Les défis démographiques actuels impliquant le vieillissement de la population en raison de l'allongement de l'espérance de vie posent le besoin d'explorer plus tôt dans la vie les maladies qui entraînent un handicap, une fonctionnalité et une perte d'autonomie chez les personnes âgées. Les événements cardiovasculaires continuent d'être la principale cause de décès dans le monde et l'hypertension artérielle est le plus grand facteur de risque modifiable pour leur développement. De plus, d'un point de vue vasculaire, la rigidité artérielle est un élément clé pour catalyser les effets de l'hypertension artérielle en dommages aux organes cibles. Bien qu'il existe une littérature considérable suggérant que l'hypertension et la rigidité artérielle sont associées au développement du déclin cognitif plus tard dans la vie, il y a encore des vides sur la façon dont ces processus s'interconnectent. De plus, des interventions non pharmacologiques comme celles ciblant l'activité physique pourraient aider à atténuer ou à réduire les effets néfastes de l'hypertension artérielle et de la rigidité artérielle sur les organs cibles. Néanmoins, pour que les interventions d'activité physique soient efficaces, nous devons encore comprendre quelles sont les bonnes quantités et l'intensité d’activité physique pour obtenir des bénéfices cognitifs dans certains groupes comme les personnes âgées. Cette thèse explore ces lacunes dans la littérature et propose une feuille de route sur les prochaines étapes pour élargir notre compréhension des interactions entre les maladies cardiovasculaires, la cognition et l'activité physique. Dans une première étude, des charges de pression artérielle diurnes plus élevées étaient associées à de moins bonnes performances cognitives chez les patients hypertendus prenant un traitement antihypertenseur et avec une pression artérielle contrôlée. Cette découverte suggère que les personnes âgées hypertendues, même lorsqu'elles parviennent à un contrôle global de la pression artérielle sous traitement pharmacologique, pourraient toujours avoir des performances inférieures à celles de leurs homologues normotendus à des niveaux plus élevés de pression artérielle diurne. En examinant plus attentivement les variations circadiennes des personnes âgées, une deuxième étude a révélé qu'une différence élevée entre la pression artérielle du matin et celle du soir hypertendues traitées et avec une pression artérielle contôllée était associée à une diminution du débit sanguin cérébral dans la matière grise. De plus, des niveaux de débit sanguin cérébral plus faibles dans la matière grise étaient associés à de meilleures performances de mémoire de travail et épisodique chez les personnes âgées hypertendues contrôlées. Ces résultats suggèrent que chez les hypertendus traités, un niveau plus élevé de pression artérielle le matin par rapport aux heures du soir pourrait être associé à des niveaux plus faibles de débit sanguin cérébral. Une troisième étude, grâce à un suivi longitudinal de 4 ans, a révélé que les femmes et les hommes prenant des antagonistes des récepteurs de l'angiotensine II en monothérapie ou en thérapie combinée obtenaient des scores cognitifs globaux plus élevés que leurs homologues du même âge prenant d'autres types d'antihypertenseurs. De plus, les femmes prenant 2 ou 3 antihypertenseurs avaient les scores cognitifs globaux les plus élevés tandis que les hommes prenant plus de 2 antihypertenseurs avaient les plus bas. Cela a démontré que différentes approches interventionnelles sont nécessaires lorsque l'on considère l'interaction entre les médicaments antihypertenseurs et la cognition chez les hommes et les femmes. Enfin, une quatrième étude a révélé que l'âge et la rigidité artérielle modèrent l'interaction entre l'activité physique et la cognition globale dans un groupe de personnes âgées en bonne santé. Un temps plus élevé consacré à l'activité physique a eu un impact positif sur la cognition globale chez les personnes âgées plus jeunes (< 68,5 ans) avec une rigidité artérielle élevée (vitesse de l'onde de pouls carotide-fémorale > 8,5 m/s) ou chez les personnes âgées (> 68,5 ans) avec une faible rigidité artérielle (vitesse de l'onde de pouls carotide-fémorale < 8,5 m/s), mais pas chez les personnes âgées présentant une rigidité artérielle élevée. Cela suggère que le bénéfice cognitif des interventions d'activité physique pourrait avoir un plafond englobé par des comorbidités additives où d'autres interventions comme pharmacologiques sont nécessaires. / Current demographic challenges involving population aging due to longer life expectancy pose the need to further explore diseases that lead to older life disability, functionality, and loss of autonomy. Cardiovascular events continue to be the leading cause of death worldwide, and arterial hypertension is the largest modifiable risk factor for their development. Furthermore, from a vascular perspective, arterial stiffness is a key element in catalyzing the effects of arterial hypertension into end-organ damage. While there is considerable literature suggesting that arterial hypertension and arterial stiffness are key links in the development of cognitive decline in later life, there are still voids on how these processes interconnect. Moreover, non-pharmacological interventions like those targeting physical activity could help attenuate or reduce the harmful effects of arterial hypertension and arterial stiffness. Nevertheless, for physical activity interventions to be effective we still need to understand what is the right amount and intensity in specific groups like older adults. This thesis explores these gaps in the literature and proposes a roadmap on what are the next steps to expand our comprehension of the interactions between cardiovascular diseases, cognition, and physical activity. In a first study, higher daytime blood pressure loads were associated with poorer cognitive performances in hypertensive patients taking antihypertensive treatment and with controlled blood pressure. This finding suggests that hypertensive older adults even when achieving overall blood pressure control under pharmacological treatment, could still have lower performances than their normotensive counterparts at higher levels of daytime blood pressure. Further examining treated hypertensives, a second study, found that a higher morning-evening difference in blood pressure was associated with lower cerebral blood flow in gray matter. Moreover, lower cerebral blood flow levels in gray matter were associated with better performances in working and episodic memory in controlled hypertensive older adults. These findings suggest that in treated hypertensives, a higher level of blood pressure in the morning as compared to evening hours is associated with lower levels of cerebral blood flow. A third study, through a 4-year longitudinal follow-up, found that women and men taking angiotensin II receptor blockers in monotherapy or combination therapy achieved higher global cognition scores than their age-matched counterparts taking other types of antihypertensives. Moreover, women taking 2 or 3 antihypertensives had the highest global cognition scores while men taking more than 2 antihypertensives had the lowest. This demonstrated that different interventional approaches are necessary when considering the interaction between antihypertensive medications and cognition in men and women. Finally, a fourth study, found that age and arterial stiffness moderate the interaction between physical activity and global cognition in a group of healthy older adults. Higher time devoted to physical activity had a positive impact on global cognition in younger elderly adults (< 68.5 years) with high arterial stiffness (carotid-femoral Pulse Wave Velocity >8.5 m/s) or in elderly adults (>68.5 years) with low arterial stiffness (carotid-femoral Pulse Wave Velocity <8.5 m/s), but not in elderly adults with high arterial stiffness. This suggests that the cognitive benefit from physical activity interventions might have a ceiling encompassed by additive comorbidities where other interventions like pharmacological are necessary.

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Contexte : Le diabète de type 1 et de type 2 apporte un fardeau considérable sur la santé et la qualité de vie de l’enfant, étant associé à des complications microvasculaires et cardiovasculaires et à une mortalité précoce à l’âge adulte. Il est essentiel de prévenir le diabète et les complications associées chez les enfants à risque. Néanmoins, on détient encore peu de connaissances sur comment le diabète de type 2 se développe ainsi que sur la présence de maladie cardiovasculaire chez les jeunes avec diabète de type 1. De plus, en comprenant mieux le rôle des habitudes de vie, comme l’activité physique et les comportements sédentaires sur le développement du diabète de type 2 et de la maladie cardiovasculaire dans le diabète de type 1, nous pourrons identifier des nouvelles stratégies préventives chez les enfants à risque. Objectifs : 1) Investiguer l’histoire naturelle du diabète de type 2 de l’enfance jusqu’à la fin de l’adolescence et identifier les déterminants sociodémographiques, biologiques et reliés aux habitudes de vie durant l’enfance qui sont associés au développement du diabète de type 2. 2) Estimer l’effet de l’activité physique et les comportements sédentaires sur la sensibilité à l’insuline, la sécrétion d’insuline et la glycémie de l’enfance à la fin de l’adolescence. 3) Comparer des marqueurs de maladie cardiovasculaire précoce en rapport à la structure et fonction vasculaire et du myocarde entre des adolescents avec diabète de type 1 et des adolescents sans diabète. 4) Évaluer l’association entre l’activité physique, les comportements sédentaires et les marqueurs de maladie cardiovasculaire précoce chez les adolescents avec diabète de type 1 et les adolescents sans diabète. Méthodes : Les données des visites aux âges de 8-10, 10-12 et 15-17 ans de 630 enfants québécois avec histoire parentale d’obésité de la cohorte QUALITY ont été utilisées pour répondre aux 2 premiers objectifs. À chaque cycle d’évaluation, les enfants faisaient un test d’hyperglycémie orale provoquée avec prélèvements à 0, 30, 60, 90 et 120 minutes, à partir duquel les niveaux de glucose et d’insuline ont été mesurés. Les données transversales de l’étude CARDEA incluant 100 adolescents avec diabète de type 1 et 97 adolescents sans diabète âgés entre 14 et 18 ans ont été utilisées pour répondre aux objectifs 3 et 4. La rigidité artérielle a été mesurée avec le test de la vitesse d’onde de pouls et la fonction endothéliale par le test de dilatation médié par le flux sanguin de l’artère brachiale. La structure et fonction du myocarde était évaluée par imagerie par résonance magnétique. Dans les études QUALITY et CARDEA, l’activité physique et le temps sédentaire ont été mesuré avec le port d’accéléromètre pendant sept jours. Aussi dans les deux études, la diète était mesurée par rappels alimentaires de 24 heures, le temps d’écran et les facteurs sociodémographiques par questionnaire et le pourcentage de masse adipeuse par dual energy x-ray absorptiometry. Pour l’objectif 1, nous avons utilisé des modèles généralisés additifs à effets mixtes pour modéliser les variations de sensibilité et sécrétion d’insuline durant l’enfance et l’adolescence et une analyse par moyennage de modèle pour identifier les déterminants à l’enfance. Des modèles structuraux marginaux longitudinaux ont été utilisés pour répondre à l’objectif 2. Pour les objectifs 3 et 4, nous avons estimé des modèles de régression linéaire multivariable et les analyses pour l’objectif 4 ont été stratifiées selon le statut de diabète. Résultats : Nous avons observé que 21% des enfants avec histoire parentale d’obésité développent une dysglycémie (basé sur les critères de prédiabète ou diabète de type 2 pour la glycémie) persistante durant l’enfance et l’adolescence. De plus, la glycémie à jeun et 2-h étaient les deux seuls déterminants à l’enfance associés au risque de dysglycémie à l’adolescence. Néanmoins, nous avons observé qu’un niveau d’activité physique plus élevé, moins de temps sédentaire total et moins de temps d’écran améliorait la sensibilité à l’insuline et diminuait les besoins en sécrétion d’insuline durant l’enfance et l’adolescence. De plus, nous avons constaté que les adolescents avec diabète de type 1 avaient une moins bonne fonction endothéliale et une masse du ventricule gauche plus petite que les adolescents sans diabète. Enfin, l’activité physique est associée positivement à la masse du ventricule gauche chez les adolescents sans diabète. Le temps sédentaire est associé à une moins bonne fonction endothéliale, ainsi qu’à une masse du ventricule gauche et une épaisseur du mur du ventricule gauche plus petites chez les jeunes sans diabète seulement. Conclusion : Plusieurs enfants avec histoire parentale d’obésité développent un prédiabète. L’activité physique et les comportements sédentaires durant l’enfance et l’adolescence constituent des cibles pertinentes pour la prévention du diabète de type 2 chez le jeune via leur action sur la sensibilité et la sécrétion d’insuline. Une dysfonction endothéliale et des différences dans la structure du myocarde sont perceptibles dès l’adolescence chez les jeunes avec diabète de type 1. Davantage d’activité physique et moins de comportements sédentaires pourraient ralentir l’apparition des premiers signes de maladie cardiovasculaire à l’adolescence, mais leur contribution reste à être confirmée. / Background: Type 1 and type 2 diabetes represent a considerable burden on children's health and quality of life, being associated with microvascular and cardiovascular complications and early mortality in adulthood. Focusing on the prevention of diabetes and associated complications in children at risk is essential. Nevertheless, little is known about how type 2 diabetes develops in children and on the presence of early cardiovascular disease in youth with type 1 diabetes. Furthermore, by better understanding the role of lifestyle factors, such as physical activity and sedentary behaviors, on the development of type 2 diabetes and cardiovascular disease in type 1 diabetes, we will be able to identify new preventive strategies in children at risk. Objectives: 1) Investigate the natural history of type 2 diabetes from childhood to late adolescence and identify the sociodemographic, biological and lifestyle determinants in childhood associated with the development of type 2 diabetes. 2) Estimate the effect of physical activity and sedentary behaviors on insulin sensitivity, insulin secretion, and blood glucose levels from childhood to late adolescence. 3) Compare markers of early cardiovascular disease pertaining to vascular and myocardial structure and function between adolescents with type 1 diabetes and adolescents without diabetes. 4) Examine the association between physical activity, sedentary behaviors and markers of early cardiovascular disease in adolescents with type 1 diabetes and adolescents without diabetes. Methods: To address the first 2 objectives, data from ages 8-10, 10-12, and 15-17 years follow-up visits from the QUALITY cohort of 630 Quebec children with a parental history of obesity were used. At each research visit, children underwent an oral glucose tolerance test with samples taken at 0, 30, 60, 90 and 120 minutes, from which glucose and insulin levels were measured. For objectives 3 and 4, data stem from the cross-sectional CARDEA study of 100 adolescents with type 1 diabetes and 97 adolescents without diabetes aged 14 to 18 years. Arterial stiffness was measured with the pulse wave velocity test and endothelial function by the brachial artery flow-mediated dilatation test. Myocardial structure was assessed by cardiac magnetic resonance imaging. In both QUALITY and CARDEA studies, physical activity and sedentary time were measured with accelerometry over 7 days. Also in both studies, diet was measured by 24-hour dietary recalls, screen time and sociodemographic factors by questionnaire, and by dual energy x-ray absorptiometry. For Objective 1, we used additive generalized mixed models to study variations in insulin sensitivity and insulin secretion from childhood to late adolescence, and model averaging analysis to identify determinants in childhood. Longitudinal marginal structural models were used to address objective 2. For objectives 3 and 4, we estimated multivariable linear regression models, stratified by diabetes status for objective 4. Results: We found that among children with a parental history of obesity, 21% developed persistent dysglycemia (based on glycemia cut-points for prediabetes or type 2 diabetes) during childhood and adolescence, and that fasting and 2-h glycemia were the only two childhood determinants associated with risk of dysglycemia in adolescence. Nevertheless, we observed that higher levels of physical activity, less sedentary time (accelerometer-measured), and less screen time improved insulin sensitivity and decreased insulin secretion requirements during childhood and adolescence. In addition, we found that adolescents with type 1 diabetes had worse endothelial function and smaller left ventricular mass than adolescents without diabetes. Finally, physical activity was positively associated with left ventricular mass in adolescents without diabetes. Sedentary time was associated with poorer endothelial function and smaller left ventricular mass and left ventricular wall thickness in youth without diabetes only. Conclusions: Many children with a parental history of obesity develop prediabetes. Physical activity and sedentary behaviors during childhood and adolescence are relevant targets for the prevention of type 2 diabetes in youth through their action on insulin sensitivity and secretion. Endothelial dysfunction and differences in myocardial structure are noticeable as early as adolescence in young people with type 1 diabetes. More physical activity and less sedentary behavior could slow the onset of cardiovascular disease in adolescence, but their contribution remains to be confirmed.