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Le syndrome des impatiences musculaires de l’éveil (SIME) est un trouble sensitivo-moteur causant des perturbations du sommeil. Il fut décrit que ce syndrome est plus fréquent chez les sujets vivant avec la sclérose en plaques (SEP) que dans la population générale. L’objectif principal de ce travail est de décrire l’impact du SIME sur le sommeil des sujets avec la sclérose en plaques, comparé au sommeil de sujets avec la SEP, mais sans SIME. Des questionnaires validés et des études de polysomnographie seront utilisés pour réaliser nos objectifs. Les études de PSG de nos 49 sujets révèlent qu’indépendamment de la présence ou de l’absence du SIME, le sommeil des sujets avec la SEP est grandement perturbé. De plus, même en l’absence du SIME, les sujets avec la SEP présentent des mouvements périodiques des jambes. Cette étude démontre que le SIME se manifeste différemment dans la SEP. De plus amples recherches sont nécessaires pour mieux caractériser le SIME en SEP. / The Restless legs syndrome is a sleep related movement disorder. It causes sleep disruptions, affecting sleep quality. It has been described as being more frequent in an MS population than in the general population. Our main objective was to evaluate its impact on MS subjects’ sleep in comparison to MS subjects without RLS Validated questionnaires and polysomnography was used to achieve our objective. PSG studies of our 49 subjects revealed that independently of RLS status, MS subjects experience bad sleep quality, based on various sleep quality markers. Moreover, MS subjects without RLS also have periodic leg movements. This study reveals that RLS in MS manifests itself differently. Further research is needed to characterise RLS in MS.

Introduction : Le bruxisme du sommeil est un désordre du mouvement décrit comme un mouvement involontaire de la mastication durant le sommeil. Cette parafonction est observée dans 14-38% de la population pédiatrique. Un lien a été trouvé entre les événements respiratoires et les épisodes de bruxisme. L’expansion palatine rapide (EPR) est un traitement orthopédique effectué chez les enfants en croissance pour régler un manque transverse squelettique du maxillaire supérieur. Quelques études ont observé que l’apnée obstructive du sommeil a été diminuée par un traitement d’expansion palatine rapide. Objectifs : Étant donné que le bruxisme est en lien avec des événements respiratoires et que l’expansion palatine rapide augmente la dimension des cavités nasales, l’objectif de la présente étude est d’évaluer la possible réduction du bruxisme après le traitement d’expansion rapide. Méthodes : Ce projet pilote est une étude clinique randomisée contrôlée de patients consécutifs qui a inclus 27 enfants (8-14 ans, 8 garçons et 19 filles) avec ou sans bruxisme du sommeil. Tous ces patients sont venus à la clinique d’orthodontie de l’Université de Montréal et présentaient un manque transverse du maxillaire supérieur (au moins 5 mm). Dans le cadre de l’étude, les patients devaient passer un enregistrement polysomnographique ambulatoire avant le traitement d’expansion palatine (T0) et après l’activation de l’appareil d’expansion (T1). Résultats : Les résultats démontrent une diminution du bruxisme chez 60% (9 patients) de nos patients bruxeurs. L’interaction entre le traitement et les groupes (Br et Ctl) s’est avérée significative (p=0,05 ANOVA mesures répétées), et démontre une diminution du bruxisme chez les bruxeurs (p=0,04, t-test paire). Les médianes (min, max) du groupe avec bruxisme sont passées de 3,11 (2,06; 7,68) à 2,85 (0,00; 9,51). Les paramètres de sommeil sont restés stables (Stade N1/N2/N3, REM, efficacité du sommeil), ainsi que les paramètres respiratoires et le ronflement. Conclusion : Une réduction du bruxisme a été observée lors de cette étude, mais un échantillonnage plus grand est nécessaire pour conclure. / Introduction: Sleep bruxism (SB) is a movement disorder described as an involuntary mastication movement during sleep. This parafunction is observed in 14-38% of the child population. A link was found between respiratory events and episodes of bruxism. Rapid palatal expansion (RPE) in children is an orthopedic treatment that is effective in correcting maxillary transverse deficiency and in reducing obstructive apnea syndrome (OAS) by increasing airway capacity. Objectives : Since bruxism is related to respiratory events and RPE increases respiratory capacity, the objective of this study is to evaluate the possible reduction of bruxism after RPE therapy. Material and Methods : This prospective randomized controlled clinical pilot study recruited 27 children (8-14 years old, 8 boys, 19 girls) with or without sleep bruxism. These patients were seeking treatment for transverse maxillary deficiency (5 mm or more) at the orthodontics department of the University of Montreal. Patients underwent an ambulatory polysomnography before (T0) and after expansion (T1). Sleep parameters, rhythmic muscular masticatory activity index were evaluated. Results : The results show a reduction of bruxism in 60% of bruxer patients (9 participants). The interaction between the treatment and the groups (Br and ctl) was significant (p=0,05, repeated measures ANOVA). A reduction of bruxism is shown for bruxers (p=0,04, paired t-test). The sleep parameters stayed stable after RPE (Stage N1/N2/N3, REM, sleep efficiency) as well as the breathing parameters and snoring data. The medians (min, max) of bruxism group went from 3,11 (2,06; 7,68) to 2,85 (0,00; 9,51). Conclusion : During this study, a reduction of bruxism was observed but a larger sample size is needed to conclude on the subject.

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Les technologies du sommeil connaissent une révolution numérique à laquelle nous avons apporté une validation avec pour objectif une meilleure analyse des troubles du sommeil en Unité de Soins Intensifs, dans la maladie d’Alzheimer et dans l’évaluation de l’hypovigilance en vol de longue durée en milieu militaire. Ainsi, nous avons évalué le temps de sommeil sur 24 heures en relation avec les nuisances sonores en soins intensifs. Cette évaluation a été réalisée à l’aide d’un nouveau polysomnographe l’Actiwave couplé à un polygraphe Nox T3 qui ont permis d’enregistrer les cycles du sommeil et les niveaux sonores sur les 24 heures dans une Unité de Soins Intensif. Nous avons montré que l’Actiwave est un outil performant pour enregistrer le sommeil dans de telles conditions. Combiné au Nox T3, il permet d’explorer l’impact des niveaux sonores sur la qualité et quantité du sommeil. Nous avons retrouvé un Temps Total de Sommeil médian de 6 heures par nuit et de 2,5 heures pendant la journée, la qualité de sommeil étant plus perturbée que sa quantité. Nous avons démontré que 60% des éveils intra-sommeil étaient associés à un bruit supérieur à 77 dB et identifié les sources sonores principales qui agissent sur la pathogénèse des troubles du sommeil en Unité de Soins Intensif, à savoir les alarmes des respirateurs mécaniques avec un risque relatif de 10.9 (9.8-11.9) et les alarmes des constantes vitales avec un risque relatif de 9.8 (8.6-11.3). Une deuxième étude, l’évaluation de l’hypovigilance en vol de longue durée, a été réalisée à l’aide de l’ActiWave. Pour cela, nos équipes ont conçu un algorithme d’analyse automatique de détection du sommeil. Nous avons montré que l’ActiWave est un polysomnographe fiable en conditions extrêmes, l’analyse automatique montrant une bonne concordance avec l’analyse manuelle de deux experts du sommeil (Kappa>80%). Nous démontrons donc qu’il est possible de coder automatiquement les stades de sommeil à l’aide du ratio (+)/ sur la région occipitale O1-M2 vs C3-M2 (p<0.05). Nous avons validé un nouvel actimètre le MotionWatch 8 pour l’évaluation du temps de sommeil chez 208 patients présentant la maladie d’Alzheimer. Ce travail a permis de montrer que le MotionWatch 8 est un outil fiable avec de bonnes sensibilité et spécificité dans l’évaluation des troubles du sommeil chez ces patients. Le Temps Total de Sommeil est dans la norme (TTS moyen 7h35 minutes) et est significativement associé au score d’apathie (7h46 minutes vs 7h26 minutes ; p=0.04). Le marqueur chrono-biologique SIJ est également associé à l’apathie (p=0.04) ainsi qu’aux troubles cognitifs (p=0.02). Finalement, la fragmentation de rythmes veille/sommeil (VIJ) est associée au score du handicap de la maladie d’Alzheimer (p=0.02). Dans une quatrième étude, nous nous sommes intéressés à la nouvelle technologie de télé-observance dans le traitement du syndrome d’apnées du sommeil par pression positive continue, qui permet d’alerter le médecin de la compliance du patient. Nous avons validé un nouveau dispositif médical de télé-observance du traitement du syndrome d’apnées du sommeil, le NOWAPI. Nous montrons que le NOWAPI mesure avec précision et de manière fiable les niveaux de pressions et de débits des PPC disponibles sur le marché et qu’il permet de calculer les indicateurs d'observance des patients souffrants du syndrome d’apnées du sommeil (IAH Nowapi de 2,5 (-1.4 ; 3.6)/h vs IAH Polygraphie respiratoire de 2,3 (1.2 ;3.4)/h). En conclusion, les études présentées ici mettent en exergue l’importance de l’innovation technologique dans le domaine du sommeil pour une meilleure prise en charge des patients. A l’ère du 21ème siècle, une nouvelle médecine commence à émerger, la médecine 2.0, avec pour corollaire l’eSanté. (...) / Scientific research into sleep over the past thirty years has progressed so speedily that it is now possible to speak of “Sleep Medicine”. This specialty is placed incontestably at the frontier of Science and Medicine. The issues have been recently driven by the advances in the technology of recording biological parameter and analysis of the data, in parallel with a deeper understanding of the physiopathology and therapeutic advances in sleep disorders. The subject of this thesis lies at the crossover of two areas of professional expertise; sleep technology and bio-engineering, with notably the aim of validating new tools in research as well as in the diagnosis and treatment of sleep disorders. We have tested a miniaturized polysomnographic new technology, the Actiwave, capable of detecting sleep and alert states in extreme conditions, notably in patients hospitalized in Intensive Care Units and in aircraft pilots in long duration military flights. In intensive care units, we have explored the relation between sleep and noise in the immediate environment of the patients. In brief, Total Sleep Time was not disturbed whereas the sleep quality was altered. Wake episodes after sleep onset were mostly associated with noise over 77 dB, and the main disturbances were triggered by the alarms of breathing machines and those from vital parameters. In military flights of long duration, we have explored the presence of hypovigilance episodes. This allowed us to validate the Actiwave for polysomnography in extreme conditions. In a third study, we have analyzed the sleep patterns in a total of 202 patients with Alzheimer’s disease by using a new actimeter, the MotionWatch8. We have shown that the latter device has a good sensitivity and specificity or evaluating sleep-wake parameters in these patients. In particular, we find that the TST is in the normal range and is associated with the aptathy score. The SIJ score is associated with the apathy score and also with the cognitive impairments. Finally, the sleep fragmentation is associated with the disability status. In a last study, we explored the parameter of sleep apneas in patients with SAS using the NOWAPI. We validated this new device by demonstrating that it provides on-line reliable data about pressure and flow levels of various CPAP. In conclusion, this thesis considers possible future avenues of research into sleep technology and discusses the crucial importance of a scientific approach capable of leading the development of appropriate and lasting diagnostic and therapeutic tools. The next step will be the era of the 2.0 medicine for which I am developing the iSommeil application that will allow patients to be the actual actors of their disease and also to facilitate the diagnostic and the prevention of sleep disorders.

Le traumatisme craniocérébral (TCC) modéré à sévère constitue une cause majeure d’invalidité chez les jeunes adultes. Il entraine des séquelles physiologiques, comportementales, cognitives et affectives qui entravent le devenir fonctionnel et psychosocial des survivants. Les perturbations de la qualité du sommeil et de l’éveil figurent parmi les plaintes les plus fréquentes et persistantes à la suite d’un TCC modéré à sévère, mais on ignore si celles-ci sont associées à une atteinte de l’intégrité du sommeil. Cette question est primordiale puisque le sommeil est central pour maintenir les capacités d’éveil et un fonctionnement cognitif optimal, ce qui est d’autant plus essentiel lorsque le cerveau est lésé. Cette thèse vise ainsi à caractériser la nature et les corrélats des perturbations du sommeil et de l’éveil durant la phase chronique d’un TCC modéré à sévère. L’association entre les capacités d’apprentissage post-TCC et l’activité à ondes lentes, une caractéristique du sommeil lent connue pour jouer un rôle dans la plasticité synaptique et la mémoire, est également explorée. Pour ce faire, des mesures objectives (actigraphie, polysomnographie) et subjectives (agenda de sommeil et questionnaires) de sommeil-éveil ont été conduites chez des survivants d’un TCC modéré à sévère et des sujets contrôles en bonne santé. La sévérité du trauma, la présence de comorbidités (anxiété, dépression, douleur) et la prise de médicaments psychotropes ont aussi été documentées. La première étude a montré que comparativement aux contrôles, les personnes ayant subi un TCC modéré à sévère rapportent un niveau significativement plus élevé de difficultés d’endormissement, de mauvaise qualité de sommeil, de somnolence diurne et de fatigue. L’actigraphie enregistrée sur une semaine à domicile n’a en revanche pas montrée de perturbations de la qualité du sommeil nocturne. Au contraire, la durée de sommeil sur une période de 24h était significativement supérieure chez les participants TCC par rapport aux contrôles, et cela particulièrement dans un sous-groupe de participants TCC sous médication psychotrope et qui ont subi un trauma global plus sévère. La présence de comorbidités était par ailleurs associée aux plaintes de sommeil-éveil dans le groupe TCC. Dans la deuxième étude, l’architecture du sommeil telle que mesurée par la polysomnographie a été évaluée. Là encore, les résultats indiquent que malgré des plaintes significatives de sommeil-éveil chez le groupe TCC, la macro- et microarchitecture du sommeil étaient similaires chez ces derniers comparativement au groupe contrôle. Toutefois, une association a été montrée entre la qualité du sommeil et la cognition post-TCC, de sorte que plus i l’activité à ondes lentes est élevée au cours du sommeil lent, meilleures sont les performances d’apprentissage et de mémoire épisodique du lendemain. Cette association était plus forte à la suite de la survenue d’un TCC plus sévère par rapport à un TCC moins sévère, suggérant une plus forte dépendance des survivants ayant subi un TCC sévère à l’activité à ondes lentes au cours du sommeil pour apprendre de nouvelles informations. Cette thèse apporte de nouvelles évidences que le cerveau lésé à la suite d’un TCC modéré à sévère semble capable de produire une architecture de sommeil comparable à celle de sujets contrôles en santé. Les plaintes de sommeil-éveil persistantes à la suite d’un TCC modéré à sévère apparaissent influencées par d’autres facteurs, notamment la survenue d’un trauma plus complexe nécessitant une prise en charge pharmacologique, ainsi que des facteurs environnementaux et comorbides. En outre, cette thèse supporte le besoin d’explorer davantage le rôle du sommeil dans les capacités cognitives post-TCC. / Moderate to severe traumatic brain injury (TBI) is a major cause of disability in young adults. It causes physiological, behavioral, cognitive and emotional sequelae that hinder functional and psychosocial outcomes. Disturbances in sleep quality and wakefulness are among the most common and persistent complaints in moderate to severe TBI survivors. However it is unclear if these complaints are associated with impaired sleep integrity. This question is crucial as sleep is central in wakefulness-promoting and optimal cognitive functioning, which is particularly essential when the brain is injured. This thesis aims to characterize the nature and correlates of sleep and wakefulness disturbances during the chronic phase of moderate to severe TBI. The association between post-TBI learning capacity and slow-wave activity, a sleep characteristic known to play a role in synaptic plasticity and memory, is also explored. To do this, objective (actigraphy, polysomnography) and subjective (sleep diary and questionnaires) sleep-wake measures were used in moderate to severe TBI survivors and healthy control subjects. The severity of the trauma, the presence of comorbidities (anxiety, depression, pain) and the use of psychotropic medications have also been documented. The first study showed that compared to controls, people with moderate to severe TBI reported significantly lower sleep quality, and higher levels of daytime sleepiness and fatigue. Yet, a seven-day actigraphy recording did not show any disturbances in the nighttime sleep efficiency. Rather, sleep duration over a 24h period was significantly increased in participants with TBI compared to controls, particularly in a subgroup of TBI who used psychotropic medications and suffered a more severe overall trauma. The presence of comorbidities was also associated with sleep-wake complaints in TBI group. In the second study, the sleep architecture as measured by polysomnography was evaluated. Again, the results indicated that despite significant sleep-wake complaints in TBI group, the macro- and micro-architecture of sleep measured in the TBI group were similar to those in the control group. However, an association between sleep quality and post-TBI cognition was shown, as higher slow-wave-activity sleep was associated with better memory performance the day after. This association was stronger following more severe TBI compared to milder TBI, suggesting that adults who sustained more severe TBI are more dependent on sleep slow-wave-activity for next- day memory function. iii This thesis brings new evidence that the injured brain following moderate to severe TBI appears to be able to produce sleep architecture comparable to healthy control subjects. Persistent sleep- wake complaints following moderate-to-severe TBI appear to be influenced by other factors, including the occurrence of more complex trauma requiring pharmacological management, as well as environmental and comorbid factors. In addition, this thesis supports the need to further explore the role of sleep in post-TBI cognitive abilities.

This master thesis deals with classification of sleep stages on the base of polysomnographic signals. On several signals was performed analysis and feature extraxtion in time domain and in frequency domain as well. For feature extraxtion was used EEG, EOG and EMG signals. For classification was selected classification models K-NN, SVM and artifical neural network. Accuracy of classifation is different depending on used method and spleep stages split. The best results achieved classification among stages Wake, REM, and N3, with neural network usage. In this case the succes was 93,1 %.

This thesis deals with wavelet analysis of sleep electroencephalogram to sleep stages scoring. The theoretical part of the thesis deals with the theory of EEG signal creation and analysis. The polysomnography (PSG) is also described. This is the method for simultaneous measuring the different electrical signals; main of them are electroencephalogram (EEG), electromyogram (EMG) and electrooculogram (EOG). This method is used to diagnose sleep failure. Therefore sleep, sleep stages and sleep disorders are also described in the present study. In practical part, some results of application of discrete wavelet transform (DWT) for decomposing the sleep EEGs using mother wavelet Daubechies 2 „db2“ are shown and the level of the seven. The classification of the resulting data was used feedforward neural network with backpropagation errors.

The thesis is focused on analysis of polysomnographic signals based on extraction of chosen parameters in time, frequency and time-frequency domain. The parameters are acquired from 30 seconds long segments of EEG, EMG and EOG signals recorded during different sleep stages. The parameters used for automatic classification of sleep stages are selected according to statistical analysis. The classification is realized by artificial neural networks, k-NN classifier and linear discriminant analysis. The program with a graphical user interface was created using Matlab.