Major Depressive Disorder (MDD) is exceedingly prevalent and considered to be one of the leading cause of disability worldwide. Depression is also a heterogeneous disorder characterized by complex diagnotic approaches with a lack of diagnostic biomarker, an inconsistent response to treatment, no established mechanism, and affecting multiple physiological systems such as endocrine, immunological and cardiovasular as well. <p><p>The growing impact of the analysis of complex signals on biology and medicine is fundamentally changing our view of living organisms, physiological systems, and disease processes. In this endeavour, the basic challenge is to reveal how the coordinated, dynamical behavior of cells and tissues at the macroscopic level, emerges from the vast number of random molecular interactions at the microscopic level. In this way, the fundamental questions could be: (i) how physiological systems function as a whole, (ii) how they transduce and process dynamical information, (iii) how they respond to external stimuli, and mostly (iv), how they change during a pathological processus.<p><p>These challenges are of interest from a number of perspectives including basic modeling of physiology and practical bedside approaches to medical and risk stratification. <p><p>The general purpose of this thesis, therefore, is to study physiological time series to provide a new understanding of sleep dynamics in health, specifically as they apply to the pathological condition of MDD. More precisely: (1) to quantitatively characterize the complex, nonlinear behaviour of cardiovascular (ECG) and electroencephalographic (EEG) time series during sleep, in health and in MDD. This project will test the hypotheses that both the sleep EEG and ECG detects reorganization in the system dynamics in patient suffering from depression. (2) To develop new diagnostic and prognostic tests for MDD, by detecting and extracting “hidden information” in the ECG and EEG datasets.<p><p>Three different methods are introduced in this thesis for the analysis of dynamical systems. The first one, detrended fluctuation analysis, can reveal the presence of long-term correlations ("memory" in the physiological system) even when embedded in non-stationary time series. Graph theoretical measures were then applied to test whether disrupting an optimal pattern ["small-world network"] of functional brain connectivity underlies depression. Finally, multiscale entropy method, which is aimed at quantifying the complexity of the systems' output resulting from the presence of irregular structures on multiple scales, was applied on the ECG signal.<p><p>The results indicate that healthy physiologic systems, measured through the EEG and the ECG signals, are the most complex. According to the decomplexification theory, the depressive disease model exhibits a loss of system complexity, with potential important applications in the development and testing of basic physiologic models, of new diagnostic and prognostic tools in psychiatry, and of clinical risk stratification. / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les troubles du sommeil et la dépression ont une interaction fonctionnelle et constituent un enjeu majeur de santé publique. La lumière influence la physiologie, le comportement, en particulier la locomotion, le sommeil et l’humeur, via des effets, circadiens (entrainement de l’horloge) et directs,non-circadiens. L’objectif de ce travail a été de caractériser les effets directs, non circadiens de la lumière sur les comportements, et d’évaluer le rôle des différents photorécepteurs impliqués. Des souris « melanopsin knockout » ont été exposées à différents niveaux de luminance (<10 lux, 150 lux,600 lux) sans changer la phase du rythme circadien. Nos résultats montrent que l’intensité lumineuse influence l’humeur, le sommeil, et la locomotion et qu’à <10 lux, il existe une altération de l’humeur et de l’homéostasie du sommeil. Ces effets sont principalement mélanopsine dépendants. Si elles sont confirmées chez l’homme, ces observations seront pertinentes pour optimiser les indications de la luminothérapie et l’utilisation de la lumière dans notre société. / Sleep regulations and mood disorders exert strong functional interactions, representing a major public health challenge. Light greatly influences physiology and behavior, including regulation of locomotion,sleep and mood. These non-visual effects are either, indirect through the phase shifting of circadian rhythms or direct. Our goal was to characterize the direct, non-circadian effects of light on behaviorand to assess the contribution of the different photoreceptors involved. To achieve this, melanopsin knockout mice were exposed to different luminance (<10 lux, 150 lux, 600 lux) without changing the phase of circadian rhythm. Our results indicate that light influences mood, locomotion and sleep, with< 10 lux leading to mood and sleep homeostasis alteration. These effects are primarily mediated by melanopsin-based phototransduction. If confirmed in humans, our observations will have applications for the clinical use of light as well as for societal lighting conditions.

Les altérations du cycle veille/sommeil sont fréquentes dans le milieu militaire. Elles induisent une dégradation des performances, et peuvent potentiellement causer des conséquences sur l’état de santé à long terme des personnels. Ce travail de thèse a pour objectif d’évaluer deux contre-mesures, l’effet de 6 nuits d’extension de sommeil d’une part et les effets de 8 semaines d’entrainement physique d’autre part sur la performance cognitive (attention soutenue, inhibition, mémoire de travail), la pression de sommeil, les réponses endocriniennes et inflammatoires, et la fonction neuromusculaire au cours d’une privation totale de sommeil et de la récupération subséquente. Les résultats principaux mettent en évidence que six nuits d’extension de sommeil ont pour effet de limiter (i) la dégradation de la performance cognitive (attention soutenue et mémoire de travail) et physique, (ii) l’apparition de micro-sommeils observées au cours d’une période de privation totale de sommeil. L’extension de sommeil a également induit une diminution des concentrations circulantes de prolactine et une augmentation des concentrations circulantes d’IGF-1. Les résultats ont également montré que 8 semaines d’entrainement physique permettent de limiter la dégradation de la performance psychomotrice (i.e. conduite simulée) induite par la privation totale de sommeil sans modifications significatives des réponses endocriniennes. Ainsi, ces types de stratégies préventives permettraient de limiter les dégradations de la performance et pourraient être combinées à des contre-mesures nutritionnelles et/ou pharmacologiques / The alterations of sleep/wake cycle are frequent in military area. They induce performance degradation and can potentially induced some consequences on health status in the long-term among military personnel. The aim of this thesis work is to assess two countermeasures, the effects of six nights of sleep extension and the effects of 8 weeks of physical training on cognitive performance (sustained attention, inhibition, working memory), sleep pressure, hormonal and inflammatory responses and neuromuscular function during total sleep deprivation and the subsequent period. The main results are that 6 nights of sleep extension limit (i) degradation of cognitive performance (sustained attention and working memory) and physical performance, (ii) involuntary micro-sleeps during total sleep deprivation period. Likewise, the sleep extension induces a decrease of circulating prolactin concentration and an increase of circulating IGF-1 concentration. Results have shown that 8 weeks of physical training limit the degradation of psychomotor performance (i.e. simulated driving) induced by total sleep deprivation without changes in hormonal responses. Thus these kinds of preventives strategies would limit the performance degradation and could be combined with nutritional and/or pharmacological countermeasures

Le sommeil est un état de vigilance présent dans la plupart des espèces animales et impliqué dans de nombreuses fonctions. Le sommeil paradoxal (SP), un des deux stades principaux de sommeil serait étroitement associé à la régulation des émotions. Cette régulation pourrait faciliter la consolidation de la mémoire émotionnelle, et paradoxalement diminuer le tonus émotionnel associé à cette mémoire. Nous proposons que l'hypothèse selon laquelle les premières heures de SP post-apprentissage soient importantes pour la consolidation à très long terme de la mémoire de peur. Pour cela, nous avons effectué un conditionnement de peur au contexte chez la souris suivi de 6h de privation spécifique de SP, et testé la mémoire récente (24 heures) et ancienne (30 jours) des animaux. Notre analyse du comportement révèle une altération spécifique des performances mnésiques des animaux privés de SP lors du rappel de la mémoire ancienne, pointant pour la première fois un rôle du SP post-apprentissage dans la consolidation à très long terme de la mémoire.Nous avons réalisé chez ces animaux une étude immunohistochimique visant à évaluer l'activité des populations neuronales de différentes aires corticales et sous-corticales lors du rappel. Pour cela, nous avons analysé l'expression du gène d'expression précoce zif268. Nos résultats révèlent une importance majeure du SP post-apprentissage dans la mise en place du processus de réorganisation systémique observé lors de la consolidation à très long terme.Nous avons ainsi montré que les premières heures de SP post-apprentissage peuvent être cruciales dans la régulation à très long terme d'une mémoire de la peur. Nous avons également montré que cette fonction du SP passerait par une initialisation précoce de la réorganisation à long terme des réseaux mnésiques, et notamment par une diminution homéostatique de l'activité dans les régions cérébrales impliquées dans l'expression des émotions / Sleep is a vigilance state observed in most of animal species and is involved in many functions. Paradoxical sleep (PS, or Rapid Eye Movement Sleep), an essential sleep state, seems to be closely linked to emotion regulation. It seems that one aspect of this function could be due to the potentiating role of PS in emotional long-term memory, and the paradoxical decrease in the emotional tone associated to the memorized event. We tested the hypothesis that the first hours of post-learning PS could be important for remote long term emotional memory in mice. We performed a contextual fear conditioning followed by 6 hours of PS deprivation, and assessed the memory at recent (24 hours) and remote (30 days) recall. Our behavioral analysis reveals a specific alteration of memory performances when animals were tested at remote delays, revealing for the first time a role of post-learning PS in remote memory consolidation.We then performed immunohistochemistry analysis of neuronal activation during memory recall by assessing the expression of the immediate early gene zif268 in a large number of areas involved in emotional memory processing. Our results reveal a major role of post-learning PS in the regulation of neuronal activity taking place during remote memory consolidation.Thus we show that the first few hours of post-learning PS can be crucial for the regulation remote fear memory. These results suggest that this PS function could be due to the early initialization of remote reorganization of memory networks, acting notably by a homeostatic decrease of neuronal activity in areas involved in the expression of emotions

Introduction : Plusieurs aspects de l’activité sérotonergique, à la fois d’origine centrale et périphérique, subissent des changements notables au cours du vieillissement normal. Ces altérations pourraient prédisposer l’individu âgé à développer des symptômes dépressifs et contribuer à diminuer la qualité du sommeil. La présente étude a été effectuée afin d’examiner si l’effort prolongé modifie la disponibilité du tryptophane (Trp) plasmatique au cerveau et influence la profondeur du sommeil chez l’homme âgé en santé. Méthodes: Dix-neuf hommes (64 ± 3 ans) se sont portés volontaires pour effectuer les 4 tests suivants: [1] absorption bi-photonique à rayons X ou DXA (composition corporelle), [2] consommation d’O[indice inférieur 2] 'peak' et seuils ventilatoires (épreuve cardiorespiratoire maximale), [3] prélèvements sanguins avant, durant et après 60 min d’exercice modéré (glucose, lactate, ammoniac, acides gras libres (FFA), protéines totales, albumine, prolactine, valine, leucine, isoleucine, adiponectine, leptine, Trp-libre et -total; variable calculée : acides aminés ramifiés [(BCAA) = valine + leucine + isoleucine] et [4] électrophysiologie du sommeil (éveil, stade-1, stade-2, stades 3+4 ou sommeil lent profond (SLP), stade 5 ou mouvements oculaires rapides, temps de mouvement, mouvements des jambes durant le sommeil, apnées, hypopnées, et variables dérivées). Cette séquence de 4 tests a été répétée après le programme d’entraînement en endurance. L’entraînement de 16 sem consécutives était supervisé et effectué sur tapis roulant incliné (3x sem[indice supérieur -1], 45 min à ~65-70% V[indice inférieur O2]peak); alors que le test d’effort prolongé a été effectué sur tapis roulant à une intensité modérée (1 h à ~68-69% V[indice inférieur O2peak) où des échantillons sanguins ont été prélevés avant, durant et après l’exercice. Les variations de la prolactinémie et du ratio Trp-libre/BCAA ont servi de proxy de l’activité sérotonergique et du taux de synThèse centrale de la sérotonine, respectivement. Une série de 3 nuits consécutives a été examinée par électrophysiologie du sommeil en laboratoire [polysomnographie (PSG) : électroencéphalographie et électromyographie et électro-oculographie] et l’Index de Qualité du Sommeil de Pittsburgh comme suit : 1) Familiarisation, 2) Essai Inactif, et 3) Essai Exercice; cette série de 3 essais a été répétée après l’intervention de 16 sem. Résultats: Le programme d’entraînement a augmenté la V[indice inférieur O2] au seuil ventilatoire ainsi qu’au seuil de compensation respiratoire, en plus de réduire significativement le poids corporel. D’autre part, l’effort prolongé de 60 min (pré-entraînement) a augmenté de plus de 100% le ratio Trp-libre/BCAA et est demeuré élevé 30 min après l’effort. Ce ratio a montré une association positive significative avec la concentration de FFA circulante. La concentration de prolactine sérique était significativement plus élevée après 1 h d’effort par rapport aux valeurs de repos et était corrélée au ratio Trp-libre/BCAA. Toutefois, la répétition de la session de 1 h d’exercice après 16 sem d’entraînement a révélé une atténuation de la réponse physiologique pour plusieurs variables: ratio Trp-libre/BCAA, prolactine, lactate, ammoniac et acides gras libres. D’autre part, les analyses ont révélé des effets principaux de l’exercice aigu sur l’éveil après endormissement, la latence d’apparition du sommeil et temps d’éveil total nocturne. Par rapport à la ligne de base (Inactif-Non-Entraîné), une proportion significativement plus élevée de SLP a été observée lors de l’essai Exercice-Entraîné, alors qu’il n’y avait pas de différence entre l’essai Inactif-Non-Entraîné vs. Inactif- Entraîné. L’évaluation auto-rapportée du sommeil (30 j) a été insensible à l’effet de l’entraînement en endurance sur le SLP et les autres variables du sommeil. Finalement, une corrélation positive a été trouvée entre la concentration sérique de l’hormone adiponectine et le SLP avant et après 16 semaines d’entraînement en endurance. Conclusion: Ces résultats s’alignent à ceux obtenus lors d’études transversales effectuées chez l’aîné; les résultats montrent que la disponibilité du Trp au cerveau est augmentée durant l’effort sous-maximal prolongé chez l’homme âgé. Les résultats supportent l’hypoThèse qu’une élévation de la synThèse et de l’activité sérotonergique pourrait être impliquée dans la réponse antidépressive de l’exercice d’endurance chez l’homme âgé. Étant donné que l’approvisionnement du cerveau en Trp circulant durant l’exercice a été abaissé après l’entraînement en endurance, les besoins du cerveau en Trp durant l’effort d’endurance pourraient être atténués suite à une diminution d’activité des projections sérotonergiques au niveau central durant l’exercice. De plus, l’exercice a augmenté le SLP durant la nuit de sommeil subséquente, bien que celle-ci n’ait été observée seulement qu’après l’entraînement, renforçant les observations transversales effectuées chez l'aîné. Malgré les gains à la fonction cardiorespiratoire après l’entraînement, un jour inactif a mené à des valeurs de SWS similaires comparativement à celles de la ligne de base. Une association positive a été trouvée, apparemment pour la première fois, entre la profondeur du sommeil et les niveaux circulants d’adiponectine. Cette association a valu à la fois avant et après le programme d’entraînement. Ces résultats fournissent des preuves que non seulement la quantité (durée) du sommeil, mais aussi la qualité (SLP) pourrait influencer les niveaux sanguins d’adiponectine.

Trois états de vigilance, caractérisés par une activité cérébrale spécifique, sont habituellement décrits chez l'Homme: la veille, le sommeil lent et le sommeil paradoxal. Cependant, certaines situations cliniques comme les parasomnies ou l'inertie de sommeil, ainsi que des travaux expérimentaux récents chez l'animal et chez l'homme, suggèrent la possibilité d'états intermédiaires ou transitionnels. L'étude des micro- éveils apparait pertinente pour appréhender les phénomènes de transition entre états de vigilance. Pour caractériser les micro-éveils chez l'Homme, nous avons enregistré l'activité EEG au cours de micro-éveils "spontanés" ou déclenchés par des stimulations nociceptives, en sommeil lent et en sommeil paradoxal, chez 8 patients épileptiques pharmaco-résistants bénéficiant d'un bilan pré-chirurgical invasif stéréo-électro- encéphalographique. Les puissances spectrales dans différentes bandes de fréquence au cours des micro-éveils ont été comparées à celles déterminées sur le signal précèdant le micro-éveil. Le thalamus (pulvinar médian), le cortex sensorimoteur primaire et plusieurs aires corticales associatives ont été étudiés. Nous avons observé 1) une grande reproductibilité intra et interindividuelle des modifications d'activité EEG associées aux micro-éveils dans le thalamus, et qui correspondent à un état intermédiaire entre la veille et le sommeil. 2) une importante hétérogénéité des modes d'activation corticale au cours des micro-éveils, quand bien même l'activation sous- corticale est stéréotypée. Différents facteurs participent à cette variabilité : le cortex considéré, le stade de sommeil au cours duquel le micro-éveil survient, la nature du stimulus à l'origine du micro-éveil, ou encore des phénomènes homéostatiques. 3) que la composition spectrale du signal au cours des micro-éveils dansle cortex était différente de l'état de veille, ce qui situe les micro-éveils hors du spectre des états de vigilance classiquement différenciés et constitue un argument en faveur du fait que la transition entre le sommeil et la veille au niveau cortical ne se fait pas de façon abrupte et binaire. Ainsi, les micro-éveils apparaissent comme des états d'activation cérébrale régulés au moins en partie localement par des mécanismes impliqués dans la gestion d'une double nécessité théoriquement contradictoire : permettre au dormeur de réagir à des stimulations pertinentes, tout en préservant la continuité du sommeil / Wakefulness, non rapid eye movement (NREM) and rapid eye movement (REM) sleep are characterized by specific brain activities. However, recent experimental findings as well as various clinical conditions (parasomnia, sleep inertia) have revealed the presence of transitional states. Brief intrusions of wakefulness into sleep, namely arousals, appear as relevant phenomena to characterize how brain commutes from sleep to wakefulness. Using intra-cerebral recordings in 8 drug-resistant epileptic patients we analyzed electroencephalographic (EEG) activity during spontaneous or nociceptive-induced arousals in NREM and REM sleep. Wavelet spectral analyses were performed to compare EEG signals during arousals, sleep and wakefulness, simultaneously in the thalamus, and primary, associative or high order cortical areas. We observed that: 1) thalamic activity during arousals is stereotyped and its spectral composition corresponds to a state in-between wakefulness and sleep 2) patterns of cortical activity during arousals are heterogeneous, their manifold spectral composition being related to several factors such as sleep stages, cortical areas, arousal modality ("spontaneous" vs nociceptive-induced) and homeostasis; 3) spectral compositions of EEG signals during arousal and wakefulness differ from each other. Thus, stereotyped arousals at the thalamic level seem to be associated with different patterns of cortical arousals due to various regulation factors. These results suggest that human cortex does not shift from sleep to wake in an abrupt binary way. Arousals may be considered more as different states of the brain than as "short awakenings". This phenomenon may reflect the mechanisms involved in the compromise needed to be found between two main contradictory functional necessities, preserving the continuity of sleep and maintaining the possibility to react

Le thalamus, via les neurones glutamatergiques thalamocorticaux (TC), est le dernier relai dans le cheminement des informations de la périphérie vers le cortex. Le réseau intrathalamique repose sur les interactions entre ces neurones TC et des neurones GABAergiques regroupés dans le Noyau Réticulé Thalamique (NRT). Ces deux types de neurones contribuent au traitement des informations issues de la périphérie et à la genèse des activités oscillantes pendant le sommeil. Pendant les phases de sommeil à ondes lentes les neurones TC et NRT émettent de manière périodique et synchrone des bouffées de potentiels d'action à haute fréquence associées à de forts influx de calcium dus à l'activation des canaux calciques de type T. Au cours de ma thèse, j'ai cherché à déterminer si ces activités étaient susceptibles de modifier la force synaptique. En utilisant un protocole d'induction mimant l'excitabilité des neurones thalamiques durant le sommeil à ondes lentes, j'ai mis en évidence une dépression à long terme (LTD) de la synapse GABAergique entre les neurones NRT et TC. J'ai montré que cette LTD était d'origine post-synaptique et nécessitait en synergie 1) l'activation des récepteurs GABAA présents à la synapse, 2) une forte entrée de calcium dans les neurones TC spécifiquement par les canaux calciques de type T, 3) l'activation des récepteurs métabotropiques du glutamate. L'exigence d'une entrée massive de calcium par les canaux calciques de type T suggère que seules les activités thalamocorticales associées au sommeil à ondes lentes sont susceptibles de déclencher cette LTD. / Thalamocortical (TC) glutamatergic neurons from the thalamus are the last relay in the flow of information from the periphery to the cortex. Intrathalamic network is based on the interactions between these TC neurons and the GABAergic neurons located in the Thalamic Reticularis Nucleus (TRN). These two types of neurons contribute to the processing of information arising from the periphery and to the generation of oscillatory activities during sleep. During slow-waves-sleep, NRT and TC neurons discharge rhythmically and synchronously high frequency bursts of action potentials associated with calcium influx occurring through T-type calcium channels. During my thesis, I sought to determine whether these activities were capable of changing synaptic strength. Using an induction protocol mimicking the excitability of thalamic neurons during slow-wave sleep, I highlighted a long-term depression (LTD) of the synapse between NRT GABAergic neurons and TC neurons. I showed that LTD induction had a postsynaptic origin and required synergistically 1) the synaptic activation of GABAA receptors, 2) a high calcium entry in TC neurons specifically through T-type calcium channels 3) the activation of metabotropic glutamate receptors. The requirement of calcium influx through the T-type calcium channels suggests that only thalamocortical activities associated with slow wave sleep may trigger this LTD.

Contrairement à l'opinion populaire l'oubli pourrait être utile: il permettrai le filtrage des informations non-essentielles. Le travail de cette thèse vise à déterminer les bases biologiques de cet oubli adaptatif, en particulier dans le contexte de la mémoire de travail (MT). Nous avons adopté une approche comparative grâce à l'entrainement de rats dans un trois taches comportementales dans un labyrinthe radial visant à tester trois processus cognitifs distincts: la mémoire à long terme, la MT et le traitement des interférences proactive (IP). Nous avons montré que l'information supposée être stockée en MT pouvait perdurer plus longtemps que nécessaire et interférer, plus tard, avec le stockage de nouvelles informations. L'oubli des premiers essais est donc nécessaire pour éviter les IP. Pour comprendre les bases biologiques de cet oubli, nous avons utilisé trois approches. Nous avons effectué une étude immunohistochimique visant à comprendre dans quelle région du cerveau le traitement des IP se produit. Cette étude a montré que ce traitement requiert l'inactivation du gyrus denté de l'hippocampe. Nous avons ensuite effectué une analyse en western-blot pour identifier les processus moléculaires à la base de cette inhibition. Cette étude montre que, dans l'hippocampe, différents processus de plasticité synaptique pourraient se produire pendant le traitement des IP. La troisième approche, vise à comprendre à quel moment ce traitement se produit. Cette étude montre un rôle du sommeil lent dans le traitement des IP. Ces travaux nous aident donc à identifier les mécanismes responsables de l'oubli utile d'informations et donc à mieux comprendre comment le cerveau gère les IP / Contrary to popular opinion forgetting can be useful: it will allow the filtering of non-essential information. The work of this thesis is to determine the biological basis of such adaptive forgetting, especially in the context of working memory (WM). We have adopted a comparative approach through the training of rats in a three behavioral tasks in a radial maze designed to test three distinct cognitive processes: the long-term memory, WM and treatment of proactive interference (PI). We have shown that information supposed to be stored in WM could last longer than necessary and interfere later with the storage of new information. Forgetting the first tests is therefore necessary to avoid PI. To understand the biological basis for this forgetting, we used three methodological approaches. We performed an immunohistochemical study aiming to understand what the brain region underlies the PI processing. This study showed that this processing requires inactivation of the dentate gyrus of the hippocampus. We then performed Western blot analysis in order to identify the molecular processes underlying this inhibition. This study shows that, in the hippocampus, different synaptic plasticity processes may occur during treatment of PI. The third approach is to understand when this processing occurs. This study shows a slow sleep role in the treatment of PI

L'objectif était de développer un outil individuel de management de la fatigue. Cet outil, dénommé Scextan®, a été conçu sous la forme d'une application informatique. Pour cela, plusieurs étapes de développement et de validation ont été franchies. Dans un premier temps, nous avons choisi d'observer le sommeil des navigateurs à la voile en solitaire qui doivent gérer une forte privation de sommeil. Les résultats ont montré que ces marins sont soumis aux mêmes principes de régulation de sommeil que l'adulte sain. Nous avons retenu ces sujets comme population expérimentale. Dans un deuxième temps, nous avons validé le logiciel Scextan® pour la mesure du rythme veille-sommeil qui s'est révélée plus précise qu'avec un agenda de sommeil manuscrit. Puis, nous avons évalué la pertinence de l'implémentation d'un modèle de prédiction mathématique de performances dans Scextan®. Chez des marins en course, le modèle a su prédire 70% de la variance des mesures. Dans un dernier temps, Scextan® a été proposé aux skippers de la course transatlantique "Route du Rhum". Seul le vainqueur de la course a utilisé de façon quasi systématique le logiciel Scextan® pour gérer son état de forme. L'agenda de Sommeil Interactif Scextan® est toujours en cours de développement, mais a déjà démontré qu'il pouvait être un outil de recherche à part entière, et qu'il tendrait rapidement à devenir un outil pédagogique. / The goal of the thesis was to develop an individual fatigue management tool called Scextan® and designed as a software application. The development of this system involved several research and validation steps. We first describe sleep patterns of single-handed sailors, who have to manage severe sleep deprivation. Results suggested that single-handed sailors are subject to the same principles of sleep regulation as healthy adults and we choose these subjects as our mains test population. In a second step, we developed and validated the Scextan® software application. Results revealed that Scextan® is more accurate than a paper-based sleep diary. The third study was to measure fatigue in single-handed ocean race and compare the results with a mathematical prediction model of performances, which was able to predict 67% of the measured fatigue. Lastly, skippers of the 2010 "Route du Rhum" single-handed transatlantic race were offered use of Scextan®. The race winner was the only sailor to use it intensively to manage and rationallyanticipate his state of alertness. Although Scextan® is still being improved, it has already proved itself to be a valuable research tool and is on the way to becoming an individual management tool.

Le chémoréflexe périphérique est une des boucles réflexe contrôlant le système nerveux autonome et, de ce fait, impliquée dans le contrôle des variables respiratoires et hémodynamiques. Le système nerveux autonome présente deux parties :le système nerveux parasympathique et orthosympathique. L’activation du système nerveux orthosympathique entraine une élévation de la pression artérielle, une accélération du rythme cardiaque ainsi qu’une vasoconstriction des vaisseaux périphériques. Les chémorécepteurs périphériques détectent notamment des changements de la pression partielle en oxygène dans le sang mais sont également sensibles à de nombreuses drogues en raison de leur richesse en récepteurs. Les chémorécepteurs jouent un rôle dans la régulation de la ventilation à l’effort mais leur implication exacte reste obscure à ce jour. C’est pourquoi nous avons étudié l’implication de la boucle chémoréflexe périphérique dans la régulation de la ventilation à l’effort chez le sujet sain, en modulant sa sensibilité par l’administration de dopamine (diminution de la sensibilité des chémorécepteurs) et de digoxine (augmentation de la sensibilité des chémorécepteurs). En outre, une dysfonction du système nerveux orthosympathique et de la boucle chémoréflexe périphérique a été documentée dans de nombreuses affections dont le syndrome d’apnée du sommeil. Les patients apnéiques du sommeil présentent une sensibilité accrue des chémorécepteurs périphériques et un taux plasmatique élevé d’ET. Nous avons tenté d’éclaircir le lien entre les deux. Les principales observations qui ressortent de nos études sont :1. Une réduction ou augmentation de la sensibilité des chémorécepteurs périphériques entraine respectivement une diminution ou une augmentation de la réponse ventilatoire à l’effort sans altérer les capacités aérobies chez le sujet sain. 2. La contribution des chémorécepteurs périphériques dans le contrôle de la réponse ventilatoire à l’effort reste modeste. 3. L’endothéline contribue à l’élévation de la PAS en réponse à l’hypoxie aiguë chez des patients présentant un syndrome d’apnée du sommeil sévère. Ceci n’est pas dû à une moindre activation chémoréflexe par le bosentan. L’endothéline ne semble par conséquent pas participer au contrôle chémoréflexe chez les patients ayant un SASO. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished