Le trouble du spectre de l’autisme se caractérise par la présence de difficultés au plan de la communication sociale et par la présence de comportements répétitifs et d’intérêts restreints (American Psychiatric Association, 2013). Les enfants ayant un TSA présentent plusieurs difficultés concomitantes qui les rendent plus susceptibles de vivre des niveaux de stress élevés, comme des déficits dans la sphère de la communication, de la socialisation et des fonctions exécutives, ainsi que la présence de particularités sensorielles (Groden et al., 1994, 2005). Malgré que ces enfants soient plus à risque de vivre du stress, plusieurs enjeux méthodologiques rendent difficile sa mesure et plus particulièrement chez ceux qui sont non verbaux. Pour ces raisons, le recours aux mesures physiologiques pour évaluer le stress auprès de cette clientèle est d’une grande pertinence. Par contre, les sensibilités sensorielles de ces enfants pourraient les rendre plus susceptibles de ne pas tolérer ces mesures. Le premier article de cette thèse vise donc à évaluer l’efficacité de l’intervention comportementale renforcement différentiel d’autres comportements (differential reinforcement of other behavior; DRO) pour augmenter la tolérance au port d’une ceinture cardiaque chez deux enfants non verbaux ayant un TSA. Les résultats obtenus démontrent que cette intervention a été efficace pour amener ces enfants à augmenter leur tolérance au port du dispositif cardiaque. Un autre aspect qui a reçu beaucoup d’attention dans les dernières années est l’implication du stress dans l’explication des comportements répétitifs et stéréotypés chez les personnes ayant un TSA. Les résultats des études antérieures sont contradictoires (de Vaan et al., 2018; Gabriels et al., 2013; Hutt et al., 1975; Lydon et al., 2015; Yang et al., 2015) et ont principalement utilisé des mesures indirectes des comportements répétitifs. Pour cette raison, le deuxième article de cet ouvrage vise à évaluer le lien entre le cortisol salivaire, le rythme cardiaque et des mesures d’observations directes de la stéréotypie chez quatre enfants minimalement verbaux ayant un TSA. Les résultats montrent que le cortisol et le rythme cardiaque sont significativement liés à la stéréotypie globale et motrice, sans que ces liens soient observés avec la stéréotypie vocale. Finalement, mesurer directement les comportements stéréotypés demande beaucoup de ressources, ce qui pourrait expliquer la prépondérance des mesures indirectes dans les études. Comme pour l’évaluation du stress, il importe de réfléchir aux méthodes alternatives abordables et accessibles qui pourraient améliorer la mesure de ces comportements. Le troisième article de cette thèse a évalué l’efficacité d’un algorithme d’intelligence artificielle (IA) dans la reconnaissance de la stéréotypie vocale chez des enfants ayant un TSA. Les résultats démontrent que la performance de l’algorithme est supérieure à la reconnaissance due au hasard. Bien que des recherches futures soient nécessaires pour augmenter l’efficacité de cette méthode, l’IA représente une technologie novatrice ayant le potentiel d’améliorer significativement les méthodes actuellement utilisées pour mesurer la stéréotypie. En conclusion, le présent ouvrage explore différentes avenues novatrices pour mieux comprendre et de monitorer la stéréotypie chez les enfants ayant un TSA. / Autism spectrum disorder (ASD) is characterized by the presence of difficulties in social communication and the presence of repetitive behaviors and restricted interests (American Psychiatric Association, 2013). Children with ASD have several concurrent difficulties, such as deficits in communication, socialization, and executive function, as well as the presence of sensory peculiarities that make them more likely to experience high levels of stress (Groden et al., 2005). Although these children are at increased risk for stress, a number of methodological issues make it difficult to measure, particularly in non-verbal children. For these reasons, the use of physiological measures to assess stress among this group is highly relevant. On the other hand, the sensory sensitivities of these children could potentially make them more likely to be intolerant to these measures. Therefore, the first study in this thesis aims to evaluate the effectiveness of differential reinforcement of other behavior (DRO) to increase compliance with wearing a heart rate monitor in two non-verbal children with ASD. The results obtained portray that this intervention was effective in getting these children to increase their compliance to wearing a cardiac device. Another aspect that has received much attention in recent years is the involvement of stress in explaining repetitive behaviors in individuals with ASD. However, the results of previous studies have been producing contradictory results (de Vaan et al., 2018; Gabriels et al., 2013; Hutt et al., 1975; Lydon et al., 2015; Yang et al., 2015), and have mainly been using indirect measures of stereotypy. For this reason, the second study in this thesis aims to evaluate the relationship between salivary cortisol, heart rate, and direct observational measures of stereotypy in four minimally verbal children with ASD. The results show that cortisol and heart rate are significantly related to global and motor stereotypy, but not to vocal stereotypy. Finally, measuring stereotypy requires a lot of resources, which could explain the preponderance of indirect measuring in studies on stress. As with the measurement of stress, it is important to consider affordable and alternative methods that could improve the measurement of these behaviors, and therefore the third study evaluated the effectiveness of an artificial intelligence (AI) algorithm in the recognition of vocal stereotypy in children with ASD. The results show that the performance of the algorithm is superior to recognition due to chance. Although future research is needed to increase the effectiveness of this method, AI represents an innovative technology with the potential to significantly improve the methods currently used to measure vocal stereotypy. In conclusion, this thesis explores different innovative methods to better understand and monitor stereotypy in children with ASD.

Les patients coronariens (PC) sont plus à risque de présenter des déficits cognitifs et certains types démence. Les fonctions cognitives des PC ont été étudiées au repos, mais jamais au cours d’une séance d’exercice aigu. L’exercice aigu à haute intensité peut affecter négativement la performance cognitive chez des personnes saines. Bien que les PC soient plus à risque de dysfonctions cérébrales et cardiovasculaires, cette relation n’a jamais été étudiée au sein de cette population clinique et peut permettre de mieux comprendre l’axe coeur-cerveau. Il était postulé que la performance cognitive sera affectée par l’exercice à haute intensité due à une diminution de l’apport en oxygène seulement chez les patients coronariens. Trente-huit PC et 16 participants sains ont été recrutés. Les participants ont complété les mesures suivantes : (1) des tests neuropsychologiques et une familiarisation à la tâche de Stroop modifiée informatisée (2) un test mesurant la consommation d’oxygène jusqu’au pic de l’effort (VO2pic) et (3) la tâche de Stroop à 30% et 70% de leur puissance maximale atteinte au VO2pic tout en pédalant sur un ergomètre. L’oxygénation cérébrale a été mesurée grâce à la spectroscopie proche infrarouge. Les résultats ont démontré que la performance cognitive est restée stable entre les deux intensités pour les deux groupes. Chez les PC, le volume sanguin cérébral était affecté négativement par l’effort physique à haute intensité comparativement à l’intensité modérée et aux participants sains. La maladie coronarienne affecte négativement l’oxygénation cérébrale pendant un effort à haute intensité. D’autres études sont nécessaires afin de déterminer si un test cognitif administré pendant un effort physique pourrait permettre d’identifier les patients coronariens à risque de déclin cognitif. / Coronary heart disease (CHD) patients are at higher risk for developing cognitive deficits and certain types of dementia. The cognitive functions of coronary patients have been studied at rest, but never during an acute exercise session. Acute high intensity exercise negatively affects cognitive performance in healthy people. Although coronary patients are at higher risk of cerebral and cardiovascular dysfunction, this relationship has never been studied in this clinical population and could help better understanding of the heart-brain axis. The aim of this study was to measure the effects of an acute exercise at two different intensities on cognitive performance and cerebrovascular response in CHD patients. It was hypothesized that higher exercise intensity will impair executive performance and cerebrovascular response only in CHD patients. Thirty-eight CHD patients and 16 healthy controls completed neuropsychological assessments, maximal cardiopulmonary exercise testing and two exercise bouts at 30% and 70% of their individualized maximum capacity on an ergocycle while performing a cognitive test including non-executive and executive conditions. Cerebral oxygenation and perfusion were measured during both intensities in all participants with near-infrared spectroscopy. The results demonstrated that the cognitive performance remained stable between the two intensities for both groups. In CHD patients only, cerebral blood volume was negatively affected by high intensity exercise compared with moderate intensity. Coronary heart disease negatively affects cerebral oxygenation during high intensity exercise. Further studies are needed to determine whether a cognitive test administered during physical exertion could identify coronary patients at risk of cognitive decline.

Over the last two decades, several studies have revealed the presence of olfactory disorders (OD) following moderate and severe traumatic brain injuries (TBI). Specifically, previous authors have shown that, following a TBI, several patients had quantitative (hyposmia/anosmia) and qualitative (parosmia) loss of sense of smell in important proportions. For moderate and severe TBI, the presence of such disorders, following trauma, is usually due to a coup-contrecoup mechanism responsible for the shearing of olfactory nerves penetrating the cribriform plate or to contusions or secondary hemorrhages within the olfactory bulb and cortical olfactory areas. Since these types of TBI cause obvious lesions, it was relatively simple to understand the nature of such disorders as well as identify the patients at risk of developing olfactory losses. A close follow-up of these patients is necessary since different studies have demonstrated associations between OD following TBI and long-term development of mood (depression, anxiety). Patients developing OD following moderate to severe TBI exhibited more symptoms of anxiety and depression for several weeks following the trauma, when compared to patients without OD. On the other hand, there are only three studies that have investigated the presence of OD and their consequences in patients with mild traumatic brain injury (mTBI), even though they represent nearly 85% of TBI. Moreover, due to the presence of several methodological flaws (choice of invalid evaluation tools, omission of a control group) a great heterogeneity regarding the proportion of mTBI patients who develop OD after the trauma, is found within the literature. So, the studies included in this thesis aim to give, with the establishment of a valid and controlled methodology, the very first idea of the proportion of patients with mTBI who will develop quantitative and qualitative OD. In addition, the predictive value of OD following mTBI on the development of anxiety and depressive symptoms and general health, is also covered in the manuscript. The first study aimed to assess the presence of olfactory disorders within the first 24 hours and one year after the mTBI. The results of this cross-sectional study demonstrated that, in the acute phase, more than half of the patients with mTBI exhibited a partial loss of their sense of smell (hyposmia). In fact, when compared to an orthopedic control group, the proportion of mTBI patients with OD following their accident was significantly higher. When evaluated one year after their mTBI, the patients did not have OD and no significant difference was found between control and mTBI groups. However, when comparing mTBI patients with OD (OD+) to those who did not present OD (OD-) at baseline, we found that OD+ mTBI patients reported significantly more anxiety and post-concussion symptoms, when evaluated one year following their trauma. The second study of this thesis aimed to deepen the results of the previous one, with the help of a larger group of patients, a longitudinal design as well as the implementation of new tools in order to evaluate a broader spectrum of post-concussive symptoms. In this study, olfaction and mood of patients with mTBI were evaluated 1 and 6 months following the trauma. The results show that, when compared to a group of control participants, a significantly high proportion of mTBI patients report a distortion of their olfaction (parosmia), 1 and 6 months following the trauma. In addition, the hierarchical regression analyzes indicate that, within the mTBI group, the presence of baseline parosmia significantly increases the value of the predictive model for the development of depression and anxiety. In conclusion, these two studies provided a much more accurate picture of the actual proportion of mTBI patients at risk of developing post-traumatic OD. Indeed, due to the numerous methodological controls applied, these results paint a more realistic portrait of the short and long term presence of OD following mTBI. Thus, these two projects have revealed alarming proportions, going far beyond what is recorded in the restricted literature available to date. In addition, it appears that baseline presence of qualitative OD following mTBI is a significant predictor of the development of symptoms of anxiety and depression. / Au cours des deux dernières décennies, plusieurs études ont révélé la présence de troubles olfactifs suite à des traumatismes crâniens (TCC) modérés et sévères. Spécifiquement, les précédents auteurs ont montré que, suite à leur TCC, plusieurs patients présentaient des pertes quantitative (hyposmie, anosmie) et qualitative (parosmie) de leur odorat. Dans le cas des TCC de types modérés et sévères, la présence de tels troubles est généralement causée par l’effet de coupcontre coup provoquant des lésions du nerf olfactif pénétrant dans la lame criblée de l’ethmoïde ainsi que par des contusions et des hémorragies au niveau du bulbe olfactif et des régions corticales traitant les stimuli olfactifs. En effet, puisque ces types de TCC provoquent des lésions assez apparentes, il a été facile de comprendre la nature de tels troubles ainsi que d’identifier les patients à risque de développer des pertes olfactives. Un suivi de ces patients est d’autant plus nécessaire puisque différentes études ont démontré des associations entre les pertes olfactives suite au TCC et la chronicisation de troubles de l’humeur (dépression, anxiété) et cognitifs. En effet, il a été démontré que, les patients développant des troubles olfactifs suite à un TCC modéré/sévère, présentaient davantage de symptômes d’anxiété et de dépression plusieurs semaines suite au trauma, lorsque comparés à des patients n’ayant pas de troubles olfactifs. En revanche, il n’y a que trois études qui ont, jusqu’à aujourd’hui, étudié la présence de troubles olfactifs et leurs conséquences auprès de patients ayant subi un traumatisme craniocérébral léger (TCCL), malgré le fait qu’ils représentent près de 85% des patients TCC. De plus, dû à la présence de plusieurs faiblesses méthodologiques dans les précédentes études (choix d’outils d’évaluation non valides, omission de groupe contrôle) une grande hétérogénéité, en ce qui a trait à la proportions de patient TCCL vivant avec un trouble olfactif, est retrouvée dans la littérature. Ainsi, les études composant le présent ouvrage visent globalement à évaluer, à l’aide d’une méthodologie valide et contrôlée, la réelle proportion de patients ayant subi un TCCL qui développeront un trouble olfactif. De plus, un regard sera posé sur les capacités prédictives de la présence de troubles olfactifs suite au TCCL sur le développement, à long terme, de symptômes anxieux et dépressifs. La première étude visait à évaluer la présence de troubles olfactifs dans les premières 24 heures et un an suite au TCCL. Les résultats de cette étude transversale, à caractère exploratoire, ont démontré que, en phase aiguë, plus de la moitié des patients ayant subi un TCCL présentaient une perte partielle de leur odorat (hyposmie). En effet, lorsque comparée à un groupe de patients contrôle, ayant subi une blessure orthopédique, la proportion de patients TCCL ayant un trouble olfactif suite à leur accident s’est révélée significativement plus élevée. Lorsqu’évalués un an suite à leur TCCL, les patients ne présentaient plus de troubles olfactifs et aucune différence significative ne fut retrouvée entre les patients TCCL et orthopédique. Cependant, lorsque nous avons comparé les patients TCCL qui, à l’évaluation initiale, présentaient un trouble olfactif (OD+) à ceux qui n’en présentaient pas (OD-) à l’évaluation initiale, nous avons trouvé que les patients TCCL OD+ rapportaient significativement plus de symptômes anxieux et post-commotionnels, lorsqu’évalués un an suite à leur trauma. La deuxième étude de cet ouvrage visait à approfondir les résultats de la précédente, à l’aide d’un plus grand groupe de patients, d’un devis longitudinal ainsi que l’implantation de nouveaux outils d’évaluation permettant d’évaluer un plus large spectre de symptômes post-commotionnels. Dans cette étude, l’olfaction et l’humeur des patients ayant subi un TCCL furent évaluées 1 et 6 mois suite au trauma. Les résultats montrent que, lorsque comparé à un groupe de participants contrôles, une proportion significativement élevée de patients TCCL rapporte avoir remarqué une distorsion de leur olfaction (parosmie), 1 et 6 mois suite au trauma. De plus, les analyses de régression hiérarchique indiquent qu’au sein du groupe de patients TCCL, la présence de parosmie au premier temps de mesure (court-terme) augmente significativement la valeur du modèle de prédiction de la présence de symptômes dépressifs et anxieux à long terme. En somme, ces deux études ont permis de dresser un portrait beaucoup plus précis de la réelle proportion de patients TCCL qui risquent de développer un trouble olfactif. En effet, grâce aux divers contrôles méthodologiques que nous avons appliqués, les présents résultats permettent de peindre un portrait plus réaliste de la présence, à court et long-terme, de troubles olfactifs suite à un TCCL. Ainsi, ces deux projets ont mis en lumière des proportions allant bien au-delà de ce qui est recensé dans le peu de littérature disponible à ce jour. De plus, il semble que la présence initiale de troubles olfactifs suite au TCCL soit un prédicteur significatif du développement des symptômes d’anxiété et de dépression des patients.

Les objectifs généraux de cette thèse visaient d'une part à déterminer si les enfants et adolescents abusés sexuellement consultaient et étaient davantage hospitalisés pour des problèmes de santé génito-urinaire que la population pédiatrique générale et d'autre part, à explorer ce qui pouvait expliquer cette différence le cas échéant. La thèse visait également à pallier les lacunes des études antérieures pour la plupart rétrospectives, transversales et conduites principalement auprès de filles, grâce à une méthodologie prospective et de cas-contrôle apparié en ayant recours aux diagnostics médicaux documentés dans les banques administratives publiques du Québec (RAMQ, MSSS) entre les années 1996 et 2013. Dans le premier article, à partir d'un échantillon de 882 enfants (1-18 ans) dont l'agression sexuelle a été corroborée et 882 enfants de la population générale appariés selon l'âge, le sexe et la région sociosanitaire, les résultats du modèle linéaire généralisé indiquent que les filles victimes d'agression sexuelle recevaient plus de diagnostics pour des problèmes de santé urinaire (RR: 2,1) et génitale (RR: 1,4), mais qu'aucune différence n'a été décelée pour les infections transmises sexuellement (ITS). Chez les garçons, ceux ayant été victimes d'agression sexuelle recevaient un nombre équivalent de diagnostics pour les problèmes de santé génitale et urinaire et les données étaient insuffisantes pour conduire des analyses et comparer les taux d'ITS. Selon le type de problèmes de santé analysé (santé génitale, urinaire ou ITS), les filles victimes d'agression sexuelle et celles de la population générale consultaient entre 2,5 et 11 fois en lien avec des diagnostics de troubles génito-urinaires comparativement aux garçons victimes ou ceux de la population générale. Les résultats de cette étude démontrent que l'agression sexuelle à l'enfance est associée à davantage de problèmes de santé urinaire et génitale chez les filles, mais pas chez les garçons. Des efforts de prévention et d'intervention précoce pour une bonne santé génito-urinaire chez les filles victimes d'agression sexuelle pourraient prévenir l'aggravation et la chronicisation de ces problèmes de santé à l'âge adulte. Le deuxième article quant à lui testait un modèle théorique biopsychologique selon lequel une plus grande détresse psychologique (mesurée par la comorbidité des troubles psychiatriques) expliquerait en partie l'effet de l'agression sexuelle sur le nombre accru de diagnostics génito-urinaires chez les filles. Les résultats issus des analyses de médiation conduites auprès de 661 filles victimes d'agression sexuelle et 661 filles de la population générale indiquent qu'après avoir contrôlé le statut socio-économique, le nombre d'années de données médicales et le nombre de diagnostics génito-urinaires/psychiatriques reçus avant la date de signalement de l'agression sexuelle, une plus grande comorbidité psychiatrique expliquait 23% de la relation entre l'agression sexuelle à l'enfance et le nombre de diagnostics urinaires et 62% de la relation entre l'agression sexuelle à l'enfance et le nombre de diagnostics génitaux. Ces résultats indiquent que plus les filles consultent après le signalement de l’agression sexuelle pour un grand nombre de troubles psychiatriques distincts (comorbidité) et plus leur risque de consulter ultérieurement pour des problèmes génito-urinaires est augmenté. Ainsi, cette conclusion suggère que l'émergence de problèmes de santé génito-urinaire des années après l'agression sexuelle pourrait être prévenue chez les filles en prenant soin directement de leur détresse psychologique. / The general objectives of this thesis were first, to determine whether children and adolescents who were sexually abused consulted or were hospitalized more often for genitourinary health problems than the general pediatric population and second, to explore what could explain this difference if any. This thesis also aimed to overcome limitations of previous studies who were retrospective, cross-sectionnal and conducted among girls for the majority, via a prospective matched-cohort design and medical diagnoses documented in Quebec's public administrative banks (RAMQ, MSSS) between 1996 and 2013. In the first article, using a sample of 882 children (1-18 years) with a substantiated report of sexual abuse and 882 children from the general population matched by age, sex and geographic area, the results of the generalized linear mixed model indicated that abused girls received more diagnoses for urinary (RR: 2.1) and genital (RR: 1.4) health problems, but no difference was found for sexually transmitted infections (STIs). Among the boys, those who have been sexually abused received an equivalent number of diagnoses for genital or urinary health problems and there were insufficient data to conduct analyses and compare STIs rates. Depending on the genitourinary health problem, sexually abused girls and those from the general population received between 2.5 and 11 times more diagnoses than abused boys or those from the general population. The results of this study indicate that childhood sexual abuse is associated with more urinary and genital health problems in girls, but not in boys. Prevention and early intervention efforts for a good genitourinary health among girls victim of sexual abuse could prevent the aggravation and chronicisation of these health problems in adulthood. The second article tested a theoretical psychobiological model according to which greater psychological distress (as measured by psychiatric comorbidity) would partly explain the effect of sexual abuse on the increased number of genitourinary diagnoses among girls. Results form mediation analyses conducted with 661 sexually abused girls and 661 girls from the general population indicated that after controlling for socio-economic level, number of years of medical data and genitourinary/psychiatric diagnostics prior sexual abuse report date, greater psychiatric comorbidity explained 23% of the relationship between child sexual abuse and the number of urinary diagnoses and 62% of the relationship between child sexual abuse and the number of genital diagnoses. These results indicate that the more girls consult after the report of sexual abuse for a large number of distinct psychiatric conditions (comorbidity), the greater their risk to consult later for genitourinary health problems. Thus, this conclusion suggests that the emergence of genitourinary health problems years after the sexual abuse could be prevented among girls by taking direct care of their psychological distress.

Les cauchemars sont des rêves très dysphoriques, bien remémorés au réveil, dont le contenu est souvent caractérisé par la présence de menace à la survie, la sécurité ou l’intégrité physique. Les cauchemars surviendraient surtout durant le sommeil paradoxal. Bien qu’il s’agisse pour la plupart des gens d’une expérience rare et bénigne, il est de plus en plus apparent que les cauchemars entretiennent des liens avec la psychopathologie. Plusieurs populations psychiatriques ont une fréquence des cauchemars supérieure à la population générale. Au-delà d’être simplement associés à la psychopathologie, les cauchemars peuvent par exemple prédire le développement du trouble de stress post-traumatique, constituer un facteur de risque pour le suicide, ou amplifier des difficultés de régulation émotionnelle. Ainsi, les cauchemars peuvent être pertinents pour la clinique. Malgré cela, leur pathophysiologie demeure un sujet peu exploré. Plus spécifiquement, il existe peu de recherche portant sur leurs corrélats neuronaux. Selon le modèle neurocognitif des cauchemars, les cauchemars constitueraient un échec de la fonction normale des rêves, qui serait d’aider à la régulation émotionnelle en mêlant le contenu de mémoires émotionnellement négatives à celui d’autres mémoires plus neutres, permettant ainsi l’extinction de ces mémoires négatives. La fonction du rêve, et donc la présence de cauchemars, reposerait sur un réseau limbique-préfrontal composé du cortex préfrontal médian et cingulaire antérieur, de l’hippocampe et de l’amygdale. L’objectif de cette thèse est d’étudier les mécanismes cérébraux potentiellement impliqués dans les cauchemars de manière à tester le modèle neurocognitif des cauchemars. Dans une première étude, nous avons utilisé l’analyse spectrale pour comparer l’activité EEG à l’éveil et durant le sommeil entre 18 participants rapportant des cauchemars fréquents et 15 participants contrôles. Les résultats démontrent davantage d’activité 2-5Hz à l’éveil, en sommeil lent et en sommeil paradoxal, principalement aux électrodes centrales et frontales, chez les participants avec cauchemars comparativement aux participants contrôles. Ces résultats étaient plus apparents en sommeil paradoxal. Ces résultats répliquent partiellement une étude antérieure démontrant une activité 3-4Hz plus importante pour des participants avec cauchemars que des contrôles. L’apport original de l’étude réside surtout dans sa démonstration d’altérations de l’activité EEG visibles autant durant l’éveil que durant le sommeil, ce qui constitue un appui à la continuité éveil-sommeil avancée par le modèle neurocognitif des cauchemars. Dans une deuxième étude, nous avons utilisé la tomographie par émission monophotonique pour enregistrer le flux sanguin cérébral régional (une mesure indirecte de l’activité neuronale) de 18 participants avec cauchemars fréquents durant le visionnement d’images émotionnellement négatives ou neutres. Les résultats démontrent que la sévérité des cauchemars est associée négativement au FSCr de régions inclues dans le modèle neurocognitif (cortex cingulaire antérieur et préfrontal médian), mais aussi d’autres régions corticales (frontales, temporales, insula). En résumé, cette thèse apporte un appui partiel au modèle neurocognitif des cauchemars, mais souligne également certaines limites du modèle et propose de nouvelles avenues de recherche pour comprendre les mécanismes neuronaux des cauchemars. Cette thèse souligne aussi des implications cliniques à l’étude des corrélats neuronaux des cauchemars, notamment par rapport à la compréhension des traitements (pharmacologiques ou non-pharmacologiques). / Nightmares are defined as highly dysphoric dreams that are well-remembered upon awakening, frequently involving threats to survival, security or physical integrity. They are thought to happen most frequently during rapid eye movement sleep. For most people, nightmares are a rare occurrence and are mostly benign. However, research shows that nightmares are linked to psychopathology. Many psychiatric populations have an elevated nightmare frequency compared to the general population. In addition to being associated with psychopathology, nightmares can for example predict the development of post-traumatic stress disorder, be a risk factor for suicide, or diminish emotional regulation capabilities. Therefore, nightmares can be relevant to clinical practice. However, research about their pathophysiology is lacking. More specifically, there is a lack of research on the neural correlates of nightmares. According to the neurocognitive model of nightmares, nightmares are a breakdown of the normal function of dreams. Dreams are thought to help emotional regulation by combining emotionally negative memories with more neutral memories, thereby extinguishing these negative memories. The function of dreams, and therefore the occurrence of nightmares, is thought to be supported by a limbic-prefrontal circuit comprising medial prefrontal and anterior cingulate cortices, hippocampus, and amygdala. The aim of this dissertation is to study brain mechanisms involved in nightmares, thereby testing the neurocognitive model of nightmares. In study 1, we used spectral analysis to compare EEG activity in wake and sleep between 18 frequent nightmare recallers and 15 control participants. The results show higher 2-5Hz activity during wake, non-REM and REM sleep, mainly for central and frontal derivations, for frequent nightmare recallers compared to controls. Differences were most apparent for REM sleep. These results partly replicate past work showing heightened 3-4Hz activity in frequent nightmare recallers compared to controls. It improves upon past work by demonstrating cross-state alterations of EEG activity, thereby supporting the cross-state continuity assumption of the neurocognitive model of nightmares. In study 2, we used single photon emission tomography to obtain regional cerebral blood flow (an indirect measure of neuronal activity) from 18 frequent nightmare recallers while they were viewing pictures with a negative or neutral emotional valence. Results demonstrate that the severity of nightmares is negatively associated with brain regions included (medial prefrontal and anterior cingulate cortices) and not included (frontal, temporal and insular regions) in the neurocognitive model of nightmares. In sum, this dissertation offers partial support to the neurocognitive model of nightmares, while also highlighting limits of the model and proposing ideas for future investigations on the neural correlates of nightmares. This dissertation also discusses some clinical implications of the study of the neural correlates of nightmares, most importantly providing a better understanding of nightmare-reducing treatments (pharmacological or non-pharmacological).

Le maintien de performances cognitives optimales au cours du vieillissement a été associé à des changements adaptatifs au niveau de l’activité cérébrale relative à diverses habiletés qui tendent à décliner avec l’âge. Peu d’études ont toutefois évalué cette réorganisation neurofonctionnelle dans le cadre des habiletés de communication, notamment en ce qui concerne le langage expressif. Or, considérant que plusieurs composantes langagières demeurent généralement intègres chez les aînés, il s’avère nécessaire d’explorer davantage les mécanismes cérébraux sous-jacents afin de mieux cerner les déterminants du vieillissement cognitif réussi. L’objectif de la présente thèse est d’examiner en détail les effets de l’âge sur les patrons d’activations et les interactions fonctionnelles entre les substrats neuraux contribuant aux habiletés de communication expressive. Deux études en neuroimagerie fonctionnelle, ayant recours à des approches méthodologiques distinctes, ont ainsi été menées à l’aide d’un paradigme mixte novateur et d’une tâche auto-rythmée d’évocation lexicale sémantique et orthographique, effectuée par des participants jeunes et âgés présentant plusieurs années de scolarisation. S’intéressant spécifiquement aux patrons d’activations associés à un rendement élevé à cette tâche, la première étude révèle que le maintien des habiletés d’évocation lexicale lors du vieillissement s’accompagne de changements neurofonctionnels superficiels chez les adultes âgés performants. Par contre, la seconde étude indique que les interactions fonctionnelles entre les régions corticales contribuant aux productions lexicales déclinent considérablement avec l’âge, sans qu’il y ait toutefois d’impact au plan comportemental. Cet effet du vieillissement sur l’intégration fonctionnelle du réseau de l’évocation sémantique et orthographique est aussi exacerbé par la difficulté de la tâche, ce qui s’exprime par des perturbations locales de la connectivité fonctionnelle. Somme toute, cette thèse démontre qu’une réorganisation neurofonctionnelle afin de maintenir les habiletés d’évocation lexicale au cours du vieillissement s’avère superflue chez les adultes âgés instruits et performants, et ce, malgré une diminution des interactions fonctionnelles au sein des réseaux corticaux sous-jacents. Ces résultats reflètent possiblement une perte d’efficience neurale avec l’âge, toutefois insuffisante pour avoir un impact comportemental chez des individus bénéficiant de facteurs de protection susceptibles de favoriser le vieillissement réussi, ce qui est discuté à la lumière du concept de réserve cognitive. / The maintenance of optimal cognitive performance in aging has been associated with adaptive changes in cerebral activation patterns for various abilities that tend to decline with age. Yet, few studies have investigated this neurofunctional reorganization based on communication abilities, particularly with regard to the expressive side of language. Considering that a number of language components usually remain well preserved in older adults, it is, however, necessary to further explore the underlying cerebral mechanisms to better understand the determinants of successful cognitive aging. The objective of this thesis is to examine in detail the effects of aging on activation patterns and functional interactions among neural substrates contributing to expressive communication abilities. Two functional neuroimaging studies, using distinct methodological approaches, have been conducted by means of an innovative mixed design and an overt self-paced semantic and orthographic verbal fluency task, performed by well-educated young and older adults. Specifically focusing of cerebral activation patterns associated with high levels of verbal fluency performance, the first study shows that the relative preservation of lexical speech production abilities in aging is characterized by marginal neurofunctional changes in high-performing older adults. Yet, the second study indicates that functional interactions between cortical areas contributing to speech productions significantly decrease with age, without, however, having an impact at the behavioral level. In addition, this effect of aging on the functional integration of the network engaged during semantic and orthographic verbal fluency was found to be exacerbated by task demands, which is expressed by local functional connectivity disruptions. In sum, this thesis demonstrates that a neurofunctional reorganization to maintain lexical speech production abilities in aging is unnecessary in well-educated and high-performing older adults, despite an age-related decrease in functional networks integration. These results may reflect a loss of neural efficiency with age, although insufficient to have behavioral outcomes in individuals who benefited from protective factors known to promote successful aging, which is discussed in light of the concept of cognitive reserve.

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L’exposition à l’adversité précoce (AP) a été suggérée comme augmentant le risque de souffrir de psychopathologies associées à une dérégulation du système physiologique de stress ainsi qu’une altération de certains processus cognitifs. Cela dit, les études rapportent des résultats divergents quant à la direction de l’association entre l’AP, la sécrétion de cortisol (la principale hormone de stress chez l’humain) ainsi que la nature de ces dérèglements cognitifs chez l’adulte. Le ‘modèle du cycle de vie’ souligne l’importance de considérer le moment où l’AP a eu lieu pour la première fois (c.-à-d. l’âge minimal d’exposition) en vue d’expliquer ces discordances, considérant que les régions cérébrales importantes à la régulation du stress physiologique et possédant des récepteurs à cortisol (l’hippocampe, l’amygdale et le cortex préfrontal) ne se développent pas au même rythme. En vue de tester le modèle du cycle de vie, le but de cette thèse est d’évaluer le rôle modulateur de l’âge de la première exposition à l’AP sur le système physiologique de stress de même que sur les processus cognitifs soutenus par l’hippocampe, l’amygdale et le cortex préfrontal d’adultes en santé. Précisément, l’objectif de la première étude était de déterminer si l’âge minimal d’exposition à l’AP modulait le cortisol basal et réactif d’adultes en santé, et ce, en comparaison avec un modèle compétitif : celui de l’accumulation de l’AP, qui considère qu’il est important de considérer le nombre d’AP auquel l’individu a fait face au cours de son développement. Pour ce faire, nous avons mesuré le cortisol basal à l’aide d’échantillons de salive récoltés à la maison de même qu’en réaction à un stresseur psychosocial validé, le Trier Social Stress Test, chez 85 adultes en santé. Nous avons démontré que l’âge minimal d’exposition à l’AP module bel et bien le cortisol basal et réactif d’adultes en santé, et que ce modèle est un meilleur prédicteur du système physiologique de stress que celui du modèle d’accumulation mesuré via le Adverse Childhood Experience Questionnaire. En effet, nous avons démontré qu’être exposé pour la première fois à l’AP entre 3 et 7 ans (importante fenêtre de développement de l’amygdale) mène à une réponse cortisolaire au réveil plus élevée ainsi qu’à une réactivité cortisolaire plus faible en comparaison aux adultes ayant été exposés pour la première fois avant 3 ans ou après 7 ans. Ensuite, étant donné que l’hippocampe, l’amygdale et le cortex préfrontal possèdent des récepteurs à cortisol qui sont affectés par la sécrétion chronique d’hormones de stress en lien avec l’AP, l’objectif de la seconde étude était d’évaluer l’effet de l’âge minimal d’exposition à l’AP sur les processus cognitifs soutenus par ces structures. Pour ce faire, nous avons mesuré la mémoire déclarative (hippocampe), les biais attentionnels vers les informations menaçantes (amygdale) et la régulation émotionnelle (connexion frontoamygdalienne) en fonction de l’âge minimal d’exposition à l’AP chez les mêmes sujets en santé. Nous avons démontré que les femmes exposées à l’AP pour la première fois après l'âge de 8 ans (fenêtre de développement de la connectivité frontoamygdalienne) présentent un biais attentionnel vers les informations menaçantes. Dans l’ensemble, les résultats de cette thèse soutiennent partiellement le modèle du cycle de vie et offrent une perspective nouvelle sur certaines fenêtres développementales qui semblent plus sensibles aux effets de l’AP sur certaines régions du cerveau responsables de réguler le stress et les émotions. / Early adversity (EA) has been shown to be a potent risk factor in the development of psychopathologies associated with a deregulation of the physiological stress system as well as cognitive functions. However, studies report divergent results as to the direction of the association between EA, the secretion of cortisol (the main stress hormone in humans) and the nature of these cognitive dysfunctions in adulthood. The Life cycle model of stress underlines the importance of considering the moment at which EA first occurred, given that the brain regions that are necessary to regulate the stress response and that are dense in cortisol receptors (the hippocampus, the amygdala and the prefrontal cortex) do not develop at the same rhythm. In order to test the Life cycle model of stress, the aim of this thesis is to evaluate the modulating role of the age at first exposure to EA on the physiological stress system as well as on the cognitive processes sustained by the hippocampus, the amygdala and the prefrontal cortex in healthy adults. Precisely, the goal of the first study was to determine if the minimal age at exposure to EA modulated basal and reactive cortisol levels in 85 healthy adults, and to compare these results to a competing model: the Accumulation model (which suggests that the number of EA predicts patterns of cortisol dysregulations). To do so, we measured basal cortisol using saliva samples collected at home as well as in response to a validated psychosocial stressor, the Trier Social Stress Test. We have shown that minimal age at exposure to EA does indeed modulate the basal and reactive cortisol patterns in healthy adults, and that this model is a better predictor of the physiological stress system as opposed to the Accumulation model measured using the Adverse Childhood Experience Questionnaire. Indeed, results showed that although the number of EA was not associated with patterns of basal or reactive cortisol secretion, adults first exposed to EA between the ages of 3 and 7 – an important time window for amygdala development – showed greater cortisol awakening response and lower cortisol reactivity relative to those first exposed to EA before 3 or after 7. Then, given that the hippocampus, the amygdala and the prefrontal cortex possess cortisol receptors that are affected by the chronic secretion of stress hormones following EA, the goal of the second study was to evaluate the effect of minimal age at exposure to EA on the cognitive processes sustained by these structures. To do this, we measured declarative memory (hippocampus), attentional bias to threat (amygdala) and emotional regulation (frontoamygdala connection) as a function of minimal age at exposure to EA in the vi same healthy subjects. Results revealed increased attentional bias to threat in women first exposed to EA after 8 years (prefrontal cortex and frontoamygdala connectivity development). Overall, the results of this thesis partially support the Life cycle model of stress and highlight the importance of considering the age at first exposure to EA when investigating the long-lasting effects of EA on physiological stress and cognitive processes in healthy adults.

La peur est une émotion essentielle à la survie. Cependant, lorsqu'elle devient excessive, comme lors d'un événement traumatique, elle peut entraîner le développement d'un trouble de stress post-traumatique (TSPT), une psychopathologie pour laquelle le risque des femmes est doublé comparativement aux hommes. Le TSPT se caractérise par une altération des mécanismes de la peur. La thérapie d'exposition est recommandée pour le traitement de cette psychopathologie. Elle vise à diminuer la peur, en misant sur les processus d’apprentissage de l’extinction. Néanmoins, certains individus demeurent symptomatiques après cette thérapie, ce qui souligne la nécessité de mieux comprendre les mécanismes qui régissent l’apprentissage initial de la peur et de sa régulation et d’identifier des facteurs qui influencent ces processus. Des études ont démontré que la réactivité physiologique ainsi que l’exposition au stress et la réactivité hormonale qui en découle modulent l’acquisition et la régulation de la peur. De plus, étant donné la différence sexuelle marquée dans le diagnostic de TSPT, le rôle du statut hormonal sexuel a été suggéré comme un modulateur de ces processus. En effet, la rétention de l’extinction est meilleure chez les femmes en milieu de cycle qui ont des niveaux élevés de 17-βestradiol et chez les hommes comparativement aux femmes en début de phase folliculaire qui ont des niveaux faibles de 17-βestradiol et aux femmes qui utilisent un contraceptif oral. Les études antérieures ont montré que les hormones de stress et sexuelles agissent sur les structures cérébrales impliquées dans les mécanismes de la peur. Cependant, la grande majorité de ces études ont exploré les effets de chaque modulateur de façon individuelle, sans tenir compte de leurs potentiels effets combinés. L'objectif principal de cette thèse est d'examiner l’influence de la réactivité physiologique et du stress avant l'acquisition et l'extinction de la peur sur les mécanismes de la peur et ce, en fonction du statut hormonal sexuel. La première étude visait à déterminer si la réactivité physiologique en réponse au stimulus aversif prédisait l’acquisition de la peur, l’extinction et la rétention de l’extinction différemment selon le statut hormonal sexuel. Les participants ont été exposés à un protocole de conditionnement et d’extinction de peur. La réactivité physiologique durant l’acquisition de la peur ainsi que les réponses conditionnées de peur tout au long du protocole ont été évaluées par la réponse électrodermale. La réactivité physiologique au stimulus aversif lors du conditionnement semble prédire l’acquisition et la consolidation de la peur chez les femmes, mais pas chez les hommes. Quant à la rétention de l’extinction de la peur, elle semble également être prédite par la réactivité physiologique lors de l’acquisition de la peur mais uniquement chez les femmes étant en début de phase folliculaire. L’objectif de la deuxième étude était de déterminer l’effet d’un stresseur non-lié à la tâche de peur lorsque celui-ci est administré avant le conditionnement sur l’acquisition de la peur et son extinction selon le statut hormonal sexuel. Une revue exhaustive de la littérature a été réalisée pour répondre à cet objectif. Celle-ci a permis de révéler que le stress avant l'acquisition de la peur tend à entraîner une résistance à l'apprentissage de l'extinction et ce, indépendamment du statut hormonal sexuel. Enfin, dans la troisième étude, les effets d’un stresseur administré avant l'extinction sur son acquisition et sa rétention ont été examinés en tenant compte du statut hormonal. Dans cette étude, les participants ont effectué un protocole de conditionnement de peur et d’extinction, et la moitié d’entre eux a été exposée à un stress psychosocial avant l'apprentissage de l'extinction. Les résultats indiquent que l’exposition au stress n'affecte pas l'apprentissage de l’extinction, mais qu’elle nuit à la rétention de l’extinction chez les hommes, alors qu’elle l’améliore chez les femmes utilisant un contraceptif oral. Chez les femmes naturellement cyclées en début de cycle ou en milieu de cycle, le patron de résultats de rétention de l’extinction ne change pas sous l’effet du stress. En effet, les femmes en phase folliculaire continuent de présenter des difficultés de rétention d’extinction tandis que celles en milieu de cycle présentent une bonne rétention. Les conclusions générales de cette thèse indiquent que la réactivité physiologique et le stress avant l'acquisition de la peur et l'extinction influencent les mécanismes de la peur, particulièrement la régulation de la peur, avec des variations selon le statut hormonal sexuel. / Fear is an essential emotion for survival. However, when fear becomes excessive, particularly in a context of traumatic event, it can lead to the development of post-traumatic stress disorder (PTSD), a psychopathology that affects women twice as often as men. PTSD is characterized by altered fear mechanisms. One of the main therapeutic approaches for this psychopathology is exposure therapy, which aims to reduce fear by relying on extinction learning processes. However, some individuals remain symptomatic after this therapy, highlighting the need for a better understanding of the mechanisms underpinning initial fear acquisition and its regulation, while identifying the factors that influence these processes. Studies have shown that physiological reactivity, as well as exposure to stress and subsequent hormonal reactivity, modulate the acquisition and regulation of fear. Moreover, the pronounced sex difference in the diagnosis of PTSD has prompted exploration of the potential influence of sex hormone status as a modulating factor in these complex processes. In fact, compared to women in early follicular phase with low 17-βestradiol levels and women using oral contraceptives, extinction retention is better in women in mid-cycle with high 17-βestradiol levels and men. Previous studies have shown that stress and sex hormones affect fear-related brain structures. However, most of these studies have examined the effects of each modulator individually, without considering their potential combined effects. The primary goal of this thesis was to examine the influence of physiological reactivity and stress prior to fear acquisition and extinction on fear mechanisms as a function of sex hormone status. The first study aimed to determine whether physiological reactivity in response to the aversive stimulus predicted fear acquisition, extinction, and extinction retention differently according to sex hormone status. Participants were exposed to a fear conditioning and extinction protocol. Physiological reactivity to the aversive stimulus during fear acquisition as well as conditioned fear responses throughout the protocol were assessed by electrodermal responses. Results indicate that physiological reactivity predicts fear acquisition and consolidation in women, but not in men. Physiological reactivity during conditioning also predicts fear extinction recall only in women in the early follicular phase. The aim of the second study was to determine the effect of a stressor unrelated to the fear task, when administered prior to conditioning, on fear acquisition and extinction as a function of sex hormone status. A comprehensive review of the literature was conducted to accomplish this goal. This review revealed that stress prior to fear acquisition tends results in resistance to extinction learning, regardless of sex hormone status. Finally, the third study examined the effects of a pre-extinction stressor on extinction learning and retention, considering hormonal status. In this study, participants completed a fear conditioning and extinction protocol, and half of them were exposed to a psychosocial stressor prior to extinction acquisition. Results indicate that stress exposure does not affect extinction learning, but impairs extinction retention in men, while improving it in oral contraceptive users. In women in the early or mid-cycle phases of their menstrual cycle, the pattern of extinction retention scores does not change under stress. Indeed, women in the early follicular phase continue to show difficulties with extinction retention, while those in the mid-cycle show good retention. The overall conclusions of this thesis suggest that physiological reactivity and stress prior to fear acquisition and extinction influence fear mechanisms, particularly fear regulation, with variations according to sexual hormonal status.