Les capacités de réserve cérébrale représentent les capacités de résilience du cerveau face à différents processus lésionnels comme ceux induit par la maladie d’Alzheimer (MA). Plusieurs hypothèses ont été proposées afin d’expliquer ce mécanisme. Les deux concepts les plus validés sont celui de la réserve cérébrale faisant référence au substrat cérébral et la réserve cognitive faisant référence à la fonctionnalité cérébrale. Les données épidémiologiques puis d’imagerie ont permis d’identifier des expériences de vie associées à de meilleures capacités de réserve cérébrale. Le niveau d’études, la profession exercée et la pratique d’activités de loisirs sont ainsi des indicateurs du niveau potentiel de capacités de réserve d’un sujet. L’objectif général de ce travail de thèse avait pour objectif de mieux caractériser les relations entre ces indicateurs et les capacités de réserve cérébrale. Tout d’abord, nous nous sommes intéressés à la relation entre ces expériences de vie et le substrat cérébral à partir de données d’imagerie recueillies au cours du suivi de la cohorte des 3 cités à Bordeaux. Nous avons ainsi montré que seul le niveau d’éducation était associé à des différences de volume de substance grise et de substance blanche entre les sujets de haut et bas niveau d’études. Par ailleurs, les sujets de haut niveau d’études présentaient une progression moindre en hypersignaux de substance blanche au cours du suivi de la cohorte des 3 cités indépendamment de la présence de facteurs de risque cardiovasculaires. Le niveau d’étude semble avoir une place non négligeable dans la constitution des capacités de réserve cérébrale et aussi bien dans la réserve cognitive que la réserve cérébrale. Ceci explique le rôle protecteur du niveau d’études vis à vis du risque de démence. Dans un 3ème travail, nous nous sommes servis de cette relation particulière entre le niveau d’études et la démence afin d’illustrer comment un facteur social peut être un facteur de maladie chronique liée à l’âge et comment en le modifiant, on peut éventuellement modifier la survenue de cette maladie. Enfin, nous nous sommes intéressés à la relation entre la pratique d’activités de loisirs au cours de la retraite et le risque de démence à partir des données de la cohorte Paquid. La pratique de jeux de société est associée à un moindre risque de démence mais le lien fort avec la cognition ne permet pas d’éliminer une causalité inverse. Cependant, un engagement plus important dans la pratique d’activités de loisirs au cours de la retraite est associé à un risque moindre de démence équivalent à des sujets ayant toujours pratiqué des activités. Des essais d’intervention permettraient de confirmer l’effet bénéfique de la pratique d’activités de loisirs sur la cognition et le risque de démence. / The brain reserve capacities represent the resilience of the brain to cope against different pathological processes such as Alzheimer's disease (AD). Several hypotheses have been proposed to explain this mechanism. The two most validated concepts are the brain reserve referring to brain volume and cognitive reserve referring to brain function. Epidemiological and imaging data helped identify life experiences associated with better brain reserve capacities. Thus, the education, occupation and practice of leisure activities are recognized as proxies of the brain reserve capacities. The main objective of this thesis aimed to better characterize the relationship between these proxies and the brain reserve capacities. First, from brain imaging data collected during follow-up of the three cities cohort of Bordeaux, we examined the relationship between life experiences and brain volume. Only the education was associated with differences in gray and white matter volume. In addition, highly educated subjects had a smaller progression of white matter hyperintensities during the follow-up of this cohort independently of the presence of cardiovascular risk factors. Education seems to have a significant role in the formation of brain reserve capacities in both cognitive reserve and brain reserve. This explains the protective role of educational level against dementia. In a third work, we used this particular relationship between educational level and dementia to illustrate how a social factor can be a factor of a chronic disease related to aging and can modify the occurrence of this disease. Finally, we are interested in the relationship between the practice of leisure activities during retirement and the risk of dementia from data of Paquid study. The practice of playing board games is associated with a lower risk of dementia, but the strong link with cognition not eliminates reverse causality. However, a greater engagement in the practice of leisure activities in retirement is associated with a lower risk of dementia similar to subjects who always practiced activities. Intervention trials could confirm the beneficial effect of the practice of leisure activities on cognition and dementia risk.

De nombreux changements cérébraux s’opèrent au cours du vieillissement normal, et ce, tant au niveau structurel que fonctionnel. Ces changements résultent le plus souvent en une certaine détérioration du fonctionnement cognitif et se répercutent ainsi sur la qualité de vie des personnes âgées. Il appert toutefois que certaines personnes se voient relativement épargnées et parviennent à maintenir un niveau de fonctionnement cognitif comparativement élevé en dépit de l’avancement en âge. En présence d’une accélération du vieillissement populationnel, il devient donc criant de comprendre les facteurs et les mécanismes neurobiologiques qui contribueraient à cette meilleure résilience face aux effets du vieillissement sur le cerveau et la cognition. Bien que plusieurs modèles aient tenté de rendre compte de ce phénomène, la compréhension des mécanismes qui le sous-tendent demeure à ce jour relativement lacunaire. L’objectif principal de cette thèse était ainsi d’exposer les corrélats neurobiologiques associés à une meilleure résilience face aux effets du vieillissement normal sur le cerveau et la cognition, et ce, par l’entremise de mesures d’imagerie par résonance magnétique structurelle (IRM) et fonctionnelle (IRMf). Cette thèse contient quatre articles. L’intention du premier article (Chapitre II) était de faire une synthèse des connaissances quant aux mécanismes impliqués dans la résilience contre les effets délétères du vieillissement normal sur la cognition. Dans cette revue de la littérature, nous nous sommes intéressés à deux des principaux modèles visant à rendre compte de ce phénomène de protection : la réserve cérébrale et la réserve cognitive. L’examen de la littérature empirique amène à la conclusion qu’une meilleure résilience pourrait reposer sur des différences cérébrales à la fois structurelles et fonctionnelles, et donc que les deux modèles proposés pourraient amener une contribution indépendante au phénomène de résilience. Par ailleurs, nous soulevons l’hypothèse que les corrélats de la résilience s’apparentent grandement aux différences cérébrales associées aux entraînements cognitifs. Les trois articles suivants sont des articles empiriques qui s’intéressent à la mémoire de travail, une fonction qui décline avec l’âge, mais qui montre d’importantes différences interindividuelles. L’objectif du second article (Chapitre III) était d’investiguer la relation entre la scolarité, un indicateur de réserve (reserve proxy) bien établi, et le volume régional de la substance grise, ainsi qu’entre la scolarité et les activations cérébrales lors d’une tâche de mémoire de travail chez des participants âgés et cognitivement sains. Les résultats indiquent qu’un nombre d’années de scolarité plus élevé est à la fois associé à une moindre perte de volume liée à l’âge dans les régions frontales et pariétales, ainsi qu’à une plus grande activation liée à l’âge dans certaines régions préfrontales faisant partie du réseau de la mémoire de travail. La troisième étude (Chapitre IV) visait à examiner si les différences cérébrales fonctionnelles associées à la scolarité sont compatibles avec des mécanismes d’efficacité ou de flexibilité neuronale. Elle avait ensuite pour objectif d’examiner l’effet « protecteur » de ces différences fonctionnelles sur le plan de la performance en mémoire de travail. Les résultats suggèrent que les deux mécanismes posés seraient associés à une meilleure préservation de la mémoire de travail face aux effets de l’âge, mais que leur implication respective dépendrait du niveau d’exigence de la tâche. Enfin, l’objectif de la quatrième étude (Chapitre V) était de tester, dans un premier temps, la relation entre l’engagement dans un style de vie stimulant et le maintien de l’intégrité de la substance blanche. Puis, l’étude visait dans un second temps à examiner si une plus grande intégrité de la substance blanche diminuait l’impact de l’âge sur la mémoire de travail. Les résultats de l’étude suggèrent qu’un style de vie plus stimulant serait associé à un moindre volume de lésions de la substance blanche liées à l’âge et que ce moindre volume de lésions de la substance blanche serait en retour associé à de meilleures performances en mémoire de travail. / Many changes to the brain occur in normal aging, both structurally and functionally. These changes most often result in a certain deterioration of cognitive functioning, and thus affect the quality of life of the elderly. It appears, however, that some people are relatively spared and manage to maintain a comparatively high level of cognitive functioning despite advancing in age. In the presence of an acceleration of population aging, there is a striking need to understand the factors and neurobiological mechanisms that may contribute to this better resilience to the effects of aging on the brain and on cognition. Although several models have attempted to account for this phenomenon, the understanding of the mechanisms that underpin it is still relatively incomplete. The main objective of this thesis was to expose the neurobiological correlates associated with a better resilience to the effects of normal aging on the brain and cognition, through structural (MRI) and functional magnetic resonance imaging (fMRI). This thesis contains four articles. The intention of the first article (Chapter II) was to synthesize knowledge about the mechanisms involved in the resilience against the degenerative effects of normal aging on cognition. In this literature review, we were interested in the two main models attempting to account for this protective phenomenon: the brain reserve and cognitive reserve. Examining the empirical literature leads to the conclusion that better resilience might be based on both structural and functional brain differences, and therefore that the two proposed models could make an independent contribution to the resilience phenomenon. In addition, we hypothesize that the correlates of resilience are very similar to the brain differences associated with cognitive training. The following three articles are empirical articles which focus on working memory, a function that declines with age but shows significant inter-individual differences. The purpose of the second article (Chapter III) was to investigate the relationship between education, a well-established reserve proxy, and the regional volume of gray matter, as well as between education and brain activation during a working memory task in cognitively healthy elderly participants. Results indicate that higher years of education are associated with lower age-related loss of volume in the frontal and parietal areas, as well as greater age-related activation in some prefrontal regions that are part of the working memory network. The third study (Chapter IV) sought to examine whether functional education-related brain differences are compatible with neuronal efficiency and/or flexibility mechanisms. It further aimed to examine the "protective" effect of these functional differences on working memory performance. The results suggest that the two proposed mechanisms would be associated with a better preservation of working memory in the face of the effects of age, but that their respective involvement would depend on the level of the task requirement. Finally, the objective of the fourth study (Chapter V) was to first test the relationship between engagement in a stimulating lifestyle and white matter integrity maintaining. Then, the study aimed to examine whether greater white matter integrity decreased the impact of age on working memory. The results of the study suggest that a more stimulating lifestyle would be associated with a lesser age-related white matter lesions volume, and that this smaller white matter lesions volume would in turn be associated with better working memory performance.