Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 108-118.

De nombreuses études en imagerie ont rapporté des différences d'activation cérébrale par rapport aux fonctions liées au contrôle attentionnel, telles que l'inhibition, l'alternance et l'attention divisée. Toutefois, les différences liées à l'âge dans les patrons d'activation dans plus d'une tâche de contrôle attentionnel à la fois ont rarement été étudiées chez les mêmes groupes de participants. Deux études ont donc été effectuées : la première porte sur une comparaison directe de l'inhibition et de l'alternance, alors que la seconde se penche sur l'effet de la priorisation en attention divisée. Dans l'étude 1, de jeunes adultes (n = 21) et des aînés (n = 19) ont complété une version modifiée de la tâche de Stroop qui inclut une condition d'interférence et une d'alternance, alors que l'activation du cortex préfrontal est mesurée à l'aide de la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (SPIRf). Bien que la condition interférence n'ait révélé aucune activation significative chez les jeunes adultes, la condition alternance a produit une augmentation de l'activation bilatérale au niveau du cortex préfrontal dorso-latéral (CPFDL) et du cortex préfrontal ventro-latéral (CPFVL). Chez les aînés, une activation isolée au niveau du CPFDL bilatéral a été observée même dans les conditions non-exécutives de la tâche de Stroop (dénomination de couleur), et la condition interférence a révélé une activation principalement localisée dans le CPFDL postérieur gauche et dans le CPFVL bilatéral, ainsi qu'une petite composante au niveau du CPFDL antérieur droit. Chez les aînés spécifiquement, l'alternance a produit un étalement bilatéral de l'activation du cortex préfrontal au niveau du CPFDL antérieur bilatéral, du CPFDL postérieur gauche et du CPFVL bilatéral. Ces résultats suggèrent que chez les aînés et les jeunes adultes, les mécanismes d'inhibition et d'alternance sont associés à des patrons différents d'activation préfrontale, ce qui conforte la théorie selon laquelle ces deux mécanismes sont distincts. De plus, les patrons d'activation diffèrent entre les jeunes et les aînés, de sorte que l'activation préfrontale semble être plus étendue à différents sites chez les aînés. Les disparités observées entre l'inhibition et l'alternance en termes d'activation révèlent aussi que ces deux mécanismes se modifient différemment au cours du vieillissement normal. La seconde étude montre les différences liées à l'âge par rapport à la capacité d'accomplir deux tâches simultanément. L'effet de l'âge sur les performances en double-tâche est maintenant étudié en neurosciences au moyen de deux paradigmes, la période réfractaire psychologique (PRP) et la double-tâche (DT). Les études de PRP évaluent les participants lorsqu'ils donnent priorité à une tâche par rapport à l'autre (compléter la tâche A et ensuite la tâche B), alors que les participants des études en DT doivent se concentrer sur les deux tâches simultanément (compléter la tâche A et B). Il est logique de penser que cette condition ajoute une composante exécutive de contrôle additionnelle à la tâche, puisque les participants doivent spontanément gérer leur attention entre les tâches. Cette composante additionnelle pourrait expliquer les divergences de résultats entre les études de PRP et DT. La présente étude vise à vérifier cette hypothèse en évaluant l'effet des instructions de priorité (priorisées vs égales) sur les performances en double-tâche. En plus des mesures comportementales, l'activité cérébrale de jeunes adultes (n = 16) et de personnes âgées (n = 19) a été mesurée à l'aide de la SPIRf. Dans la condition priorisée, on observe une activation du cortex préfrontal droit pendant l'exécution de la DT chez les jeunes adultes. Chez les personnes âgées, l'activation devient bilatérale, mais restreinte à des aires spécifiques, et implique le CPFDL gauche et le CPFVL bilatéral. Dans la condition égale, la condition DT montre une activation isolée dans le CPFDL et CPFVL gauches et CPFDL postérieur droit chez les jeunes adultes, et un étalement bilatéral de l'activation en CPFDL chez les participants âgés. Ces résultats montrent que tant chez les jeunes adultes que les personnes âgées, les effets de priorité sont associés à des patrons d'activation préfrontale distincts. En condition égale, les activations impliquent des régions frontales plus étendues et bilatérales comparativement aux conditions à priorité fixe. Ces résultats supportent l'hypothèse que la condition égale (en DT) exige davantage de contrôle attentionnel. Des différences liées à l'âge existent, le vieillissement étant associé à un étalement de l'activation à différents sites chez les personnes âgées, mais surtout lorsque l'instruction de donner une priorisation égale aux deux tâches est donnée. Les résultats de ces deux études montrent des patrons d'activation préfrontale différents pour les mécanismes d'inhibition, d'alternance et d'attention divisée. Ces résultats ont des implications pratiques et théoriques. Sur le plan pratique, ils montrent que la SPIRf peut mesurer de façon précise les patrons d'activation des mécanismes de contrôle attentionnel distincts et ce, tant chez les jeunes adultes que chez les personnes âgées. Sur le plan théorique, ces résultats apportent un appui aux propositions selon lesquelles il existe des mécanismes distincts de contrôles attentionnels supportés par différents ensembles de régions ou de réseaux préfrontaux du cortex cérébral. De plus, les résultats suggèrent que ces mécanismes impliquent des régions frontales plus étendues chez les personnes âgées que chez les jeunes. Les résultats appuient principalement l'hypothèse du Scaffolding Theory of Aging and Cognition (STAC). Ce modèle indique que les aînés réussissent à maintenir un haut niveau de fonctionnement, étant donné l'engagement continu d'un échafaudage compensatoire, soit le recrutement de circuits additionnels étayant les structures en déclin dont le fonctionnement est devenu bruité, inefficace ou les deux. Cet échafaudage dynamique est une propriété d'un cerveau qui s'adapte à son déclin afin de maintenir la meilleure homéostasie possible (Park & Reuter-Lorenz, 2009). Le niveau du fonctionnement cognitif est alors déterminé par le niveau de la détérioration neuronale, le niveau de la détérioration fonctionnelle et le niveau de compensation créé par l'échafaudage (Drag & Bieliauskas, 2010; Park & Reuter-Lorenz, 2009) ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : contrôle attentionnel, vieillissement normal, SPIRf, lobes frontaux

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

De nombreuses études se sont intéressées aux effets de la pratique régulière d'exercices physiques sur la cognition des personnes âgées en raison de son effet modérateur du déclin des fonctions cognitives typiquement associées au vieillissement. Un nombre plus limité d'études a exploré l'effet immédiat de l'intensité d'un effort cardiovasculaire sur la cognition. Ce champ d'études revêt pourtant un intérêt majeur dans un contexte clinique et écologique puisqu'une panoplie de situations quotidiennes requiert une sollicitation concomitante des processus cognitifs et physiologiques (e.g. entretien ménager, monter les escaliers d'un centre commercial tout en cherchant son chemin, etc.). Sur le plan fondamental, ces études pourraient également nous aider à mieux comprendre l'impact direct d'un exercice physique de diverses intensités sur les fonctions cérébrales. Actuellement, les quelques études qui ont tenté d'éclaircir le lien entre l'intensité de l'exercice et la cognition ont principalement été réalisées auprès de jeunes adultes. Malheureusement, elles ne permettent pas de tirer des conclusions claires. Ceci serait possiblement imputable aux grandes variabilités méthodologiques qui touchent quatre aspects fondamentaux soit 1 - l'intensité de l'exercice, 2 - les tâches cognitives utilisées et donc les processus cognitifs sous-jacents, 3 – le protocole d'exercice et 4 - le niveau de condition cardiorespiratoire. Ainsi, l'objectif principal de la première étude de cette thèse visait à explorer, au sein d'un même devis, l'effet de la variation de l'intensité de l'exercice (i.e. léger, modéré, élevé) sur la cognition des jeunes adultes. D'autre part, cette étude visait à clarifier le rôle de certains facteurs confondants suggérés dans la littérature soit le type de tâche cognitive (exécutive versus non exécutive) ainsi que le niveau de condition cardiorespiratoire (plus en forme versus moins en forme). Trente-sept participants âgés entre 20 et 29 ans ont complété l'étude. À la suite d'un test incrémenté, les participants ont été classés, en fonction de critères normatifs, dans l'un des deux groupes de condition cardiorespiratoire (plus en forme versus moins en forme). Par la suite, ils ont réalisé trois périodes d'exercices cardiovasculaires (i.e. 40 %, 60 % et 80 % de leur puissance maximale; PPO) tout en accomplissant une tâche modifiée et informatisée de Stroop comprenant des conditions de dénomination, d'inhibition et d'alternance. L'ordre des périodes a été contrebalancé entre les participants à l'aide d'un carré latin d'arrangement 3X3 (i.e. 40 %, 60 %, 80 %; 60 %, 80 %, 40% & 80 %, 40 %, 60 %). Les résultats de cette étude ont démontré une augmentation du taux d'erreurs dans la condition d'alternance chez tous les participants lorsque l'intensité a augmenté de 60 % à 80 % PPO. Par ailleurs, les individus moins en forme présentaient une variabilité accrue de leur temps de réaction (TR). Ceci suggère que des périodes aigues d'exercice cardiovasculaire peuvent altérer momentanément le contrôle exécutif, et ce, de manière plus marquée chez les individus moins en forme. La seconde étude de cette thèse avait pour but d'évaluer l'impact de l'âge chronologique sur la relation entre des exercices cardiovasculaires aigus et la cognition. Suivant la méthodologie décrite précédemment, trente-sept participants âgés entre 20 et 29 ans ainsi que trente et un individus âgés entre 60 et 70 ans ont complété l'étude. Les résultats obtenus reproduisent les effets de la première étude, soient une diminution des performances dans la condition d'alternance seulement, et ce, uniquement lorsque l'intensité a augmenté de 60 % à 80 % PPO. L'âge ne semble pas avoir eu un effet significatif sur la relation entre les exercices aigus et la cognition dans cette étude. Or, le fait de présenter une meilleure capacité cardiovasculaire était, tel que démontré dans la première étude, associé à une moins grande vulnérabilité face aux effets délétères d'exercices d'une intensité modérée à élevée sur la cognition. Ces résultats suggèrent ainsi que de brèves séances d'exercices cardiovasculaires peuvent momentanément perturber certains aspects du contrôle exécutif et, bien que l'âge ne semble pas avoir un impact majeur sur cette relation, le fait d'être en meilleure forme semble modérer ces effets délétères. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Exercice cardiovasculaire aigu, capacité cardiorespiratoire, contrôle exécutif, lobes frontaux, vieillissement.