privation de sommeil. Cette étude a aussi montré qu’il existe une relation entre la durée de l’engagement, mesurée par le nombre de jours passés en mer, et la quantité de sommeil nécessaire, permettant ainsi de résister aux conditions environnementales. Une seconde étude en milieu extrême, cette fois en équipage de deux personnes, en utilisant le même protocole a confirmé que la quantité de sommeil était le meilleur activateur pouvant agir sur l’anxiété et permettre au mieux sa régulation. Une troisième étude nous a permis de montrer que la tolérance à un effort, mesuré par la perception de l’effort, n’était pas couplée exclusivement à une réponse physiologique mais aussi à des facteurs cognitifs. Le résultat principal de cette étude pilote a été de montrer que l’utilisation du feedback vidéo comme stimulation cognitive diminue significativement la perception de l’effort à partir 50% de la durée de l’épreuve. Contrairement à ce qui aurait pu être attendu, aucun effet n’a été observé sur la fréquence cardiaque. L’ensemble de ces résultats tend à montrer l’importance de l’interaction environnement – individu en milieu extrême, ainsi que lors d’une épreuve menée jusqu’aux limites de l’épuisement. Ces résultats ouvrent des perspectives intéressantes dans les domaines de l’entraînement sportif et de la rééducation. / The problem of performance in extreme sailing navigation has been very little studied using rigorous scientific methods consistently and at an angle of view in global environmental conditions. Our work sought to evaluate human behavior in ecological conditions with environmentalist and transactional approach. The main objective of this thesis was to understand what the impact of environmental factors such as wind strength and the amount of sleep as well as cognitive stimulation using a video self-modeling on perception of anxiety, fatigue and exercise tolerance in maximal aerobic speed. The results of the first study, ecological condition, where the influence of wind and sleep deprivation were modeled using the tool transfers functions, has to understand that the sailor makes a time- dependent regulation of its commitment and efforts and hardships such as that of sleep. This regulation is related to the perception of anxiety and intensity of perceived fatigue and is influenced by environmental factors such as wind or sleep deprivation. This study also showed that there is a relationship between the duration of the engagement, as measured by the number of days at sea, and the amount of sleep needed, allowing withstand environmental conditions. A second study in extreme conditions, this time with a crew of two people using the same protocol confirmed that the amount of sleep was the best activator can act on anxiety and allow its better regulation. A third study, we showed that the tolerance to stress, as measured by perceived exertion, was not exclusively coupled to a physiological response but also cognitive factors. The main result of this pilot study was to show that the use of video feedback as cognitive stimulation significantly reduces the perception of effort from 50 % of the duration of the event. Contrary to what might be expected, no effect was observed on heart rate. All of these results suggest the importance of the interaction environment - individual in extreme environments, and in a test conducted to the limits of exhaustion. These results open interesting perspectives in the fields of sports training and rehabilitation.

L’objectif général de ce travail était d’évaluer l’effet du diabète de Type 1 et de l’hyperglycémie chronique (reflétée par un niveau élevé d’HbA1c), chez des patients indemnes de complications micro et macrovasculaires, sur la disponibilité en oxygène (O2) au niveau musculaire et cortical et ses répercussions sur l’aptitude physique aérobie. Dans un premier temps, nous nous sommes attardés à étudier l’effet du diabète et des niveaux élevés d’HbA1c sur les différentes étapes de la cascade d’oxygène (à savoir la diffusion alvéolo-capillaire, le transport artériel et la libération de l’O2 au niveau musculaire) ainsi que sur l’oxygénation musculaire estimée par la Spectroscopie dans le proche Infra-Rouge (NIRS) durant un exercice incrémental et voir les répercussions possibles sur la consommation maximale d’oxygène (〖V ̇O〗_2max). Nous avons montré que les patients DT1 présentent une capacité de diffusion alvéolo-capillaire ainsi qu’une capacité de transport artériel d’O2 comparable aux sujets sains. En revanche, les patients ayant un niveau élevé d’HbA1c présentent une altération de 〖V ̇O〗_2max ainsi qu’une réduction du volume sanguin musculaire (reflétée par une baisse de l’hémoglobine totale) et une nette baisse de la déoxyhémoglobine (HHb) au niveau du muscle actif aux intensités proches de l’exercice maximal. Ce dernier résultat pourrait s’expliquer par l’affinité plus importante de HbA1c pour l’O2 et/ou une altération de la redistribution de débit sanguin entre les vaisseaux nutritifs et non nutritifs. L’altération du volume sanguin au niveau musculaire chez les patients présentant un mauvais contrôle glycémique peut prévenir les cliniciens du dysfonctionnement de la microcirculation survenant avant même qu’une microangiopathie se manifeste à l’état clinique (Étude 1). Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la fonction cérébrale. Notre objectif étant d’évaluer l’hémodynamique cérébrale durant un exercice incrémental maximal. Nous avons trouvé une altération de l’hémodynamique cérébrale (baisse de l’hémoglobine totale) aux intensités proches de l’exercice maximal chez les patients DT1 qui présentent un mauvais contrôle glycémique (Étude 2). Ces deux travaux nous montrent bien que les sujets diabétiques de type 1 indemnes des complications micro et/ou marcovasculaires présentent une faible aptitude physique aérobie qui peut s’expliquer à la fois par une altération de l’oxygénation musculaire et cérébrale. Ces études mettent également en évidence l’intérêt d’associer la NIRS avec un exercice maximal. Ce dernier place les tissus en situation de besoin maximal en O2 ce qui permet de mettre en exergue des altérations fonctionnelles de la microcirculation avant même l’apparition de complications microvasculaires détectables par les tests cliniques habituels. / This study sought to investigate whether type 1 diabetes and high levels of glycated hemoglobin (HbA1c) influence oxygen supply including alveolar capillary diffusion, oxygen delivery and release, to active muscle and prefrontal cortex during maximal exercise. We first studied the effect of high level of HbA1c on oxyhemoglobin dissociation at the active muscle measured by Near Infra-Red Spectroscopy (NIRS) during maximal exercise. We found that alveolar capillary diffusion and arterial oxygen content was comparable between patients with type 1 diabetes and healthy subjects. However, patients with inadequate glycemic control but without any clinically detectable vascular complications displayed an impaired aerobic capacity as well as a reduction in blood volume and a dramatic impairment in deoxyhemoglobin (HHb) increase in active skeletal muscle during intense exercise. The latter supports the hypotheses of an increase in O2 affinity induced by hemoglobin glycation and/or of a disturbed balance between nutritive and nonnutritive muscle blood flow. Furthermore, reduced exercise muscle blood volume in poorly controlled patients may warn clinicians of microvascular dysfunction occurring even before overt microangiopathy (Study 1). Secondly, we aimed at investigating prefrontal cortex hemodynamic during an incremental maximal exercise in patients with uncomplicated type 1 diabetes, taking into account chronic glycemic control. We observed that levels and changes in regional cerebral blood volume – as reflected by change in total hemoglobin – were lower at high intensities of exercise in patients with inadequate glycemic control (Study 2).In summary, the physiological stimulus of maximal exercise coupled with NIRS measurement highlighted subclinical disorders of both cerebral hemodynamic and muscle oxygenation in poorly-controlled patients with type 1 diabetes albeit free from any clinical microangiopathy.

Les alcénones constituent une classe de cétones insaturées à longue chaîne (C35 à C41)synthétisées par un nombre limité d’haptophytes. La proportion des alcènones en C37 di et triinsaturéesvarie en fonction de la température de croissance de l’haptophyte. A partir de cette caractéristique et de leur ubiquité dans l’environnement marin, un indice nommé '37U K =[C37 :2] / ([C37 :2 + C37 :3]) est utilisé depuis la fin des années 1980s comme paléomarqueur des températures des eaux de surface.Des processus de dégradation biotique et abiotique sélectifs, jusqu’alors partiellement ignorés,peuvent entraîner des biais significatifs (du fait de la perte préférentielle des alcénones les plus insaturées) dans les valeurs de paléotempératures estimées à partir de l’ '37U K . Ce travail a été entrepris dans le but d'étudier l'impact de ces processus diagénétiques sur les alcénones et d'évaluer leur importance dans l'environnement marin.Durant la première partie de ce travail, nous avons isolé et identifié diverses souches bactériennes à partir de cultures d’Emiliania huxleyi, que nous avons testées pour leur capacité à dégrader les alcénones. La souche Dietzia maris s'est révélée capable de dégrader sélectivement les alcénones. Cette dégradation sélective fait intervenir une époxydation initiale des doubles liaisons des alcénones, qui est vraisemblablement induite par une monoxygénase ayant une plus grande affinité pour la double liaison en position w29 et peut conduire à une augmentation des valeurs de l' '37U K de l’ordre de +0,10 (soit une surestimation des températures de +3°C).L'impact de ces processus de dégradation (biotique et abiotique) in situ s'est révélé plus oumoins significatif selon les zones géographiques considérées. En mer Méditerranée,l'augmentation des valeurs de l' '37U K (0,43 à 0,55) s'explique essentiellement par une forte autoxydation des alcénones lors de leur sédimentation. La détection d'alcénones stéréomutées à la surface du sédiment nous a permis d'estimer que les processus de stéréomutatio npouvaient entraîner un biais dans les valeurs de l' '37U K de +0,05 dans cette région. En Alaskaainsi que dans le Pacifique équatorial, les biais observés résultent essentiellement d’une dégradation bactérienne sélective des alcénones (+0,7 à +2,4°C et +2°C, respectivement).Lors de nos analyses de matériel particulaire provenant de l’océan Pacifique équatorial, nos observations ont mis en évidence une relation entre l’état de photo-oxydation des cellules phytoplanctoniques sénescentes et l’état physiologique des bactéries qui leur sont associées.Un transfert d’oxygène singulet (1O2) des phytodétritus aux bactéries entraînerait un déclin important de la croissance bactérienne et limiterait ainsi considérablement la biodégradation.Dans notre étude, ce transfert d’1O2 s’est révélé plus efficace dans les particules en suspension(forte photo-oxydation des bactéries) que dans les particules prélevées par trappes (forte biodégradation du phytodétritus). Cette différence s’expliquerait par l’abondance de particules riches en silice dans les particules prélevées par trappes (dominées par des agglomérats de diatomées) dont le caractère polaire réduirait la durée de vie de l’1O2.Nos résultats confirment que les processus de (i) dégradation bactérienne sélective, (ii)d'autoxydation et (iii) de stéréomutation peuvent introduire des bais significatifs dans les reconstructions de paléotempératures et des moyens de corriger les biais résultant de cette diagenèse ont été proposés afin d'améliorer les reconstructions de paléotempératures basées sur cet outil. / Alkenones constitute a class of long-chain unsaturated ketones (C35 to C41) synthesized by alimited number of haptophytes. The proportion of C37 di- and tri-unsaturated alkenones varies according to the growth temperature of the haptophytes. From this characteristic and theubiquity of alkenones in the marine environment, an index named '37U K = [C37: 2] / ([C37: 2 + C37:3]) is used since the late 1980s as paleomarker of sea surface temperatures. Selective biotic and abiotic degradation processes, previously ignored in the literature, canlead to significant biases (due to the preferential loss of the more unsaturated alkenones) in paleotemperature values estimated from the '37U K . This work was undertaken to estimate theimpact of diagenetic processes on alkenones in the marine environment.During the first part of this work, we isolated and identified various bacterial strains from cultures of Emiliania huxleyi, which were tested for their ability to degrade alkenones. Thestrain Dietzia maris sp. S1 appeared to be able to degrade selectively di- and tri-unsaturatedalkenones. This selective degradation involves an initial epoxidation of alkenone doublebonds, which is probably induced by a monooxygenase showing a greater affinity for the w29double bond and leads to increases of the '37U K values ranging from +0.05 to +0.10 units(corresponding to an overestimation of temperatures of 1.5 - 3°C).The impact of these biotic and abiotic degradation processes in situ was more or lesssignificant depending on the area considered. In Mediterranean Sea, increasing values of '37U Kwith depth (0.43 to 0.55) seemed to mainly result from an intense autoxidation of alkenones.The detection of stereomutated alkenones in surface sediments also attested to the importanceof these processes in this region (increased in '37U K values of +0.05 units). In contrast, in Alaska and Equatorial Pacific, the biases observed (+0.7 to +2.4°C and +2°C, respectively) appeared to be mainly induced by selective bacterial degradation of alkenones.Analyses of particulate matter from the Equatorial Pacific Ocean, revealed a relationshipbetween the state of photo-oxidation of senescent phytoplankton cells and the physiologicalstate of associated bacteria. A transfer of singlet oxygen (1O2) from phytodetritus to thebacteria may induce damages in bacteria and thus significantly limit biodegradation. This transfer of 1O2 appeared to be more effective in suspended particles (high photo-oxidation ofbacteria and preservation of phytodetritus) than in the sinking particles (weak photo-oxidationof bacteria and high biodegradation of phytodetritus). These differences were attributed to theabundance of particles rich in silica in sinking particles (dominated by agglomerates ofdiatoms), whose the polar character could reduce lifetime of 1O2.Our results confirm that the process of (i) selective bacterial degradation, (ii) autoxidation and(iii) stereomutation may introduce significant biases in the reconstruction ofpaleotemperatures. Some tools were proposed to correct some of these biases and thus toimprove the paleotemperature reconstructions based on alkenones

La maladie de Parkinson (MP) est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue au Canada et dans d’autres pays industrialisés. Cette pathologie se caractérise par des symptômes moteurs tels que les tremblements de repos, la rigidité musculaire, la difficulté à initier les gestes volontaires et la lenteur dans l’exécution des mouvements (i.e., akinésie et bradykinésie). Des symptômes non moteurs, tels que des troubles cognitifs, de sommeil et autres sont également couramment rencontrés. L’activité physique s’est montrée jusqu’à ce jour un complément intéressant aux traitements pharmacologiques et neurochirurgicaux existants pour soulager les symptômes de la MP. Cependant, malgré les connaissances acquises jusqu’à présent concernant l’impact de l’exercice physique chez les personnes atteintes de cette maladie, il est possible de constater que plusieurs questions demeurent encore sans réponse ou peu élucidées. Le présent travail s’insère donc dans un immense projet de recherche qui a pour but de combler certaines de ces lacunes. Plus précisément, l’objectif principal de cette thèse est d’évaluer les effets d’un entrainement de type aérobie chez une population atteinte de la MP sur les paramètres de marche, la mobilité du membre supérieur et les structures anatomiques cérébrales. Un second objectif est d’observer les relations existantes entre ces trois composantes, et d’autres paramètres tels que l’amélioration des capacités aérobies, les fonctions exécutives et les capacités d’apprentissage d’une nouvelle séquence motrice. Vingt adultes en bonne santé et 19 personnes atteintes de la MP ont participé à un programme d’entraînement de 3 mois sur vélo stationnaire, à raison de 3 séances par semaine durant lesquelles la durée (20 à 40 minutes) et l’intensité (60% à 80% de la fréquence cardiaque maximale) étaient augmentées de façon progressive. Plusieurs mesures telles que le patron de la I marche, la mobilité du membre supérieur, les fonctions exécutives, l’apprentissage d’une tâche motrice, les capacités aérobies (VO2 pic), les symptômes moteurs de la MP et quelques métriques provenant de données d’imagerie par résonance magnétique ont été acquises avant et après le programme d’exercice. Les résultats ont permis de démontrer qu’un entraînement de 3 mois sur vélo stationnaire est bénéfique pour les gens atteints de la MP. En effet, ce type d’exercice permet d’augmenter la cadence et la vitesse marche. Il est également possible de réduire la force antagoniste, en plus d’améliorer la propagation du signal neuromusculaire antagoniste, améliorant globalement la mobilité du membre supérieur. Finalement, un exercice aérobie de 3 mois permettre également d’augmenter le volume de certaines structures cérébrales, tel que le globus pallidus. Ce projet de recherche est parmi les premiers à démontrer l’efficacité d’un programme d’entraînement aérobie sur vélo stationnaire pour améliorer les paramètres de la marche et la mobilité du membre supérieur. Cette étude est également la première à investiguer les effets de l’exercice sur les structures cérébrales de personnes atteintes de la MP et ainsi essayer de comprendre les mécanismes qui sont sous-jacents aux améliorations des symptômes moteurs et non-moteurs suite à un programme d’activité physique d’intensité modérée à élevée. Nous croyons que les résultats obtenus aideront les spécialistes de l’activité physique à offrir une prescription d’exercice adaptée et variée pour la population de gens atteints de la maladie de Parkinson. / Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disease in Canada and other industrialized countries. The pathology is characterized by motor symptoms such as resting tremor, muscle rigidity, difficulty in initiating voluntary gestures and slowness in the execution of movements (i.e. bradykinesia). Non-motor symptoms, such as cognitive impairment, sleep disorders and others are commonly encountered. To date, physical activity has been an interesting complement to existing pharmacological and neurosurgical treatments to relieve the symptoms of PD. However, despite the knowledge gained so far about the impact of physical exercise in patients with the disease, it is possible to note that many questions remain unanswered or unclear. This work is part of a larger research project that aims to fill some of theses gaps. More specifically, the main objective of this thesis is to evaluate the effects of an aerobic training in a population with PD on walking parameters, upper limb mobility and anatomical brain structures. A second objective is to observe the relationships existing between these three components, and with other parameters such as the improvement of aerobic capacities, the executive functions and the learning capacities of a new motor skill. 20 healthy adults and 19 persons with PD participated in a 3-month stationary recumbent bicycle training program, with 3 sessions per week during which the duration (20 to 40 minutes) and intensity (60 to 80%) were increased gradually. Several measures such as walking pattern, upper limb function, executive functions, learning of a new motor skill, aerobic capacities (VO2 peak), motor symptoms of PD and magnetic resonance imaging were acquired before and after the exercise program. The results showed that a 3-month training on stationary bike is beneficial for people with PD. Indeed, this type of exercise can increase the cadence and walking speed. It is also possible III to reduce the antagonist force, in addition to improve the propagation of this neuromuscular signal, generally improving the mobility of the upper limb. Finally, an aerobic exercise of 3 months can also increase the volume of certain brain structures, such as globus pallidus. This research project is among the first to demonstrate the effectiveness of a stationary bicycle aerobic exercise program to improve gait parameters and upper limb function in persons with PD. This study is also the first to investigate the effects of exercise on the brain structures of these patients and to try to understand the mechanisms that underlie improvements in motor and non-motor symptoms following a moderate to high intensity exercise program. We believe that the results obtained will help physical activity specialists to provide a more tailored and varied exercise prescription for people living with Parkinson’s disease.

La présente thèse porte sur les effets à long terme des traumatismes craniocérébraux légers (TCCL), incluant les commotions cérébrales, ainsi que sur certains facteurs influençant l’évolution post-blessure chez deux populations considérées vulnérables, soit les athlètes féminines ainsi que les adultes vieillissants. Dans une première étude, les capacités olfactives d’athlètes féminines commotionnées, mais asymptomatiques, ont été évaluées en moyenne deux ans après la dernière commotion. L’intérêt de cette étude réside principalement dans l’investigation du rôle potentiel du polymorphisme BDNF Val66Met (BDNFMet), associé à une sécrétion réduite de la protéine BDNF impliquée dans la neuroplasticité, pour expliquer les variations du fonctionnement olfactif post-commotion. Dans une deuxième étude, les effets cognitifs d’avoir subi un seul TCCL ont été caractérisés chez des individus âgés de 50 à 70 ans ayant subi leur blessure environ cinq ans plus tôt. Cette caractérisation est particulièrement pertinente alors que la majorité des études s’intéressant aux effets à long terme de cette blessure ont étudié des individus ayant subi de multiples TCCL. De plus, cette étude visait à évaluer si un programme d’entraînement physique aérobie de douze semaines permettrait d’améliorer les fonctions cognitives altérées chez les TCCL comparativement aux contrôles. Les résultats de la présente thèse permettent d’abord de mieux caractériser certains effets à long terme du TCCL. Plus précisément, la première étude suggère un patron de fonctionnement olfactif distinct selon le génotype BDNF chez les athlètes féminines commotionnées. Ainsi, les porteuses du BDNFMet ont significativement mieux performé que les BDNFval aux différentes tâches olfactives. Puisque cette relation génétique n’était pas présente chez les participantes contrôles, ces résultats suggèrent que le fonctionnement olfactif, suite à une commotion cérébrale, est, du moins en partie, médié par le polymorphisme BDNFMet. La deuxième étude suggère, pour sa part, des effets cognitifs à long terme d’avoir subi un seul TCCL chez des individus sédentaires, mais en santé, âgés de 50 à 70 ans. Ainsi, les participants TCCL ont moins bien performé que les participants contrôles, appariés pour l’âge et le sexe, aux tâches neuropsychologiques mesurant des aspects de la vitesse de traitement de l’information, du fonctionnement exécutif (planification, fluence verbale) et de la mémoire visuelle. Cette étude n’a toutefois pas relevé de différence sur le plan de l’attention, de l’inhibition, de la mémoire verbale et des habiletés visuoconstructives. Ces résultats cognitifs sont un ajout intéressant à la littérature, car ils surviennent chez des individus qui ne présentaient aucun des facteurs de risque (maladie chronique, problème de santé mentale) typiquement associés aux effets à long terme des TCCL. En ce qui a trait au deuxième volet de l’étude, l’exercice physique aérobie a permis d’améliorer les capacités cardiorespiratoires (VO2max) des patients TCCL davantage que les étirements (condition contrôle). Toutefois, dans ce petit échantillon de seize participants, l’exercice aérobie n’a pas permis d’améliorer les fonctions cognitives altérées des patients TCCL. Différentes explications possibles sont abordées afin de guider les futures études. / The following thesis investigates the long-term effects of mild traumatic brain injury (mTBI), including concussions, and factors influencing post-injury evolution in two vulnerable populations: female athletes and aging individuals. In a first study, olfactory capacities of asymptomatic concussed female athletes were evaluated an average of two years after their last concussion. The appeal of this study lies mainly in its investigation of the potential role of the BDNF Val66Met (BDNFMet) polymorphism, which is associated with reduced secretion of the BDNF neuroplasticity protein, on post-concussion olfactory variations. In a second study, cognitive effects of sustaining a single mTBI were assessed in individuals between 50 and 70 years old who sustained their injury on average five years earlier. This characterization is particularly relevant given that most studies focusing on long-term effects of this injury have studied individuals having sustained multiple mTBI. Furthermore, this study also aimed to evaluate if a twelve-week aerobic exercise program would allow improvements of altered cognitive functions in mTBI patients. Results from the following thesis first allow to better describe some long-term effects of mTBI. More precisely, the first study suggests different patterns of olfactory functioning according to BDNF genotype in female concussed athletes. Thus, BDNFmet carriers performed significantly better than BDNFval carriers at the different olfactory tasks. Given that this genetic relationship was not present in control participants, these results suggest that olfactory functioning following a concussion is, at least in part, mediated by the BDNFmet polymorphism. As for the second study, it suggests long-term cognitive effects of having sustained a single mTBI in sedentary, but healthy, individuals between the ages of 50 and 70. Indeed, mTBI participants showed lower performance when compared to age and sex-matched control participants on neuropsychological tasks measuring aspects of processing speed, executive functioning (planning, verbal fluency) and visual memory. This study did not find any difference regarding attention, inhibition, verbal memory and visuoconstructive abilities. These cognitive results are an interesting contribution to the literature as they occur in individuals presenting no risk factor (chronic disease, mental health disorders) typically associated with long-term effects of mTBI. Regarding the second phase of this study, aerobic exercise improved cardiorespiratory fitness (VO2max) more than stretching (control condition) in mTBI patients. However, in this small sample of sixteen participants, aerobic exercise did not allow to improve altered cognitive functions in mTBI participants. Different possible explanations are addressed to guide future studies.

Une naissance prématurée vient interrompe le développement normal de plusieurs organes, notamment du cœur et des poumons, occasionnant des altérations structurelles et fonctionnelles des systèmes jusqu’à l’âge adulte. Bien que les bienfaits de la pratique d’activité physique (AP) sur la santé générale et la capacité d’exercice chez la population en santé et la population à risque sont bien connus. Toutefois, aucune étude n’a encore évalué si la population de jeunes adultes nés très prématurément pourrait également bénéficier de ces bienfaits. Le présent mémoire a donc pour objectif d’évaluer la faisabilité et d’estimer l’effet d’une intervention supervisée en exercice de 14 semaines sur la santé cardiorespiratoire et musculaire des jeunes adultes nés très prématurément comparativement à des jeunes adultes nés à terme (contrôles). Les données de cet essai clinique pilote non randomisé ont été recueillies avant, pendant et après l’exercice. La première étude a rapporté que l’intervention en exercice était sécuritaire, appréciée et bien respectée par les jeunes adultes nés très prématurément, mais que le recrutement était difficile, dû au haut niveau d’engagement nécessaire. Cette même étude a également révélé que l’intervention a permis aux jeunes adultes nés très prématurément d’augmenter leur niveau d’AP d’intensité moyenne à élevée. La seconde étude a pu estimer la réponse des femmes ayant complété un nombre suffisant de séances d’entrainement et a révélé qu’elles ont amélioré leur endurance musculaire (pompes et redressements assis) ainsi que leur capacité aérobie. Toutefois, suivant l’intervention, la force et la puissance de leurs membres inférieurs de même que leur ventilation minute durant l’effort sont demeurées moindres que celles des femmes nées à terme. L’intervention par l’exercice est donc faisable et sécuritaire pour des individus nés très prématurément et suggère l’amélioration de certains paramètres cardiorespiratoires et musculaires des femmes nées très prématurément. Ces résultats indiquent le potentiel de l’exercice comme intervention non pharmacologique pour contrer les dommages physiologiques causés par une naissance prématurée. / Premature birth interrupts the normal development of several organs, particularly the heart and lungs, causing structural and functional alterations of the systems in adulthood. Although the benefits of physical activity on general health and exercise capacity in healthy and at-risk populations are well known, no studies have yet evaluated whether the population of young adults born very preterm could also benefit from these effects. The objective of this master’s thesis is therefore to evaluate the feasibility and estimate the effect of a supervised 14-week exercise intervention on the cardiorespiratory and muscular health of young adults born very preterm compared to young adults born at term (controls). Data from this non- randomized pilot trial were collected before, during, and after the exercise intervention. The first study showed that the exercise intervention was safe, valuable, and appreciated by young adults born very preterm, but that recruitment in the program was difficult due to the high level of commitment. The same study also showed that young adults born very preterm increased their moderate-to-high intensity PA levels following the intervention. The second study estimated the response of women who completed a sufficient number of training sessions and revealed that women born very preterm improved their muscular endurance (push-ups and sit-ups) as well as their aerobic capacity. However, following the intervention, their lower limb strength and endurance as well as their minute ventilation during exercise remained lower than women born at term. Exercise intervention is therefore feasible and safe for individuals born very preterm and could lead to improvement of certain cardiorespiratory and muscular parameters in women born very preterm, demonstrating the potential of exercise as a non-pharmacological intervention to mitigates the effects of premature birth on health.

The objective of this thesis was to quantify the physiological responses such as O2 uptake (VO2), heart rate (HR) and blood lactate ([LA]) to some types of activities associated with intermittent sports in athletes. Our hypothesis is that the introduction of accelerations and decelerations with or without directional changes results in a significative increase of the oxygen consumption, heart rate and blood lactate. The purpose of the first study was to measure and compare the VO2 and the HR of 6 on-court tennis drills at both high and low displacement speeds. These drills were done with and without striking the ball, over full and half-width court, in attack or in defense mode, using backhand or forehand strokes. Results show that playing an attacking style requires 6.5% more energy than playing a defensive style (p < 0.01) and the backhand stroke required 7% more VO2 at low speed than forehand stroke (p < 0.05) while the additional cost of striking the ball lies between 3.5 and 3.0 mL kg-1 min-1. Finally, while striking the ball, the energy expanded during a shuttle displacement on half-width court is 14% higher than running on full-width court. Studies #2 and #3 focused on different modes of displacement observed in irregular sports. The objective of the second study was to measure and compare VO2, HR and [LA] responses to randomly performed multiple fractioned runs with directional changes (SR) and without directional changes (FR) to those of in-line running (IR) at speeds corresponding to 60, 70 and 80% of the subject’s maximal aerobic speed (MAS). All results show that IR’s VO2 was significantly lower than SR’s and FR’s (p<0.05). SR’s VO2 was greater than FR’s only at speeds corresponding to 80%MAS. On the other hand, HR was similar in SR and FR but significantly higher than IR’s (p<0.05). [LA] varied between 4.2 ± 0.8 and 6.6 ± 0.9 mmol L-1 without significant differences between the 3 displacement modes. Finally, the third study’s objective was to measure and compare VO2 , HR and [LA] responses during directional changes at different angles and at different submaximal running speeds corresponding to 60, 70 and 80% MAS. Subjects randomly performed 4 running protocols 1) a 20-m shuttle running course (180°) (SR), 2) an 8-shaped running course with 90-degree turns every 20 m (90R), 3) a Zigzag running course (ZZR) with multiple close directional changes (~ 5 m) at different angle values of 91.8°, 90° and 38.6°, 4) an In-line run (IR) for comparison purposes. Results show that IR’s was lower (p<0.001) than for 90R’s, SR’s and ZZR’s at all intensities. VO2 obtained at 60 and 70%MAS was 48.7 and 38.1% higher during ZZR when compared to IR while and depending on the intensity, during 90R and SR was between 15.5 and 19.6% higher than during IR. Also, ZZR’s VO2 was 26.1 and 19.5% higher than 90R’s, 26.1 and 15.5% higher than SR’s at 60 and 70%MAS. SR’s and 90R’s VO2 were similar. Changing direction at a 90° angle and at 180° angle seem similar when compared to continuous in-line running. [LA] levels were similar in all modalities. Overall, the studies presented in this thesis allow the quantification of the specific energetic demands of certain types of displacement modes in comparison with conventional forward running. Also, our results confirm that the energy cost varies and increase with the introduction of accelerations and decelerations with and without directional changes. / L’objectif de cette thèse est de quantifier trois réponses physiologiques: la consommation d’oxygène VO2, la fréquence cardiaque (FC) et la lactatémie ([LA]) pour différentes modalités de déplacement observées lors de sports irréguliers (ex: tennis, soccer, basketball et handball) chez des sportifs adultes. Notre hypothèse est que l’accélération et décélération avec et sans changements de direction résultent dans une augmentation significative de la consommation d’oxygène, de la fréquence cardiaque. Le but de la première étude menée dans le cadre de la présente thèse fut de mesurer et comparer le VO2 requis et la réponse de la FC de six types d’activités spécifiques au tennis (Attaque avec frappe de balle, défense avec et sans frappe de balle, coup droit, coup de revers, déplacement latéral) et ce, à des vitesses de déplacement basses et élevées. Ces activités furent exécutées en mode attaque et en mode défense avec utilisation du coup droit et du revers. Les résultats montrent qu’attaquer, nécessite 6.5% plus d’énergie que de défendre (p < 0.01) et que le coût associé au revers est supérieur de 7% à celui du coup droit (p < 0.05) lors des déplacements à vitesses faibles et que la frappe de balle coûte entre 3.5 et 3.0 mL kg-1 min-1. Enfin, frapper la balle et se déplacer en pas chassé sur la moitié de la largeur du court coûte 14% plus d'énergie que de se déplacer sur la largeur totale du court. La deuxième et troisième études présentées portent sur différents modes de déplacement observés dans des sports irréguliers. Ainsi, l’objectif de la seconde étude était de mesurer VO2, FC et [LA] lors des déplacements fractionnés avec (SR) ou sans (FR) changements de direction et de les comparer à ceux de la course continue (IR) à des intensités de 60, 70 et 80% de la vitesse aérobie maximale (VAM) observée en IR. Les résultats montrent que le VO2 requis pour IR fut significativement inférieur à celui de FR et de SR (p<0.05). Le VO2 lors des SR fut supérieur à celui observé lors des FR seulement à 80% VAM. Par contre, la FC fut similaire dans SR et FR mais significativement supérieure à celle de IR (p<0.05). [LA] varia entre 4.2 ± 0.8 et 6.6 ± 0.9 mmol L-1 sans différences significatives entre les 3 modes de déplacement. Enfin, l’objectif de la troisième et dernière étude fut de mesurer la réponse de VO2, de FC et de [LA] lors de déplacements avec changements de direction à différents angles à 60, 70 et 80% de la VAM des sujets. Les modalités de déplacement étaient 1) course navette avec changement de direction à 180° tous les 20 m (SR), 2) course en forme de 8 à angles droits (90R) tous les 20 m, 3) course en zigzag (ZZR) avec plusieurs virages rapprochés (~ 5 m) à différents angles de 91.8°, 90° et 38.6°, 4) course continue (IR) sans virage à des fins de comparaison. Les résultats montrent que le VO2 associé à IR est significativement inférieur à celui observé lors de ZZR, SR et 90R (p<0.001). Le VO2 atteint à 60 et 70% VAM lors de ZZR fut de 48.7 et 38.1% supérieur à celui atteint lors de IR, alors que selon l’intensité, les VO2 lors de 90R et SR furent entre 15.5 et 19.6 % supérieur à celui associé à IR. Toujours à 60 et 70%VAM, le VO2 atteint lors de ZZR fut respectivement de 26.1 et de 19.5% supérieur à celui atteint lors de 90R, et de 26.1 et 15.5% supérieur à celui atteint lors de SR. En ZZR, les sujets furent incapables de compléter la tâche à 80% VAM. En mode SR et 90R et à toutes les intensités, les VO2 mesurés furent similaires. Virer à 90° semble donc aussi exigeant qu’à 180° par rapport à la course continue. Enfin, [LA] était similaire dans toutes modalités. D’une façon générale, les études de cette thèse ont permis de quantifier les exigences énergétiques spécifiques de certaines formes de déplacements par rapport à la course avant conventionnelle. Ceci confirme que les coûts énergétiques varient et augmentent avec les accélérations et décélérations avec et sans changements de direction.

L’augmentation de la pression artérielle est un facteur de risque important pour le développement du déclin cognitif ou de la démence en vieillissant. Les médicaments antihypertenseurs ont montré leur efficacité pour réduire la pression artérielle, mais leurs effets sur la santé cognitive restent toujours incertains. L’entrainement physique peut aussi avoir un effet positif sur la pression artérielle et ses effets sur la cognition sont de plus en plus documentés. Toutefois, aucune étude jusqu’à présent ne s’est intéressée à comparer directement les effets de ces deux types d’interventions sur la santé cognitive chez une même population. Ce projet de recherche avait donc pour objectif de comparer les effets d’un diurétique thiazidique (hydrochlorothiazide) à ceux d’un entrainement par intervalle à haute intensité (EIHI) sur la santé cognitive des aînés préhypertendus. Cette étude expérimentale de type avant-après souhaitait tester l’hypothèse que l’EIHI aurait un effet bénéfique sur les performances cognitives par rapport au traitement diurétique. Les effets sur la cognition ont été évalués en fonction des scores Z de changement obtenus à partir d’une batterie de tests neuropsychologiques réalisée avant et après l’intervention. Une ANCOVA à mesures répétées a été réalisée pour comparer les effets entre les deux groupes (EIHI, diurétique) sur les performances cognitives. L’âge et le sexe ont été utilisés comme covariables dans les analyses. À l’exception de la condition lecture du Stroop, les résultats de cette étude n’ont révélé aucune différence significative entre les deux groupes d’intervention. En effet, les participants du groupe diurétique se sont significativement améliorés (F[1,16] = 8,21 ; p = ,012) à cette condition par rapport aux participants du groupe entrainement physique. Cependant, aucune différence significative n’a été observée entre les groupes en rapport à la réduction de la pression artérielle. Les participants ayant pris part aux 12 semaines d’entrainement physique ont montré une amélioration significative de leur santé cardiorespiratoire (Vo2max) en comparaison au groupe diurétique. Ces résultats suggèrent donc l’efficacité d’un programme d’EIHI de courte durée pour l’amélioration de la santé cardiorespiratoire d’aînés préhypertendus, mais ne sont pas parvenus à déterminer une différence significative entre les deux groupes d’intervention sur le fonctionnement cognitif. De futures études seront donc nécessaires afin de comparer l’influence de ces deux approches sur la santé cognitive des aînés préhypertendus. / Increased blood pressure is an important risk factor for the development of cognitive decline or dementia in aging. Although various approaches appear to be effective in reducing blood pressure, their effects on cognitive health remain unclear. While there is still no clear consensus regarding the impact of antihypertensive drugs on cognition, the benefits associated with blood pressure reduction induced by exercise training appear to have more sustained results in the literature. However, no study to date has directly compared the effects of these two types of interventions on cognitive health in the same population. Therefore, the objective of this research project was to compare the effects of a thiazide diuretic (hydrochlorothiazide) with those of high-intensity interval training (HIIT) on the cognitive health of prehypertensive senior adults. This experimental before-and-after study sought to test the hypothesis that HIIT would have a beneficial effect on cognitive performance compared with diuretic treatment. Effects on cognition were assessed by Z scores change from a battery of neuropsychological tests performed before and after the intervention. A repeated-measures ANCOVA was performed to compare the effects between the two groups (HIIT, diuretics) on cognitive performance. Age and sex were used as covariates in the analyses. Except for the Stroop reading condition, the results of this study revealed no significant differences between the two intervention groups. Indeed, participants in the diuretic group improved significantly (F[1,16] = 8,21; p = ,012) on this condition compared to participants in the physical training group. However, no significant difference was observed between the groups in relation to blood pressure reduction. The participants who took part in the 12-week physical training program showed significant improvement in Vo2max compared with the diuretic group. These results suggest that a short-term physical training program is an effective way to improving cardiovascular health in prehypertensive seniors but failed to determine a significant difference between the two intervention groups on cognitive functioning. Future studies are therefore needed to compare the influence of these two approaches on cognitive health of prehypertensive senior adults.

L'exercice aérobique (AE) est associé à de nombreuses modifications fonctionnelles et anatomiques dans le cerveau humain. Par exemple, il a été démontré que l'EA modulait l'excitabilité corticale et la neurochimie immédiatement après l'exercice. Les effets d'une activité physique répétée et soutenue sur les fonctions cérébrales restent toutefois mal compris. En effet, peu de données sont disponibles permettant de déterminer si les personnes ayant une bonne condition physique présentent des modifications persistantes de l'excitabilité corticale et du métabolisme cérébral malgré les changements rapportés dans la matière grise et la matière blanche. Dans la présente étude, 20 personnes sédentaires en bonne santé (< 2 heures/semaine d'activité physique) ont été comparées à 20 personnes actives (> 6 heures/semaine d'activité physique) sur la base de mesures de l'excitabilité corticale (rMT, courbe I/O, SICI, ICF) et de la concentration de métabolites (GABA, Glx, NAA) dans la représentation corticale de la main droite. L'épaisseur corticale de la représentation du cortex moteur primaire de la main droite et la densité apparente des fibres de la voie corticospinale (CST) ont également été évaluées. L'aptitude cardiorespiratoire (VO2max) était significativement plus élevée chez les athlètes que chez les sédentaires, ce qui n'était pas le cas de l'indice de masse corporelle. Aucune différence entre les groupes n'a été constatée en ce qui concerne les mesures du rMT, du SICI et de l'ICF. Les valeurs de la courbe I/O étaient significativement plus élevées et la courbe I/O était plus prononcée chez les individus actifs. Aucune différence significative n'a été observée pour l'épaisseur corticale, la concentration de métabolites et les valeurs de diffusion de la CST. La pente de la courbe I/O était positivement corrélée à la VO2max. Les présentes données suggèrent que des niveaux élevés de capacité aérobique sont associés à une excitabilité corticale accrue dans la représentation de la main du cortex moteur primaire. / Aerobic exercise is associated with widespread functional and anatomical modifications in the human brain. For example, AE has been shown to modulate cortical excitability and neurochemistry immediately after exercise. The effects of repeated and sustained physical activity on brain function, however, remain poorly understood. Indeed, little is known about whether individuals with high levels of fitness display persistent modifications in cortical excitability and brain metabolism despite reported changes in grey and white matter. In the present study, 20 healthy sedentary individuals (< 2 hours/week AE) were compared to 20 active individuals (> 6 hours/week AE) on measures of cortical excitability (rMT, I/O curve, SICI, ICF) and metabolite concentration (GABA, Glx, NAA) in the cortical representation of the right hand. Cortical thickness of the primary motor cortex representation of the right hand and corticospinal tract (CST) apparent fiber density (AFD) were also assessed. Cardiorespiratory fitness (VO2max) was significantly higher in athletes compared to sedentary individuals whereas body mass index was not. No group differences were found on measures of rMT, SICI and ICF. I/O curve values were significantly higher, and the I/O curve was steeper in active individuals. No significant differences were observed between the groups for cortical thickness, metabolite concentration and CST diffusion values. I/O curve slope was positively correlated with VO2max. The present data suggest that high levels of aerobic fitness are associated with increased cortical excitability in the hand representation of the primary motor cortex.