The number of dementia cases is increasing worldwide. Most research and development in this area is related to the prevention of dementia, and to the development of various prediction tools for dementia. The tools made available take most of the medical data into account while calculating risk scores, with only a small amount of non-medical data. There is a lot of data related to medical and non-medical risk factors available from various sources which can be retrieved and analysed in real time, but this is today not used in any risk score tool for risk score calculation. As part of the project Multimodal strategies to promote a healthy brain in ageing: Innovative evidence-based tools (MULTI-MODE), a new risk score is being developed to be used in a new ICT-based tool for dementia prediction. Identification of non-medical data and a good model to fill the gap between data available at the server and using this data in risk score calculation may help in increasing the predictability of tools. In this thesis, some of the existing risk factors for the prediction of dementia are described, and the importance of non-medical factors in calculating risk scores is discussed. Additional non-medical factors are identified that could be included in future versions of the risk score. A database design for storing risk score information efficiently is presented, as is an app structure that can be used at the server side to validate the user input and to increase the effectiveness of a prediction tool. / Antal demensfall ökar över hela världen. Forskning och utveckling inom detta område är relaterat till att förebygga demens och att utveckla olika prognosverktyg för demens. Flera tillgängliga verktyg tar hänsyn till medicinska data i beräkning av riskpoäng, med endast en liten mängd av icke-medicinska data. Det finns en hel del data om medicinska och icke-medicinska faktorer online, men de används idag inte för riskpoängberäkning. Som en del av projektet Multimodala strategier för att främja en frisk hjärna i åldrande: Innovativa evidensbaserade verktyg (MULTI-MODE), så har en ny metod utvecklats för att användas i ett nytt IT-baserat verktyg för demensförutsägelse. Identifiering av icke-medicinska data och en bra modell för att överbrygga gapet mellan tillgängliga data på servern och använda dessa data i riskberäkning kan bidra till att öka precisionen hos verktyg. I den här studien beskrivs en del befintliga riskfaktorer för förutsägelse av demens och vikten av icke-medicinska faktorer i beräkning av risk diskuteras. Ytterligare icke-medicinska faktorer identifieras som skulle kunna ingå i framtida versioner av riskverktyg (såsom appar). Vissa identifierade riskfaktorer har analyserats och visade att effekten av att införa icke-medicinska faktorer ökar precisionen i resultaten. En databasdesign för lagring av riskinformation på ett effektivt sätt presenteras, liksom en appstruktur som kan användas på serversidan för att validera några av de parametrar som kan öka effektiviteten av verktyget.

This dissertation examines the impact of trauma on information-seeking behaviors and decision-making processes. Essay 1 includes a qualitative analysis of the transcripts obtained from interviews with four military service members diagnosed with PTSD. The results showed that 75% of this small sample population exhibited addictive behavior that was presented in their information behaviors. All four members indicated that the excessive extent to which they seek information is related to the perceived importance of the information and their level of trust in the sources. Low trust in information sources increases the number of sources searched for validation in this population. Essay 2 involved the collection and analysis of survey data. The results of the stepwise backward regression show that two trauma variables (adult sexual assault, sudden fear) have a significant combined negative effect on decision-making in this population. The analysis and results of a different survey are presented in Essay 3. The stepwise logistic regression analysis results conducted on the summated scales developed showed a strong positive link between trust in scientific experts for scientific information and the dichotomous dependent variable trust in social media for news. The research conducted in this dissertation extends the understanding of how trauma affects people's information-seeking habits and decision-making processes. The findings have implications for how to communicate, policies relevant to information dissemination, and mental health measures. Future research is suggested to understand these behaviors and potential treatments better.

Les symptômes neuropsychiatriques (SNP), des perturbations comportementales et psychologiques, surviennent fréquemment dans la démence de la maladie d’Alzheimer. En plus d’être un facteur de risque d’institutionnalisation précoce et de constituer une charge pour les aidants, ils peuvent aussi être associés à un déclin cognitif accéléré ou à des troubles cognitifs plus importants lorsqu’ils surviennent dans les stades pré-démentiels des maladies (avant ou pendant le trouble cognitif léger). Considérant la diversité des résultats d’études antérieures, la relation entre ces SNP, le déclin cognitif et la survenue/évolution des maladies neurodégénératives est encore pleine de mystères. En effet, il a pu être mis en évidence que la dépression, l’apathie, ou encore l’anxiété étaient des facteurs de risques de conversion en maladie d’Alzheimer, ou de déclin cognitif accéléré chez des individus ayant un trouble cognitif léger ou une cognition normale. Ils ont aussi pu être associés à des changements des structures ou du métabolisme cérébraux, limbiques et associatifs. Cependant, le rôle et la position exacte des SNP dans le décours temporel des maladies restent incertains : conséquences de la neurodégénérescence ? Conséquence psychologique de la survenue de troubles cognitifs ? Cause de troubles cognitifs par réorientation des ressources exécutives et comportementales ? Stade prodromal des maladies ? Conséquence d’une structure de personnalité antérieure ? Ce travail propose d’aborder différentes problématiques de recherches liées aux SNP, notamment leurs associations cognitives en fonction de facteurs démographiques, psychologiques ou psychiatriques dans différents stades de déclins cognitifs ; leurs associations neurostructurelles ou métaboliques cérébrales, en devis transversal, rétrospectif ou longitudinal. L’objectif étant de conforter certaines données de la littérature sur l’impact des SNP sur les performances cognitives et leur évolution dans le vieillissement normal et pathologique, et comprendre l’apport de certaines analyses prédictives et de facteurs de risques afin d’en dégager des pistes d’applications cliniques dans une visée d’anticipation du déclin cognitif. Pour cela, différentes bases de données sont traitées afin d’extraire différents types de variables d’intérêt (démographiques, neuropsychiatriques, neuropsychologiques, neuroimagerie, statuts génétiques et diagnostiques, facteurs psychologiques…). Au total, c’est près de 5000 participants qui ont été extraits et analysés au travers des différentes bases de données. Les principaux résultats ont permis de montrer : 1) des associations SNP/performances cognitives différentes entre les femmes et les hommes ; 2) des relations neurostructurelles différentes entre les SNP et les différents stades de déclin cognitif de la maladie d’Alzheimer ; 3) le rôle prédictif des SNP dans la conversion du trouble cognitif léger en maladie d’Alzheimer expliqué par l’altération des habiletés fonctionnelles des individus ; 4) des implications de traits de personnalité dans le déclin cognitif et cérébral chez des individus développant ou non démence de type Alzheimer. Ces données consolident les résultats de la littérature et soutiennent l’utilité de certains modèles statistiques et de prédictions dans l’établissement des facteurs de risques de déclin et l’estimation de l’importance du déclin basé sur ces facteurs, à la fois chez des individus cognitivement sains, et des individus à risque de développer une démence. / Neuropsychiatric symptoms (NPS), behavioral and psychological disturbances, occur frequently in Alzheimer's dementia. In addition to being a risk factor for early institutionalization and a burden to caregivers, they may also be associated with accelerated cognitive decline or greater cognitive impairment when they occur in the pre-dementia stages of the diseases (before or during mild cognitive impairment). Considering the diversity of results of previous studies, the relationship between these NPS, cognitive decline and the occurrence/evolution of neurodegenerative diseases is still full of mysteries. Indeed, it has been shown that depression, apathy, or anxiety were risk factors for conversion to Alzheimer's disease, or for accelerated cognitive decline in individuals with mild cognitive impairment or normal cognition. They could also be associated with changes in brain, limbic and associative structures or metabolism. However, the exact role and position of NPS in the temporal course of diseases remains uncertain: consequences of neurodegeneration? Psychological consequence of the onset of cognitive disorders? Cause of cognitive disorders by redirection of executive and behavioral resources? Prodromal stage of diseases ? Consequence of a previous personality structure? This work proposes to address different research issues related to NPS, in particular their cognitive associations according to demographic, psychological or psychiatric factors in different stages of cognitive decline; their neurostructural or cerebral metabolic associations, in crosssectional, retrospective or longitudinal specifications. The objective is to confirm certain data in the literature on the impact of NPS on cognitive performance and its evolution in normal and pathological aging, and to understand the contribution of certain predictive analyses and risk factors in order to identify avenues of clinical application with a view to anticipating cognitive decline. For this purpose, different databases are processed in order to extract different types of variables of interest (demographic, neuropsychiatric, neuropsychological, neuroimaging, genetic and diagnostic status, psychological factors...). In total, nearly 5000 participants were extracted and analyzed through the different databases. The main results showed: 1) different NPS/cognitive performance associations between women and men; 2) different neurostructural relationships between NPS and different stages of cognitive decline in Alzheimer's disease; 3) the predictive role of NPS in the conversion of mild cognitive impairment to Alzheimer's disease explained by the alteration of individuals' functional abilities; 4) implications of personality traits in cognitive and brain decline in individuals developing or not dementia of the Alzheimer’s type. These data consolidate the findings of the literature and support the utility of certain statistical and predictive models in establishing risk factors for decline and estimating the magnitude of decline based on these factors, both in cognitively healthy individuals, and individuals at risk of developing dementia.

Il existe une association étroite entre la santé cardiovasculaire et la santé cognitive au cours du vieillissement. Bien que la recherche dans le domaine de la santé cardiovasculaire soit vaste, le lien entre l'électrophysiologie cardiaque et la cognition est peu étudié. La présente thèse met en évidence les liens entre l'électrophysiologie cardiaque et la cognition en examinant la régulation autonomique chez les individus sains et des marqueurs de maladie chez les patients souffrant de fibrillation auriculaire (FA ; maladie du rythme cardiaque la plus prévalente). Les résultats présentés dans le chapitre 2 démontrent pour une première fois qu'un marqueur de repolarisation cardiaque, le QTcD, est lié aux performances cognitives (fonctions globales et exécutives) chez des personnes âgées sédentaires en bonne santé. Ces observations étaient plus évidentes chez les personnes présentant des valeurs élevées de QTcD, suggérant que des altérations plus importantes du rythme cardiaque pourraient avoir une association plus forte avec les performances cognitives. Les résultats présentés au chapitre 3 montrent que chez les patients souffrant de FA, une plus grande morbidité (mesurée par le sous-type de FA) serait associée à une performance cognitive plus faible (fonctions globales et exécutives). Cette même étude démontre que le volume de l'oreillette gauche agît comme facteur modérateur de l’association entre le sous-type de FA et la performance cognitive. Ceci suggère que plus l'arythmie est sévère, plus le déficit cognitif observé est important. Le chapitre 4 présente les résultats d'une étude pilote portant sur les changements dans les performances cognitives et l'oxygénation régionale du tissu cérébral chez les patients souffrant de FA qui subissent une cardioversion électrique (une procédure visant à rétablir du rythme sinusal). Les résultats de cette étude pilote montrent qu'un tel devis est effectivement réalisable et pourrait permettre de détecter des changements cognitifs dans cet échantillon. Bien que la modification de l'oxygénation du tissu cérébral en lien avec la cardioversion n’ait pas été démontrée pour le moment, des changements au niveau de la cognition ont été observé, ce qui pourrait être partiellement expliqué par la réduction des symptômes liés à la FA post-cardioversion. Parmi toutes les capacités cognitives, la flexibilité (mesurée par le Trail-Making Test) semble être plus sensible aux détériorations du rythme cardiaque, tant chez les individus sains que chez les patients souffrant de FA, dans toutes les études présentées. Les résultats sont discutés dans le contexte d'un continuum cœur-cerveau dans lequel les détériorations du cœur ou du cerveau peuvent avoir des impacts bidirectionnels et altérer davantage le fonctionnement de cet axe. Les orientations futures porteront sur les avantages potentiels de la prévention cognitive par l'exercice et la stimulation cognitive chez les personnes présentant des détériorations électrophysiologiques cardiaques. / There is a close association between cardiovascular and cognitive health in aging. While the cardiovascular health domain is vast, the link between cardiac electrophysiology and cognition is understudied. The present thesis will bring evidence linking cardiac electrophysiology and cognition by looking at autonomic regulation in healthy older individuals and disease markers in patients with atrial fibrillation (AF; most prevalent disease of heart rhythm). Chapter 2 shows for the first time that a cardiac repolarization marker, QTcD, is linked to cognitive performance (global and executive functions) in healthy sedentary older individuals. This relationship was more evident in individuals with elevated QTcD values suggesting that higher impairments in cardiac rhythm might have stronger association with cognitive performance. Results presented in Chapter 3 show that among patients with AF, higher disease burden (as measured by the subtype of AF) was associated with lower cognitive performance (global and executive functions). The study also found that the left atrial volume was a moderator of this association between AF subtype and cognitive performance. This shows that the more severe the condition is the higher the cognitive deficit observed. Chapter 4 shows the results of a pilot study investigating the changes in cognitive performance and regional cerebral tissue oxygenation in AF patients undergoing electrical cardioversion (a sinus rhythm restoration procedure). The pilot results show that such a study is indeed feasible and could detect cognitive changes in this sample. While the change in cerebral tissue oxygenation is unconclusive at this moment, the recorded change in cognition could partially be explained by the reduction in AF related symptoms. Among all cognitive abilities, switching (as measured with the Trail-Making Test) appears to be more sensitive to deteriorations in heart rhythm both in healthy individuals and patients with AF across all studies presented. The results are discussed in the context of a heart-brain continuum in which deteriorations from either the heart or the brain can have bidirectional impacts and further impair the functioning of this axis. Future directions will address the potential benefit of cognitive prevention through exercise and cognitive stimulation in older individuals with cardiac electrophysiological deteriorations.

Contexte. La démence est un problème de santé publique important. Toutefois, les stratégies actuelles en matière de santé publique ne tiennent pas compte des approches visant à renforcer les facteurs de protection pour en réduire le fardeau. Cela peut s’expliquer par le fait que le renforcement des facteurs de protection est un domaine de connaissance émergent. Son vocabulaire et ses notions de base sont encore en phase d’exploration et de définition. Parmi les termes et les notions à développer, citons la « santé positive » comme résultat du renforcement des facteurs de protection et les « atouts de santé », en tant que déterminant positif de la santé. Le développement de ces termes en promotion de la santé et leur adaptation pour les études sur la santé du cerveau contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes permettant aux aînés de préserver leur santé cognitive, et donc ouvriront les portes à de nouvelles stratégies pour réduire le fardeau associé aux démences. L’objectif. Cette thèse vise à proposer un modèle pour l’étude de la santé cognitive des personnes âgées et à le tester dans une large base de données populationnelle. Pour atteindre cet objectif, nous avons i) dérivé la signification du terme de santé positive en examinant systématiquement la façon dont le concept est défini/utilisé par différents auteurs dans des publications sur la promotion de la santé ; ii) révisé les modèles existants de déterminants « positifs » de la santé (« modèles d’atouts de santé ») et proposer un nouveau modèle d’atouts de santé ; iii) discuté l’utilité du modèle pour la recherche sur la santé cognitive des personnes âgées, et iv) évalué l’apport indépendant des atouts de santé dans la probabilité d’une santé cognitive positive chez les personnes âgées, à l’aide du model développé. Méthodes. Un examen de la portée a été effectué pour atteindre les objectifs 1 et 2 ; une revue narrative a été réalisée pour atteindre les objectifs 3. L’analyse secondaire des données de l’étude de cohorte longitudinale « Survey on Health, Aging, and Retirement in Europe », vagues 5 et 7, a été réalisée pour atteindre l’objectif 4. Dans cette étude, les déterminants positifs avaient un effet indépendant sur la santé cognitive si i) leurs variables étaient statistiquement significatives dans le modèle entièrement ajusté et ii) ces variables améliorent significativement l’ajustement de la qualité du modèle. Résultats. 1) Aucun consensus sur la définition de la santé positive n’a été trouvé dans la littérature. Parmi les définitions proposées, il y a « bien-être », « extrêmement bonne santé », « résilience » et « capacités ». Nous avons proposé de définir la santé positive comme une réserve en capacités, permettant une plus grande résistance face aux agents pathologiques/adversités et un plus grand bien-être en leur absence. 2) Dans la littérature, des déterminants de la santé positive sont regroupés autour de traits individuels ou de caractéristiques environnementales. Nous avons proposé un nouveau cadre pour les atouts de santé. Dans ce cadre, les caractéristiques individuelles, les actions (orientées vers l’autodéveloppement ou le développement communautaire), les environnements (physique and social) et le soutien social (informel et institutionnalisé) sont interconnectés. Chaque composante précédente contribue à la suivante et à une santé positive. 3) L’état actuel des connaissances sur la santé cognitive permet l’opérationnalisation de la définition de la santé positive cognitive ainsi que du modèle des atouts de la santé. 4) Les variables de trois des quatre groupes d’atouts de santé (caractéristiques individuelles, actions et environnements) démontrent une contribution indépendante à la probabilité d’une santé cognitive positive chez les personnes âgées. L’inclusion des atouts de santé améliore significativement la qualité de l’ajustement du modèle : le pseudo-R-carré a augmenté de 0,31 à 0,33 ; l’aire sous la courbe ROC a augmenté de 77,8 % à 79,5 %, p<0,0001. Cela signifie que les atouts de santé expliquent davantage la probabilité de santé cognitive positive. Conclusion. L’étude sur les facteurs renforçant la santé cognitive pourrait aux nouvelles opportunités pour la diminution du fardeau de démence. Une validation plus poussée du modèle est nécessaire. Premièrement, des indicateurs plus spécifiques d’atouts de santé doivent être trouvés. Deuxièmement, les relations entre les groupes d’atouts de santé devraient être clarifiées. / Background. Dementia is a significant public health challenge; however, current strategies on public health hardly consider the potential of reinforcing protective factors to diminish its burden. A possible reason for this is that reinforcing protective factors represent an emerging field of knowledge. Its vocabulary and basic notions are still under development. Among the terms and notions needing further discussion are “positive health” as the outcome of these reinforcing protective factors and “health assets” as positive health determinants. Advances in the development of these terms in health promotion and their further adaptation to the realm of studies on cognitive health will contribute to a better understanding of how older adults maintain it, which, in turn, could open the doors to new strategies aimed at reducing the burden of dementia. Objective. This dissertation proposes a model for studying cognitive health in older adults and testing it in a large populational database. To achieve this objective, i) we derived the meaning of the term positive health by systematically reviewing how the concept is defined/used by different authors of publications in health promotion; ii) we revised existing models of “positive” determinants of health (“health assets models”) and proposed a new model of health assets; iii) discussed the utility of the model for research on cognitive health of older adults, and iv) we assessed the independent input of health assets into the probability of positive cognitive health among older adults, using developed model. Methods. A scoping review was conducted to achieve objectives 1 and 2, and a narrative review was conducted to achieve objective 3. Secondary analyses of the longitudinal cohort data “Survey on Health, Aging, and Retirement in Europe” data, waves 5 and 7, were performed to achieve objective 4. In this study, determinants were considered as having an independent effect on cognitive health if i) their variables were statistically significant in the fully adjusted model and ii) these variables significantly improved the model’s fit quality. Results. 1) No consensus on the definition of positive health was found in the literature. Among proposed definitions, there were “well-being,” “extremely good health,” “resilience,” and “capacities.” We proposed to define positive health as a reserve in capacities, enabling higher resistance in the face of pathologic agents/adversities and increased well-being in their absence. 2) In the literature, the determinants of positive health are grouped around individual traits or environmental characteristics. We proposed a new health assets framework. In it, individual characteristics, actions (directed to self-development or community development), environments (physical and social), and social support (informal and institutionalized) are interconnected. Each component contributes to the others and positive health. 3) The current state of knowledge on cognitive health allows operationalizing the definition of cognitive positive health and the elements of the health assets model. 4) Variables of three out of four groups of health assets (individual characteristics, actions, and environments) had independent relationships with the probability of cognitive health in older adults. Including health assets significantly improves the model’s fit statistics: pseudo-R-square increased from 0.31 to 0.33; area under ROC rose from 77.8% to 79.5%, p <0.0001. It means that positive health assets bring additional information on the probability of positive cognitive health in older adults. Conclusion. Studying health assets could open the doors to strategies to reduce the burden of dementia. Further validation of the model is required. Firstly, more specific indicators of health assets need to be found. Secondly, the relationships between health asset groups should be clarified.

De récents travaux ont mis en évidence que des dysfonctionnements dans l’expression de gènes impliqués dans la plasticité synaptique contribuent aux déclins cognitifs qu’on observe chez les gens âgés et à la progression de la maladie d’Alzheimer. Notre étude avait comme objectif d’étudier le profil d’expression d’ARNm spécifiques impliqués dans la plasticité synaptique chez des rats jeunes et âgés et chez des souris transgéniques 3xTg et WT. Des expériences en qRT-PCR ont été effectuées dans des extraits de cortex et d’hippocampe de rats jeunes et âgés et de souris 3xTg et WT, respectivement. Les résultats ont démontré une augmentation significative de l’expression d’ARNm MAP1B, Stau2, BDNF, CREB et AGO2 principalement dans l’hippocampe (régions CA1-CA3) des souris 3xTg comparé aux souris WT. Une diminution significative a également été observée pour l’ARNm αCaMKII dans le cortex des souris 3xTg comparé aux souris WT. Contrairement à ces observations, aucun changement n’a été observé pour l’expression de gènes impliqués dans la plasticité synaptique chez les rats âgés comparé aux rats jeunes. Ces résultats démontrent qu’un dysfonctionnement existe réellement au début de la maladie d’Alzheimer dans l’expression de gènes spécifiques impliqués dans la plasticité synaptique et contribue potentiellement à la progression de la maladie en engendrant un déséquilibre entre la LTP et la LTD. De plus, les différences d’expressions sont particulièrement observées dans l’hippocampe (régions CA1-CA3) ce qui est consistant avec les études sur la progression de la maladie d’Alzheimer puisqu’il est connu que la région CA1 de l’hippocampe est la plus vulnérable à l’apparition de la maladie. Ces résultats permettent une meilleure compréhension des événements moléculaires qui deviennent dérégulés à l’apparition de la maladie d’Alzheimer. / Recent work has demonstrated that dysregulations in the expression profile of plasticity-related genes in specific brain regions contribute to age-related cognitive decline and Alzheimer’s disease. The aim of this study was to determine the expression profile of a subset of plasticity-related mRNAs in different regions of the brain of young and aged rats as well as 3xTg and wild type (WT) mice. qRT-PCR experiments were performed in extracts of cortex and hippocampus of young and aged rats and of 3xTg and WT mice, respectively. Results demonstrated significant increases in the expression of MAP1B, Stau2, CREB, BDNF, and AGO2 mRNAs, especially in the hippocampus (CA1-CA3 fields) of 3xTg mice compared to WT mice. A significant decrease was also observed in the expression of αCaMKII mRNA in the cortex of 3xTg mice compared to WT mice. On the other hand, no significant changes were observed in the expression of plasticity-related genes in the hippocampus of aged rats compared to young rats. These results confirm that alterations in gene expression occur at the onset of AD and possibly contribute to the progression of the disease by causing an imbalance between long-term potentiation and long-term depression. In addition, patterns of significant altered gene expression, especially in the hippocampus (CA1-CA3 fields) of 3xTg mice are consistent with the progression of AD whereby the hippocampus (CA1 region) is most vulnerable at the onset of the disease. These results provide a better understanding of the molecular events that first become disturbed in AD.

Questions : Cette thèse visait à répondre à deux questions fondamentales : 1) Est-ce que les athlètes qui présentent un historique de commotions cérébrales du sport en conservent des effets délétères à long terme? ; et 2) Est-ce que les effets néfastes des commotions cérébrales récurrentes sur le fonctionnement tant cognitif que moteur sont cumulatifs? Devis expérimental : À l’aide d’un plan d’investigation double-cohorte réalisé avec un groupe d’athlètes évoluant au niveau universitaire et un autre formé d’anciens athlètes universitaires testés plus de trois décennies plus tard, les quatre études qui composent cette thèse ont employé des méthodes raffinées d’investigation des fonctions cognitives et motrices pour en déceler des atteintes persistantes. Méthodologie : Les potentiels évoqués cognitifs ainsi que les tests neuropsychologiques ont permis de sonder le fonctionnement cognitif de ces athlètes alors que la stimulation magnétique transcrânienne, une plateforme de force permettant de mesurer la stabilité posturale ainsi qu’un système d’enregistrement tridimensionnel des mouvements rapides alternatifs ont servi à l’évaluation de l’intégrité du système moteur. Résultats : Cette thèse a permis de déceler des altérations persistentes et cumulatives des fonctions cognitives et motrices. De plus, ces subtiles atteintes observées chez les jeunes athlètes, affectant essentiellement des marqueurs neurophysiologiques sous-cliniques du fonctionnement cognitif et moteur, s’étaient accentuées chez les anciens athlètes universitaires qui montraient un déclin quantifiable tant des fonctions cognitives que motrices. Discussion : Ces résultats suggèrent d’une part que les commotions cérébrales du sport entraînent des altérations cognitives et motrices chroniques qui s’accentuent en fonction du nombre de commotions cérébrales subies. D’autre part, les effets délétères des commotions cérébrales du sport sur le fonctionnement cognitif et moteur combinés à ceux associés au processus de vieillissement entraînent un déclin cognitif et moteur quantifiable en comparaison aux anciens athlètes n’ayant jamais subi de commotions cérébrales. / Question: This thesis aimed to address two fundamental issues: 1) Are there long-lasting effects of sports-related concussion on cognitive and motor functions? and 2) Are the adverse effects of recurrent concussions cumulative? Experimental Design: The cross-sectional thesis design included a group of active university-level athletes as well as a group of former athletes recruited more than three decades after their university years who were tested on neurophysiological measures of both cognitive and motor system functions. Methods: Event-Related potentials and neuropsychological tests were used to assess cognitive functions while transcranial magnetic paradigms were used to assess motor cortex excitability, a force platform was used to assess postural stability and a 3-dimensional recording device was used to track hand position when performing a rapid alternating movement task. Results: This thesis disclosed persistent and cumulative alterations of both cognitive and motor functions after sports concussions. Furthermore, subclinical, neurophysiological alterations found in young concussed athletes were exacerbated in former athletes with concussions who displayed quantifiable cognitive and motor functions decline more than three decades post-concussion. Discussion: These results suggest that sports concussions induce cognitive and motor functions abnormalities that worsen as a function of the number of concussions sustained. Moreover, findings from the present thesis indicate that the deleterious effects of sports concussion on cognitive and motor system functions combined to those associated with the aging process lead to quantifiable decline on both cognition and motor functions.

De récents travaux ont mis en évidence que des dysfonctionnements dans l’expression de gènes impliqués dans la plasticité synaptique contribuent aux déclins cognitifs qu’on observe chez les gens âgés et à la progression de la maladie d’Alzheimer. Notre étude avait comme objectif d’étudier le profil d’expression d’ARNm spécifiques impliqués dans la plasticité synaptique chez des rats jeunes et âgés et chez des souris transgéniques 3xTg et WT. Des expériences en qRT-PCR ont été effectuées dans des extraits de cortex et d’hippocampe de rats jeunes et âgés et de souris 3xTg et WT, respectivement. Les résultats ont démontré une augmentation significative de l’expression d’ARNm MAP1B, Stau2, BDNF, CREB et AGO2 principalement dans l’hippocampe (régions CA1-CA3) des souris 3xTg comparé aux souris WT. Une diminution significative a également été observée pour l’ARNm αCaMKII dans le cortex des souris 3xTg comparé aux souris WT. Contrairement à ces observations, aucun changement n’a été observé pour l’expression de gènes impliqués dans la plasticité synaptique chez les rats âgés comparé aux rats jeunes. Ces résultats démontrent qu’un dysfonctionnement existe réellement au début de la maladie d’Alzheimer dans l’expression de gènes spécifiques impliqués dans la plasticité synaptique et contribue potentiellement à la progression de la maladie en engendrant un déséquilibre entre la LTP et la LTD. De plus, les différences d’expressions sont particulièrement observées dans l’hippocampe (régions CA1-CA3) ce qui est consistant avec les études sur la progression de la maladie d’Alzheimer puisqu’il est connu que la région CA1 de l’hippocampe est la plus vulnérable à l’apparition de la maladie. Ces résultats permettent une meilleure compréhension des événements moléculaires qui deviennent dérégulés à l’apparition de la maladie d’Alzheimer. / Recent work has demonstrated that dysregulations in the expression profile of plasticity-related genes in specific brain regions contribute to age-related cognitive decline and Alzheimer’s disease. The aim of this study was to determine the expression profile of a subset of plasticity-related mRNAs in different regions of the brain of young and aged rats as well as 3xTg and wild type (WT) mice. qRT-PCR experiments were performed in extracts of cortex and hippocampus of young and aged rats and of 3xTg and WT mice, respectively. Results demonstrated significant increases in the expression of MAP1B, Stau2, CREB, BDNF, and AGO2 mRNAs, especially in the hippocampus (CA1-CA3 fields) of 3xTg mice compared to WT mice. A significant decrease was also observed in the expression of αCaMKII mRNA in the cortex of 3xTg mice compared to WT mice. On the other hand, no significant changes were observed in the expression of plasticity-related genes in the hippocampus of aged rats compared to young rats. These results confirm that alterations in gene expression occur at the onset of AD and possibly contribute to the progression of the disease by causing an imbalance between long-term potentiation and long-term depression. In addition, patterns of significant altered gene expression, especially in the hippocampus (CA1-CA3 fields) of 3xTg mice are consistent with the progression of AD whereby the hippocampus (CA1 region) is most vulnerable at the onset of the disease. These results provide a better understanding of the molecular events that first become disturbed in AD.

À l’heure où le numérique s’est totalement imposé dans notre quotidien, nous pouvons nous demander comment évolue notre bien-être. La réalité virtuelle hautement immersive permet de développer des environnements propices à la relaxation qui peuvent améliorer les capacités cognitives et la qualité de vie de nombreuses personnes. Le premier objectif de cette étude est de réduire les émotions négatives et améliorer les capacités cognitives des personnes souffrant de déclin cognitif subjectif (DCS). À cette fin, nous avons développé un environnement de réalité virtuelle appelé Savannah VR, où les participants ont suivi un avatar à travers une savane. Nous avons recruté dix-neuf personnes atteintes de DCS pour participer à l’expérience virtuelle de la savane. Le casque Emotiv Epoc a capturé les émotions des participants pendant toute l’expérience virtuelle. Les résultats montrent que l’immersion dans la savane virtuelle a réduit les émotions négatives des participants et que les effets positifs ont continué par la suite. Les participants ont également amélioré leur performance cognitive. La confusion se manifeste souvent au cours de l’apprentissage lorsque les élèves ne comprennent pas de nouvelles connaissances. C’est un état qui est également très présent chez les personnes atteintes de démence à cause du déclin de leurs capacités cognitives. Détecter et surmonter la confusion pourrait ainsi améliorer le bien-être et les performances cognitives des personnes atteintes de troubles cognitifs. Le deuxième objectif de ce mémoire est donc de développer un outil pour détecter la confusion. Nous avons mené deux expérimentations et obtenu un modèle d’apprentissage automatique basé sur les signaux du cerveau pour reconnaître quatre niveaux de confusion (90% de précision). De plus, nous avons créé un autre modèle pour reconnaître la fonction cognitive liée à la confusion (82 % de précision). / At a time when digital technology has become an integral part of our daily lives, we can ask ourselves how our well-being is evolving. Highly immersive virtual reality allows the development of environments that promote relaxation and can improve the cognitive abilities and quality of life of many people. The first aim of this study is to reduce the negative emotions and improve the cognitive abilities of people suffering from subjective cognitive decline (SCD). To this end, we have developed a virtual reality environment called Savannah VR, where participants followed an avatar across a savannah. We recruited nineteen people with SCD to participate in the virtual savannah experience. The Emotiv Epoc headset captured their emotions for the entire virtual experience. The results show that immersion in the virtual savannah reduced the negative emotions of the participants and that the positive effects continued afterward. Participants also improved their cognitive performance. Confusion often occurs during learning when students do not understand new knowledge. It is a state that is also very present in people with dementia because of the decline in their cognitive abilities. Detecting and overcoming confusion could thus improve the well-being and cognitive performance of people with cognitive impairment. The second objective of this paper is, therefore, to develop a tool to detect confusion. We conducted two experiments and obtained a machine learning model based on brain signals to recognize four levels of confusion (90% accuracy). In addition, we created another model to recognize the cognitive function related to the confusion (82% accuracy).

La maladie d’Alzheimer (MA) est à l’origine de la majorité des cas de démence chez les personnes âgées. Son diagnostic précoce est essentiel pour mieux comprendre les mécanismes cérébraux sous-tendant la manifestation phénotypique de la maladie et développer des interventions conséquentes. Le fait d’étudier des individus à risque de développer la MA, par exemple ceux présentant un déclin cognitif subjectif (DCS) ou un trouble cognitif léger (TCL), offre l’opportunité d’examiner les processus neuropathophysiologiques qui précèdent le stade démentiel. Cela permettrait, entre autres, d’identifier des biomarqueurs avant-coureurs de la maladie. Cette thèse avait pour but d’investiguer la présence d’hyperactivation cérébrale chez des individus à risque de développer la MA, et d’examiner les réseaux cérébraux fonctionnels associés à l’hyperactivation. L’hyperactivation se définit par la présence de niveaux supérieurs d’activation cérébrale chez des personnes faisant partie de groupes à risque pour la MA (p.ex. DCS ou TCL), comparativement à des participants contrôles cognitivement sains. L’hyperactivation est le plus souvent mesurée par l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) en condition de réalisation de tâche. Dans cette thèse, le lecteur ou la lectrice sera d’abord exposée aux études ayant utilisé l’IRMf pour examiner les patrons d’activation cérébrale et de connectivité fonctionnelle chez les individus ayant reçu un diagnostic clinique de MA, de TCL ou présentant un DCS. Les modèles théoriques découlant de ces études seront ensuite présentés. Afin de mieux comprendre le phénomène d’hyperactivation et sa relation avec les patrons de connectivité fonctionnelle, les divers enjeux scientifiques qui demeurent à être abordés seront ensuite décrits (Chapitre 1). Trois articles exposant les études empiriques formant le corps de la thèse seront ensuite présentés. La première étude avait pour but de documenter la présence, la localisation et l’évolution longitudinale de l’hyperactivation iv associée à une tâche de mémoire épisodique chez des individus qui rencontrent les critères de TCL et qui ont ultérieurement progressé vers une démence (Chapitre 2). La deuxième étude visait à déterminer la trajectoire de l’activation cérébrale associée à une tâche de mémoire associative en fonction du degré de sévérité de la maladie chez un groupe d’individus à risque de développer la MA. Elle avait également pour but de déterminer la présence d’hyperactivation chez des personnes rencontrant les critères de DCS plus (ou DCS+), qui sont des individus présentant une plainte de mémoire ainsi que des marqueurs génétiques et/ou de neurodégénérescence pour la MA (Chapitre 3). La troisième étude avait pour but d’examiner les réseaux cérébraux fonctionnels associés aux régions montrant de l’hyperactivation chez des individus à risque de développer la MA. Elle avait également pour objectif d’évaluer comment l’hyperactivation et ces réseaux cérébraux fonctionnels sont reliés aux performances en mémoire (Chapitre 4). Les résultats découlant de l’étude 1 ont permis de mettre en évidence la présence d’hyperactivation chez des individus présentant un TCL et ayant ultérieurement progressé vers le stade de démence. Les trouvailles de l’étude 2 indiquent qu’une fonction quadratique décrit la relation entre des indices de sévérité de la maladie et l’activation pariétale supérieure gauche chez un groupe d’individus à risque de développer la MA (DCS+ et TCL). Par ailleurs, des niveaux supérieurs d’activation, c’est-à-dire de l’hyperactivation, étaient retrouvés dans les hippocampes + et plusieurs régions temporo-pariétales dans le groupe d’individus DCS . Une hypoactivation pariétale supérieure gauche était plutôt retrouvée chez les individus TCL. Enfin, les résultats de l’étude 3 indiquent que l’hyperactivation de régions prédéterminées est associée à la dysfonction de réseaux cérébraux fonctionnels impliqués dans les processus de mémoire associative dans le DCS+ et le TCL. De plus, ces interactions hyperactivation-réseaux étaient associées à une symptomatologie cognitive croissante. Les implications de cette thèse et ses limites sont abordées dans la discussion (Chapitre 5). / Alzheimer's disease (AD) is the most common cause of dementia in older adults. Its early diagnosis is essential to better understand the brain mechanisms underlying the phenotypical manifestation of the disease and develop consequent interventions. The study of individuals at risk of AD, for example those presenting with subjective cognitive decline (SCD) or mild cognitive impairment (MCI), offers the opportunity to examine the neuropathophysiological processes preceding the dementia stage. This would allow, among other things, to identify early biomarkers of the disease. The general aim of this thesis was to determine the presence of cerebral hyperactivation and to assess functional brain networks associated with hyperactivation. Hyperactivation is defined by the presence of higher levels of brain activation in individuals at risk of AD (i.e. SCD, MCI) in comparison to cognitively healthy controls. Hyperactivation is most often measured with functional magnetic resonance imaging (fMRI) while participants perform a cognitive task. In this thesis, the reader will first be exposed to the studies which used fMRI to examine patterns of brain activation and connectivity in individuals with a clinical diagnosis of AD, MCI or presenting with SCD. Theoretical models resulting from these studies will then be presented. The scientific issues remaining to be addressed to better understand the phenomenon of hyperactivation and its relation to functional brain networks will then be described (Chapter 1). Three empirical studies forming the core of this thesis will be presented. The first study aimed to assess the presence, localization and longitudinal evolution of hyperactivation associated with an episodic memory task in individuals meeting criteria for MCI and having subsequently progressed towards dementia (Chapter 2). The second study aimed to determine the trajectory of brain activation associated with an associative memory task as a function of disease severity in a group of individuals at risk of AD. It also aimed to determine if hyperactivation is present in viii participants meeting criteria for SCD plus (or SCD+), who are individuals presenting with memory complaint in addition to genetic and/or neurodegeneresence markers of AD (Chapter 3). The third and last study aimed to examine patterns of functional connectivity related to regions of hyperactivation, and to assess how hyperactivation and its associated functional networks relate to memory performance in individuals at risk of AD (Chapter 4). Results from the first study highlighted the presence of hyperactivation in individuals with MCI who subsequently progressed to the dementia stage. Findings from the second study revealed a quadratic function describing the relationship between proxies of disease severity (neurodegeneration, memory performance) and left superior parietal activation in a group of individuals at risk of AD (SCD+ and MCI). Moreover, higher levels of activation, i.e. hyperactivation, were found in hippocampal and temporo-parietal regions in the SCD+ group. Hypoactivation was rather found in the left superior parietal area in the MCI group. Finally, results from the third study revealed that hyperactivation of predetermined regions was associated with dysfunction of functional brain networks underlying associative memory in SCD+ and MCI. Moreover, these hyperactivation-network interactions were associated with increasing symptomatology. The implications of this thesis and its limits are addressed in the discussion section (Chapter 5).