Le vieillissement normal est associé à une réorganisation cérébrale qui peut être influencée par plusieurs facteurs. Des théories comme la réserve cognitive de Stern (2002) tentent d’expliquer les effets de ces différents facteurs. Certains, le niveau de scolarité par exemple, sont encore mal connus. Pourtant, le niveau de scolarité est connu pour avoir un impact sur les performances cognitives tout au long de la vie. Le but de ce mémoire est d’étudier les effets du niveau de scolarité sur l’oxygénation cérébrale de personnes âgées en santé lors d’une tâche d’évocation lexicale orthographique et sémantique. Chaque tâche est divisée selon un critère « plus productive » et « moins productive ». Les âgés faiblement scolarisés produisent moins de mots que les âgés fortement scolarisés. De plus, la différence de mots produits entre le critère plus productif et moins productif est plus grande pour la tâche sémantique que pour la tâche orthographique. Du point de vue hémodynamique, les deux groupes ont des activations semblables, contredisant le phénomène HAROLD. De plus, les participants peu scolarisés tendent à activer de façon plus importante l’hémisphère gauche, peu importe la tâche ou la condition. Par contre, les activations varient selon la tâche et la condition dans le cas du groupe fortement scolarisé. / Normal aging is associated with cerebral reorganisation which can be influenced by many factors. For example, the theory cognitive reserve (Stern, 2002) is trying to explain how those factors can have an impact on the reorganization. However, some factors, such as educational level, are known to have an impact on cognitive performance. The aim of this dissertation is to study the effect of educational level in cerebral oxygenation of healthy older adults during both phonologic and semantic verbal fluency tasks. Each task is divided into two criteria: more productive and less productive. Behavioural data showed that less educated elderly generate fewer words than more educated ones for both tasks. Moreover, the differences between the number of words for the more productive criterion and the less productive one are higher for the semantic than for the phonologic task. NIRS data showed that both groups activated prefrontal cortex, without difference between them. In addition, less educated participants tend to have bigger activations in the left hemisphere regardless of the task and the criterion. On the other hand, higher educated participants’ activations vary according to the task and the criterion unlike the HAROLD model’s predictions.

Le vieillissement normal est associé à une réorganisation cérébrale qui peut être influencée par plusieurs facteurs. Des théories comme la réserve cognitive de Stern (2002) tentent d’expliquer les effets de ces différents facteurs. Certains, le niveau de scolarité par exemple, sont encore mal connus. Pourtant, le niveau de scolarité est connu pour avoir un impact sur les performances cognitives tout au long de la vie. Le but de ce mémoire est d’étudier les effets du niveau de scolarité sur l’oxygénation cérébrale de personnes âgées en santé lors d’une tâche d’évocation lexicale orthographique et sémantique. Chaque tâche est divisée selon un critère « plus productive » et « moins productive ». Les âgés faiblement scolarisés produisent moins de mots que les âgés fortement scolarisés. De plus, la différence de mots produits entre le critère plus productif et moins productif est plus grande pour la tâche sémantique que pour la tâche orthographique. Du point de vue hémodynamique, les deux groupes ont des activations semblables, contredisant le phénomène HAROLD. De plus, les participants peu scolarisés tendent à activer de façon plus importante l’hémisphère gauche, peu importe la tâche ou la condition. Par contre, les activations varient selon la tâche et la condition dans le cas du groupe fortement scolarisé. / Normal aging is associated with cerebral reorganisation which can be influenced by many factors. For example, the theory cognitive reserve (Stern, 2002) is trying to explain how those factors can have an impact on the reorganization. However, some factors, such as educational level, are known to have an impact on cognitive performance. The aim of this dissertation is to study the effect of educational level in cerebral oxygenation of healthy older adults during both phonologic and semantic verbal fluency tasks. Each task is divided into two criteria: more productive and less productive. Behavioural data showed that less educated elderly generate fewer words than more educated ones for both tasks. Moreover, the differences between the number of words for the more productive criterion and the less productive one are higher for the semantic than for the phonologic task. NIRS data showed that both groups activated prefrontal cortex, without difference between them. In addition, less educated participants tend to have bigger activations in the left hemisphere regardless of the task and the criterion. On the other hand, higher educated participants’ activations vary according to the task and the criterion unlike the HAROLD model’s predictions.

Today, as we live longer, dementia diseases are becoming more prevalent around the world. Thus, further knowledge of how to maintain levels of cognitive functioning in old age and how to identify factors that postpone the onset of dementia are of acute interest. Lifestyle patterns and social life are important aspects to consider in this regard. This thesis includes three studies. Study I investigated the association between participation in various leisure activities in old age (≥65 years) and risk of incident all-cause dementia. Analyses of the total follow-up time period (15 years) showed that higher levels of “Social” and “Total” leisure activity were associated with decreased risk of dementia. In Study II, the aim was to investigate the association between various aspects of social relationships in old age (≥65 years) and risk of incidents of all-cause dementia and Alzheimer's disease. Results showed that over the total follow-up period (16 years) higher values on the relationship index were associated with reduced risk of both dementia and Alzheimer's disease. Visiting/visits of friends and acquaintances more than once a week was related to decreased risk for all-cause dementia, but not for Alzheimer's disease. However, in neither Study I nor II did any of these factors alter the risk of all-cause dementia or Alzheimer's disease when near-onset dementias were removed from the analyses (Study I, up to five years; Study II, up to three years). In Study III the aim was to investigate the association between social network size and cognitive ability in a middle-aged (40–60 years) sample. The idea was that if social network size can moderate negative age-related influence on memory functions, it might also put an individual on a cognitive trajectory that is beneficial in old age. Results from longitudinal analyses showed that baseline network size was positively related to five-year changes in semantic memory and with changes in both semantic and episodic memory at the ten-year follow-up. Social network size was unrelated to changes in visuospatial performance. Taken together, enrichment factors measured in old age (≥ 65 years) did not alter the risk of all-cause dementia or Alzheimer's disease when near-onset dementias were removed from the analyses. These results might reflect protective short-term effects or reverse causality, meaning that in the prodromal phase of dementia individuals tend to withdraw from activity. Social network size in middle age (40-60 years), however, appears to have beneficial long-term effects on cognitive functioning. The results highlight the importance of long follow-up periods and the need to adjust for the influences of reverse causality when investigating the impact of a socially and mentally active life on cognitive functioning.

Le vieillissement cérébral normal est caractérisé par un déclin progressif de la capacité de traitement des informations en particulier dans le système de la mémoire de travail. Il apparaît donc essentiel d'explorer l'organisation corticale cérébrale sous-jacente au mécanisme de la mémoire de travail dont l'évaluation est rendu possible par l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Les objectifs de notre travail ont consisté à identifier, dans une large cohorte d'individus âgés en bonne santé, les réorganisations des réseaux neuronaux en relation avec (i) l'augmentation de la difficulté d'une tâche de mémoire de travail, (ii) l'âge des individus au cours de la tâche et (iii) la performance de la tâche pendant un état de repos. Trois cent quatre-vingt participants âgés (82 ans, 56% femmes) issus de la cohorte des Trois Cités de Montpellier ont été sélectionnés pour réaliser un examen d'IRMf comprenant une tâche de DIR (reconnaissance d'item en élément différé) et un état de repos. La tâche de DIR s'organisait en trois phases : (i) présentation – une, trois ou six lettres – (ii) rétention – écran blanc – et (iii) réponse – après la présentation d'une lettre cible, le participant indique si cette lettre cible faisait partie ou non de l'ensemble de départ. Dans une première partie, après avoir localisé les régions activées lors des trois phases de la tâche, nos analyses de covariance ont pu identifier, simultanément à la difficulté croissante de la tâche, une augmentation de l'activation dans les réseaux du central exécutif et de saillance pendant les trois phases de la tâche ainsi qu'une diminution dans le réseau du mode par défaut pendant la phase de stimulation et dans les régions limbiques et des ganglions de la base pendant la phase de rétention. Ces résultats suggèrent une interaction entre les réseaux d'augmentation et de diminution. Dans une deuxième partie, nous avons exploré l'effet de l'âge sur l'augmentation de l'activité simultanément avec la difficulté croissante de la tâche. Pendant la phase de stimulation, une réduction de l'activation dans le lobule pariétal gauche a été identifiée chez les individus très âgés par rapport aux individus âgés jeunes suggérant la mise en jeu d'un décalage antéro-postérieur lorsque l'âge augmente. Dans une troisième partie, les réseaux impliqués dans la mémoire de travail (central exécutif, saillance et mode par défaut) ont été mis en évidence pendant l'état de repos. Notre travail a montré que la connectivité fonctionnelle et la performance sont corrélées par : (i) une réduction au sein des réseaux de saillance et du mode par défaut suggérant une altération des processus mémoriels et attentionnels et (ii) une augmentation au sein du réseau du central exécutif évoquant l'implication d'un processus compensatoire. L'ensemble de ces résultats indiquent la présence de réorganisations cérébrales des réseaux neuronaux (saillance, central exécutif et mode par défaut) sous-tendant la mémoire de travail au cours du vieillissement cérébral normal. / Normal brain aging is characterized by a progressive decline in information processing ability in particular in the system of working memory. Therefore, it is essential to examine neural substrates underlying the working memory system which can be assessed by functional magnetic resonance imaging (fMRI). The aim of our work is to explore, in a large cohort of healthy elderly individuals, reorganizations in the networks in relation to (i) increase task load during a DIR (delayed item recognition) task, (ii) age during increase DIR task load and (iii) the performance in the DIR task during a resting state. Three hundred and eighty elderly participants (82 years, 56% women) from the Three-City cohort in Montpellier have been selected to perform an fMRI exam including a DIR task and a resting state. DIR task consisted of three phases: (i) stimulation – presentation of one, three or six letters - (ii) retention - blank screen to hold the stimulus items in mind - and (iii) probe - after the presentation of a target letter, the participant indicates whether or not this probe matched a letter in the study array. In the first work, using a covariance analysis, we observed, when the difficulty of the DIR task increases, simultaneously increased activation in salience and central executive networks during three phases separately of the DIR task and decreased activation in DMN during stimulation phase and in limbic regions and deep grey nuclei during retention phase. It may be hypothesized that salience and central executive networks interact in a complex way with DMN and limbic regions and deep grey nuclei. In the second work, age effects on load-dependent increases activations of the task were explored. Reduced activation in the left parietal lobe was identified in very old individuals compared to young old individuals during the stimulation phase suggesting an involvement of posterior–anterior shift with increasing age. In the third work, networks implicated in working memory (central executive, salience and the default mode networks) were highlighted by independent component analysis during the resting state. Our findings have confirmed that the functional connectivity and performance are related by: (i) a decreased in the both salience and the default mode networks and (ii) an increased in the central executive network. We can suggest that the decreased functional connectivity within the salience and the default mode networks could be due attentional and memory processes alterations and/or altered motivation. The increased functional connectivity within the central executive network could be related to compensatory mechanisms meanwhile elders would perform more poorly. All of these studies indicate that brain reorganizations of neural networks (salience, central executive and default mode) underlying working memory in normal brain aging.

Genetic and environmental protective factors and risks modulate brain structure and function in neurodegenerative diseases and their preclinical stages. We wanted to investigate whether the years of formal education, a proxy measure for cognitive reserve, would influence hippocampal structure in Alzheimer’s disease patients, and whether apolipoprotein Eε4 (APOE4) carrier status and a first-degree family history of the disease would change a possible association. Fifty-eight Alzheimer’s disease patients underwent 3T magnetic resonance imaging. We applied a cortical unfolding approach to investigate individual subregions of the medial temporal lobe. Among patients homozygous for the APOE4 genotype or carrying both APOE4 and family history risks, lower education was associated with a thinner cortex in multiple medial temporal regions, including the hippocampus. Our data suggest that the years of formal education and genetic risks interact in their influence on hippocampal structure in Alzheimer’s disease patients.

Genetic and environmental protective factors and risks modulate brain structure and function in neurodegenerative diseases and their preclinical stages. We wanted to investigate whether the years of formal education, a proxy measure for cognitive reserve, would influence hippocampal structure in Alzheimer’s disease patients, and whether apolipoprotein Eε4 (APOE4) carrier status and a first-degree family history of the disease would change a possible association. Fifty-eight Alzheimer’s disease patients underwent 3T magnetic resonance imaging. We applied a cortical unfolding approach to investigate individual subregions of the medial temporal lobe. Among patients homozygous for the APOE4 genotype or carrying both APOE4 and family history risks, lower education was associated with a thinner cortex in multiple medial temporal regions, including the hippocampus. Our data suggest that the years of formal education and genetic risks interact in their influence on hippocampal structure in Alzheimer’s disease patients.

Les plaques amyloïdes, composées d’agrégats de protéines bêta-amyloïde, sont l’un des principaux marqueurs physiopathologiques de la maladie d’Alzheimer et peuvent s’accumuler jusqu’à trois décennies avant les premiers signes cliniques. Il n’est pas encore bien établi dans quelle mesure le vieillissement cognitif normal pourrait dépendre de la présence de cette pathologie cérébrale. Par ailleurs, la réserve cognitive reflète le décalage parfois observé entre le niveau de pathologie et les manifestations cliniques de démence. En plus d’être associée à un risque réduit de développer une maladie neurodégénérative, la réserve cognitive rend compte d’une susceptibilité réduite de présenter un déclin cognitif associé au vieillissement normal. Cependant, la littérature demeure mitigée quant à l’effet protecteur de la réserve cognitive face à une charge amyloïde élevée à un stade où la cognition est cliniquement normale. L’objectif général de cette thèse était donc d’acquérir une meilleure compréhension de la relation entre la charge amyloïde, la cognition et la réserve cognitive au sein du vieillissement normal. Cette question de recherche a été étudiée grâce à la participation d’un groupe de 104 personnes âgées (77 femmes, âge moyen de 73 ans). Suivant une procédure de dépistage permettant de recruter uniquement des aînés sans trouble cognitif, une batterie d’épreuves neuropsychologiques a été administrée à partir de laquelle une mesure de mémoire épisodique a été extraite. Puis, l’imagerie par résonance magnétique et la tomographie par émission de positons ont permis d’établir la charge amyloïde de chaque participant. La première étude avait comme objectif de documenter chez cette population, d’une part, l’impact de la charge amyloïde sur l’efficience de la mémoire épisodique, et d’autre part, l’effet de la scolarité sur cette relation. Les résultats de cette étude ont permis d’appuyer l’idée que la performance en mémoire épisodique est associée à la charge amyloïde, relation qui est modérée par la scolarité. Plus précisément, cette association demeure significative jusqu’à 13.5 années d'études, alors qu’au-delà de ce seuil, la pathologie n’a plus d’impact sur les performances en mémoire. Ce résultat est cohérent avec celui démontrant que les performances en mémoire épisodique des participants ayant un diplôme d’études secondaires et collégiales étaient significativement affectées par les dépôts amyloïdes comparativement au groupe d’universitaires. La deuxième étude visait à évaluer l’effet protecteur d’autres proxys de réserve cognitive reconnus comme pouvant compenser les effets de l’âge et d’une pathologie cérébrale, soit la profession, le vocabulaire et les activités cognitivement stimulantes liées au style de vie. L’effet de différents indexes composites de réserve ont aussi été examinés. Lorsque considérés individuellement, seule la profession modère significativement la relation entre la charge amyloïde et la mémoire épisodique. Enfin, la combinaison de la profession et de la scolarité démontre la plus grande taille d'effet relativement à la modération de l’impact du fardeau amyloïde sur la mémoire épisodique. Cette thèse met en évidence l’impact de la charge amyloïde sur l’efficience de la mémoire épisodique dans le vieillissement normal. Néanmoins, les personnes âgées cognitivement normales ayant une réserve cognitive mieux développée seraient protégées contre l’effet délétère qu’entraîne cette pathologie sur la mémoire épisodique. / Amyloid plaques, aggregates of beta-amyloid proteins, are one of the main pathophysiologic markers of Alzheimer's disease and can accumulate up to three decades before the first clinical signs. It is unclear to what extent normal cognitive aging might depend on the presence of this brain pathology. Furthermore, cognitive reserve reflects the discrepancy that can be observed between the level of pathology and the clinical manifestations of dementia. In addition to being associated with a reduced risk of developing a neurodegenerative disease, cognitive reserve accounts for the reduced susceptibility to cognitive decline associated with aging. However, whether cognitive reserve may help withstand the effect of high amyloid load among cognitively normal older adults is still unclear. The general objective of this thesis was therefore to gain a better understanding of the relationship between amyloid load, cognition and cognitive reserve in normal aging. This research question was investigated through a sample of 104 older adults (77 women, mean age 73 years). Following a screening procedure which allowed to recruit only older adults with clinically normal cognition, a battery of neuropsychological tests was administered from which a measure of episodic memory was extracted. Participants underwent magnetic resonance imaging and positron emission tomography in order to quantify beta-amyloid load in each participant. The first study aimed to better characterize in this population, on the one hand, the impact of amyloid deposition on the efficiency of episodic memory, and on the other hand, the effect of education against this pathology. Performance in episodic memory was significantly associated with amyloid load, and this relationship was moderated by education. More precisely, the association remained significant up to 13.5 years of education, whereas beyond this threshold, amyloid load no longer had an impact on episodic memory performances. This result is consistent with the fact that the episodic memory performance of participants with a high school and college diploma were significantly affected by amyloid deposits compared to participants with a university degree. The second study aimed to investigate the protective effect of cognitive reserve against amyloid burden by means of other well-documented proxies of cognitive reserve that help better cope with age or pathology, such as occupation, vocabulary and cognitively stimulating lifestyle activities. The effect of different composite indexes of cognitive reserve was also examined. Taken individually, only occupation significantly moderated the relationship between amyloid load and episodic memory. In addition, when combined with education, this composite index of cognitive reserve demonstrated the largest effect size relatively to the moderation of the impact of amyloid burden on episodic memory. This thesis highlights the impact of amyloid load on episodic memory efficiency in normal aging. Furthermore, cognitively normal older adults with higher cognitive reserve appear to be protected against the deleterious effect of amyloid load on episodic memory.

Objective: Cognitive reserve influences age of onset, speed of progression, and clinical manifestations of Alzheimer’s disease. We investigated whether cognitive reserve interacts with clinical and neuropsychological parameters in mild cognitive impairment (MCI). Methods: In this cross-sectional study, we recruited 273 people (70.6 ± 10.1 years, 54.6% women) suffering from subjective memory complaints (n = 65), MCI (n = 121), or dementia (n = 87). Patients underwent neuropsychological evaluation, laboratory testing, and brain imaging. Additionally, we obtained information on years of education and help-seeking motivation. Results: MCI patients with a university degree were significantly older than those without (71.6 ± 9.6 vs. 66.9 ± 10.3, p = 0.02). University-educated MCI patients demonstrated superior performance in verbal fluency. Intrinsic help-seeking motivation (self-referral) was associated with higher cognitive reserve. Female MCI patients presented with greater intrinsic motivation. Conclusion: Cognitive reserve modulates clinical and neuropsychological measures in patients with MCI.

Thèse de doctorat présenté en vue de l'obtention du doctorat en psychologie - recherche intervention, option neuropsychologie clinique (Ph.D) / L’objectif principal de la thèse est d’outiller les cliniciens œuvrant auprès d’une population atteinte d’un traumatisme craniocérébral (TCC) dans l’établissement d’un profil compréhensif et un pronostic des fonctions exécutives (FE), ainsi que dans leur capacité à cibler les patients qui développeront des difficultés d’intégration sociale, sur la base des troubles cognitifs objectivés et plus précisément des troubles des FE. Afin de répondre à cet objectif, la présente thèse contient deux articles qui se basent sur le modèle théorique de Miyake (Miyake, Friedman, et al., 2000) afin de définir les FE. Le premier article s’intéresse à caractériser les associations entre des variables sociodémographiques, liées au TCC léger et des symptômes post TCC léger d’une part, et les performances des FE d’autre part. Le deuxième article vise à (1) mesurer la récupération des FE entre la phase aiguë et six mois post-TCC et (2) explorer la relation entre les FE et la participation sociale après un TCC. Les résultats des articles suggèrent principalement que les personnes ayant subi un TCC léger qui sont les plus éduquées et dont le QI estimé prémobide est plus élevé (réserve cognitive plus grande), sont susceptibles de présenter de meilleures performances aux mesures des FE à la suite de leur accident. Les résultats suggèrent aussi que la performance des patients sur certaines mesures des FE s’améliore significativement dans les six mois suivant leur accident et qu’elle peut être associée, notamment pour la fluence verbale alternée, avec le niveau de participation sociale des patients après leur accident. Globalement, les résultats de cette thèse nous permettent de statuer que certains facteurs sont importants à prendre en compte lorsque l’on évalue les FE chez des personnes atteintes d’un TCC, et ce, afin de mieux comprendre les différences inter-individuelles chez cette population. Ainsi, la thèse suggère qu’il est crucial de considérer la notion de réserve cognitive avec une population atteinte d’un TCC. Puisqu’il est postulé que la réserve cognitive permet de compenser les déficits cognitifs, les déficits des FE chez des patients présentant une haute réserve cognitive pourraient apparaitre comme plus préoccupant que chez des patients présentant un faible niveau de réserve cognitive. De surcroît, les résultats de la thèse mettent de l’avant l’importance du test de fluence verbale alternée qui s’avère suffisamment sensible auprès de cette population pour mesurer la récupération des FE dans le temps, mais également pour donner un portrait de l’atteinte exécutive qui pourrait aussi se manifester et être associée à certaines difficultés de participation sociale dans la vie de tous les jours. / The main objective of this thesis is to provide clinicians working with a population suffering from traumatic brain injury (TBI) in establishing an accurate comprehensive profile and prediction of executive functions (EF), as well as in their ability to target patients who will develop difficulties in social integration, based on objectified cognitive disorders and more specifically on EF disorders. In order to meet this objective, this thesis contains two articles that will use Miyake's theoretical model (Miyake, Friedman, et al., 2000) to define EF. The first paper is interested in characterizing the associations between sociodemographic variables, related to mild TBI and post- mild TBI symptoms on the one hand, and EF performance on the other. The second article aims to (1) measure the recovery of EF between the acute phase and six months post-TBI and (2) explore the relationship between EF and social participation after TBI. The results of the articles primarily suggest that individuals with mild TBI who are more educated and have higher premorbid estimated IQ (cognitive reserve), are likely to show better performance on EF measures following their accident. The results also suggest that patients' performance on some EF measures improves significantly in the six months following their accident and may be associated, particularly for alternating verbal fluency, with patients' level of social participation following their accident. Overall, the results of this thesis allow us to state that certain factors are important to consider when assessing cognitive functions, especially EF in people with TBI. Thus, the thesis suggests that it is crucial to consider the notion of cognitive reserve with a TBI population. Since cognitive reserve is postulated to compensate for cognitive deficits, EF deficits in patients with high cognitive reserve might appear to be of greater concern than in patients with low cognitive reserve. Furthermore, the results of the thesis highlight the importance of the alternate verbal fluency test, which is sufficiently sensitive in this population to measure the recovery of EFs over time, but also to give a picture of the executive impairment that could also occur and be association with some difficulties in social participation in everyday life.

Dementia is an interminable disorder characterized by a decrease in cognitive functioning behavioral and emotional changes, and an overall diminishment in quality of life that usually affects the older population. In the coming decades, scientists estimate that the number of sufferers will reach over 100 million worldwide. Though there is currently no cure for any form of dementia, the theory of cognitive reserve posits certain lifestyle characteristics (i.e., educational attainment, SES, and/or career path) can mitigate the risk of dementia by improving cognitive resilience over an individual’s lifetime. The current study sought to discover what, if any, effects familial relationships, leisure activities, and volunteer service have on an individual’s level of cognitive impairment and ability to remember in his or her later years. Independent sample t-tests and hierarchical linear regression were used to analyze data from Wave 2 (1989, n = 2,867) and Wave 5 (2011, n = 1,319) of the Americans’ Changing Lives (ACL) survey. The study found that marital status, spending time with friends, and having pets, volunteer service, and time spent reading were associated with lower levels of cognitive impairment at the time of Wave 2, while marital status, spending time with friends, and spending time reading was associated with lower levels of cognitive impairment at the time of Wave 5, controlling for cognitive impairment at Wave 2. Furthermore, marital status, time spent reading, and visiting with friends was associated with less difficult remembering at the time of Wave 2.