"Thèse en cotutelle. Université Laval, Québec, Canada et Université Claude Bernard Lyon 1, Villeurbanne, France" / L’hypertension artérielle (HTA) est un problème de santé publique majeur, au centre de nombreuses pathologies. En étudiant la prévalence de l’HTA, nous nous sommes intéressés à deux points en particulier que nous abordons dans ce manuscrit de thèse. Le premier est l’existence d’une relation bidirectionnelle entre l’HTA et le syndrome de l’apnée du sommeil (SAS), maladie encore sous-diagnostiquée de nos jours. Le second concerne le fait que les hommes sont plus touchés par ces deux pathologies que les femmes, mais que cette tendance s’inverse au moment de la ménopause, suggérant un rôle protecteur des hormones ovariennes. Les mécanismes sous-jacents de la mise en place de l’HTA sont connus dans différentes maladies associées comme l’athérosclérose, l’obésité, le diabète, mais doivent encore être étudiés dans le SAS chez la femme ménopausée. Le travail de cette thèse vise à comprendre les mécanismes à l’origine de l’HTA chez les femmes ménopausées atteintes du SAS. Pour cela, nous avons utilisé un modèle animal d’hypoxie intermittente (HIC; 21%-10% O2 ; 10cycles/h ; 8h/jour). Ce modèle simule le profil physiopathologique observé chez les patients apnéiques, en particulier avec le développement de l’HTA. La particularité de nos travaux de recherche est l’utilisation de rates ovariectomisées (OVX), permettant ainsi de mimer la ménopause, contrairement à de nombreux modèles d’HIC qui utilisent les rats mâles. Par ailleurs, nous nous sommes aussi intéressés au rôle de l’estradiol (E2) dans le développement de l’HTA et sur les mécanismes sous-jacents induits par l’HIC. Nos principales conclusions sont que l’HIC engendre une élévation de la pression artérielle et de la concentration en endothéline-1 (un vasoconstricteur), mais que ceci est réversible avec le traitement à l'E2. Au niveau de l'aorte, l'OVX engendre une augmentation du stress oxydatif, mais, de nouveau, la supplémentation en E2 renverse cet effet. Les mécanismes de réponse à l'E2 sont différents selon le protocole suivi par l’animal ; après l’HIC, l’E2 réduit l'activité des enzymes pro-oxydantes alors qu’en condition de normoxie (21% O2), l’E2 augmente l'activité des enzymes anti-oxydantes. Au niveau des poumons, l’HIC augmente le stress oxydatif mais l’OVX a un effet chez les animaux en normoxie uniquement. Les effets de l'E2 sur le stress oxydatif sont tissu-dépendants. Le traitement à l'E2 permet de pallier les dysfonctions vasculaires induites par l’HIC et pourrait avoir une pertinence clinique dans le traitement du SAS chez la femme ménopausée. / Arterial hypertension is a major public health problem, which is at the heart of many diseases. In studying the prevalence of hypertension, we focused in two specific points that we address in this thesis manuscript. The first one is the existence of bidirectional relationship between hypertension and sleep apnea syndrome (SAS), a disease that is still underdiagnosed today. The second is that men are more affected by these two conditions than women, but this trend reverses at the time of menopause, suggesting a protective role of ovarian hormones. The underlying mechanisms of the establishment of hypertension have been studied in various associated diseases (atherosclerosis, obesity, diabetes), but have yet to be studied in SAS in menopausal women. This work aims to understand the mechanisms underlying high blood pressure in postmenopausal women with SAS. For this, we used an animal model of intermittent hypoxia (IH, 21% -10% O2, 10cycles/h, 8h/day). This model presents the same pathophysiological profile observed in apneic patients, in particular with the development of arterial hypertension. The unusual feature of our study is the use of ovariectomized (OVX) female rats, thus allowing to mimic the menopause, contrary to many models of IH which use the male rats. In addition, we have also investigated the role of estradiol (E2) in the development of hypertension and on the underlying mechanisms induced by IH. Our main conclusions are that although IH causes elevation of blood pressure and endothelin- 1 concentration (a vasoconstrictor), it is reversible with E2 treatment. In aorta, OVX generates an increase of oxidative stress, but, again, the supplementation in E2 reverses this effect. The mechanisms of response to E2 are different according to the protocol followed by the animal; after IH, E2 reduces the activity of pro-oxidant enzymes whereas in normoxia condition (21% O2), E2 increases the activity of antioxidant enzymes. In the lungs, IH increases oxidative stress, but OVX has an effect only in female rats exposed to normoxia. The effects of E2 on oxidative stress are tissue-dependent. E2 treatment prevents IH-induced vascular dysfunction and may be clinically relevant in the treatment of SAS in postmenopausal women.

L’objet du présent mémoire consiste à évaluer l ’effet du traitement comportemental-cognitif (ICC) de l’insomnie sur la microstructure du sommeil. Un groupe de participants souffrant d ’insomnie chronique et un groupe témoin de bons dormeurs sont d'abord soumis à une évaluation polysomnographique (PSG) effectuée en laboratoire. Les personnes souffrant des 4 premiers cycles de sommeil. Les résultats confirment la présence de perturbations de la microstructure du sommeil chez les participants souffrant d ’insomnie. Ces perturbations se manifestent par une activité plus dense pour les bandes de fréquences delta, thêta, alpha, sigma, bêta et gamma durant le stade 2 et pour les bandes de fréquence delta, thêta, alpha, sigma et bêta durant les stades 3-4. Les résultats suggèrent un effet global du TCC sur la microstructure du sommeil des stades 3-4 mais cet effet ne semble pas se traduire par des changements spécifiques des rythmes évalués. Des écarts entre les bons dormeurs et les personnes souffrant d ’insomnie sont toujours présents après le traitement, mais les différences ne sont pas statistiquement significatives. Les améliorations de la continuité du sommeil sont fortement corrélées avec une augmentation de la densité des rythmes lents et modérément corrélées avec une augmentation de la densité des rythmes thêta, alpha, sigma et bêta. Les résultats suggèrent donc que le TCC peut induire des changements subtils de la microstructure du sommeil et que ces changements sont associés aux améliorations de la continuité du sommeil. / The aim of this paper is to examine the effect o f the cognitive behavioral treatment (CBT) of insomnia on sleep microstracture. A group o f participants with chronic insomnia and a control group of normal sleepers are submitted to polysomnographic (PSG) assessment completed at the sleep laboratory. Participants with insomnia receive a 6-week TBC and return to the sleep laboratory for additional PSG recordings. The sleep microstructure is examined through powerspectral analysis o f the electroencephalogram (EEG) which is computed for stages 2, 3 and 4 ofthe first 4 sleep cycles. Results confirm the presence o f altered sleep microstructure inparticipants suffering from insomnia. These disruptions are evident from increased density fordelta, theta, alpha, sigma, beta and gamma bands during stage 2 and for delta, theta, alpha, sigma and beta bands during slow' wave sleep (SWS). Results suggest a global effect of CBT on themicrostructure o f SWS but this effect does not translate in specific changes within given rhythms. There are still discrepancies between participants with insomnia and normal sleepers atpost treatment but the differences no longer reach statistical significance. Improvements in sleep continuity parameters are strongly correlated with increased density in slow rhythms and moderately correlated with increased density in theta, alpha, sigma and beta rhythms. Results thus suggest that CBT could induce subtle changes in the SWS microstructure of insomnia sufferers and that such changes are associated with improved sleep continuity.

L’obésité est une problématique majeure de la société moderne. Ses causes et son traitement sont complexes. D’ailleurs, la réponse au traitement diététique varie selon les caractéristiques individuelles. Conjointement aux habitudes alimentaires et à la pratique d’activité physique, les perturbations du sommeil pourraient influencer le poids corporel ainsi que la réponse à un traitement diététique. D'une part, un sommeil raccourci et de piètre qualité semble stimuler la prise alimentaire et ultimement le gain de poids. D’autre part, des troubles respiratoires du sommeil, tels que le syndrome d’apnée obstructive du sommeil (SAOS), pourraient engendrer un profil métabolique moins favorable à la perte de poids. Ce mémoire porte sur l'impact du traitement diététique de l'obésité combiné à un traitement par pression positive administré en continu (PPC) chez des conducteurs professionnels masculins atteints d’obésité avec ou sans SAOS. Les résultats suggèrent que ce traitement combiné a eu un impact positif sur certains marqueurs anthropométriques. Les sujets avec SAOS ont perdu en moyenne 3,58 ± 1,62 kg et 3,61 ± 2,66 cm de tour de taille. Les sujets sans SAOS ont perdu en moyenne 9,95 ± 10,33 kg et 9,50 ± 8,07 cm de tour de taille. Cependant, cette différence observée entre les 2 groupes est moins marquée lorsqu'on compare ces résultats avec ceux d’une cohorte de référence. L’amélioration de certains marqueurs de la qualité de vie était plus marquée chez les individus atteints du SAOS (p<0,05) que chez les individus non atteints, tels que la somnolence diurne et les symptômes diurnes. En conclusion, le traitement diététique de l'obésité, combiné ou non à un traitement par PPC, a eu un impact positif sur le poids corporel et la circonférence de la taille chez les sujets avec ou sans SAOS. De surcroît, le traitement a diminué significativement certains symptômes du SAOS. / Obesity is a major health problem in modern society and its causes and treatments are complex. Moreover, results to dietary treatment varies according to individual characteristics. In addition to some of the traditionally considered determinants of obesity, such as eating habits and physical activity, sleep disturbances have been suggested to impact body weight and response to dietary treatment. On one hand, short sleep duration and poor sleep quality appear to stimulate food intake and ultimately weight gain while it has also been suggested that respiratory sleep disorders, such as obstructive sleep apnea syndrome (OSAS), may lead to a less favorable metabolic profile for weight loss. The objective of this thesis is to examine the impact of dietary treatment combined with continuous positive airway pressure treatment for weight loss in obese male professional drivers with or without OSAS. Results suggest that this combined treatment improved anthropometric markers such as body weight and waist circumference. Participants with OSAS lost an average of 3.58 ± 1.6 kg of bodyweight and 3.61 ± 2.7 cm of waist circumference. Subjects without OSAS lost an average of 9.95 ± 10.3 kg of bodyweight and 9.5 ± 8.1 cm of waist circumference. However, this difference between the two groups was less marked when comparing the results with the reference cohort. Improvements in some quality of life markers such as daytime sleepiness and diurnal symptoms were more pronounced in individuals with OSAS (p<0.05). In conclusion, the dietary treatment of obesity, combined or not with continuous positive airway pressure ventilation, had a positive impact on body weight and waist circumference in obese participants with or without OSAS. In addition, the combined treatment significantly decreased some symptoms of OSAS.

Toute personne tend vers un sommeil de qualité, cette affirmation est tout aussi vraie lorsque la personne se retrouve hospitalisée ou en centre d’hébergement. En fait, il est essentiel de comprendre que les aspects biologiques et physiologiques du sommeil varient avec l’âge et l’état de santé de la personne. Ainsi, dans la situation où le besoin de dormir est perturbé, le personnel infirmier doit tenter d’influencer positivement la satisfaction de ce besoin et de faire en sorte que les effets positifs du sommeil se produisent chez la personne afin de favoriser sa récupération et son retour à la santé. Le but de cette étude pré expérimentale est d’influencer les choix des interventions infirmières en misant sur de meilleures connaissances du besoin de dormir et de leur proposer un choix plus large d’interventions non pharmacologiques suite à une formation concernant le sommeil des aînés hospitalisés et des aînés hébergés en centre d’hébergement. Cette formation vise à aider les infirmières à mieux comprendre les effets des interventions pharmacologiques chez les aînés hospitalisés et hébergés et de leur proposer des interventions non pharmacologiques afin qu’elles puissent offrir des interventions optimales aux aînés. Pour guider cette recherche, un cadre de référence composé du cadre conceptuel de Virginia Henderson et du cadre de « l’approche adaptée à la personne âgée » proposé par le ministère de la Santé et des Services sociaux a été utilisé. À partir d’un échantillon de convenance composé de 59 infirmières et 285 aînés hospitalisés ou en centre d’hébergement, des mesures des connaissances, et des interventions ont été réalisés. Les résultats montrent que les infirmières ont amélioré leurs connaissances quant aux interventions non pharmacologiques, ce qui s’est observé par une baisse de consommation des médicaments pour favoriser le sommeil chez les aînés hospitalisés et en centre d’hébergement. Enfin, les interventions infirmières ont mis en évidence l’impact des soins infirmiers : à la suite de la formation, des effets favorables ont été perceptibles sur la consommation de médicaments pour favoriser la qualité du sommeil en établissement. / Anyone leaning towards sleep quality; this statement is equally applicable to person hospitalized or in home-care center. In fact, it is essential to understand that biological and physiological aspects of sleep vary with age and health of the person. In situations where the need to sleep is disrupted, nurses must attempt to positively influence the satisfaction of this need and ensure that the positive effects of the sleep occurs for the person to promote his recovery and return to health. The goal of this pre-experimental study is to influence the choice of nursing interventions by focusing on better knowledge of the need for sleep and a wider choice of non-pharmacological nursing interventions following a training on sleep for a specific population: hospitalized seniors or in home-care centre. The purpose of this training is to provide optimal nursing interventions for seniors – both hospitalized or in a home-care center – by helping nurses to understand pharmacological interventions effects on elderly and by proposing them non-pharmacological nursing interventions. Two complementary frameworks guide this research: the Virginia Henderson’s conceptual framework and the "Approche adaptée à la personne âgée" framework proposed by the ministère de la Santé et des Services sociaux and adopted by every health organizations. Based on a convenience sample of 59 nurses and 285 seniors, a measurement of knowledge, a measurement of potential means and a measurement of interventions were completed. The results showed that the nurses have improved their knowledge for non-pharmacological interventions, which was reflected by a decrease in medication use to promote sleep among hospitalized and home-care center seniors. Finally, nursing interventions in this research highlighted the impact of nursing care: following the training, positive effects were noticeable about the medication use as a way to promote sleep quality for elders hospitalized and in home-care center.

Le syndrome d'apnée obstructive du sommeil est une condition entraînant de nombreux effets délétères chez les personnes qui en souffrent. Ce syndrome peut toutefois être traité grâce à un dispositif porté sur le visage durant le sommeil qui envoie de l'air dans les voies respiratoires pour les maintenir ouvertes. Ce traitement, appelé pression positive est efficace, mais les niveaux d'adhésion à celui-ci sont souvent faibles en raison de sa nature contraignante et de l'implication qu'il nécessite. De nombreuses études se sont intéressées à l'amélioration du dispositif et aux caractéristiques biomédicales du patients pour améliorer l'adhésion. Bien que les avancées technologiques aient permis une certaine amélioration, il semble que les facteurs biomédicaux ne soient pas suffisants pour régler la problématique liée à la faible adhésion à la pression positive. La présente thèse s'insère dans un mouvement intégratif multidisciplinaire visant à clarifier, définir et évaluer l'importance des facteurs psychosociaux dans les protocoles de traitements de l'apnée obstructive du sommeil par pression positive. Elle propose deux articles, le premier visant à évaluer la pertinence de l'inclusion d'interventions psychosociales dans les suivis auprès des patients souffrant d'apnée du sommeil et étant traités à l'aide de la pression positive et le second, à évaluer la pertinence de s'intéresser aux facteurs psychosociaux en plus des facteurs biomédicaux dans l'étude de l'adhésion au traitement. Le premier article est une revue systématique incluant des études expérimentales et quasi-expérimentales. Il vise à identifier les interventions psychosociales utilisées pour augmenter l'adhésion à la pression positive à évaluer leur efficacité et à documenter les raisons expliquant cette efficacité. Une recherche dans les banques de données PsycINFO, MEDLINE, COCHRANE, EMBASE, CINAHL, et Web of Science a été réalisée. Les études en anglais et en français publiées entre 1980 et janvier 2020 ont été considérées pour inclusion. Quatorze études comportant au total 1923 participants ont été incluses dans la revue. Six études ont testé une intervention motivationnelle, trois essais ont testé une intervention cognitive comportementale et cinq autres ont testé l'un des éléments suivants: relaxation, thérapie d'exposition, coaching téléphonique, bande audio ou intervention adaptée au stade. Treize de ces études ont obtenu un effet positif sur l'adhésion à la pression positive. Plusieurs raisons sont avancées pour expliquer l'effet observé, celles-ci se regroupent en cinq catégories, les raisons reliées au temps, à l'adaptabilité de l'intervention, aux caractéristiques du patient, à la nature de l'intervention et aux caractéristiques et contenu de l'intervention. Toutefois, malgré l'implantation d'interventions psychosociales, les facteurs psychosociaux sont peu mesurés dans les études, ce qui justifie la pertinence du second article présenté dans la thèse. Celui-ci vise à contribuer au modèle biopsychosocial d'adhésion au traitement par pression positive de l'apnée du sommeil en étudiant le lien entre l'usage de la pression positive et les variables psychologiques et sociales suivantes chez des patients souffrant d'apnée: la perception d'efficacité personnelle, la qualité de vie, le degré de somnolence, la satisfaction conjugale, la présence de symptômes dépressifs et anxieux, la motivation à suivre un traitement par pression positive, l'acceptation du traitement et la présence d'impact de l'apnée obstructive sur la vie du patient. Cette étude a comme second objectif d'explorer si ces variables psychosociales peuvent prédire l'usage ultérieur de la pression positive. Des corrélations significatives ont été observées entre l'usage de la pression positive et la motivation intrinsèque, l'acceptation générale de la pression positive, de ses inconvénients, ses contraintes, son aspect à long-terme, ses effets secondaires et de son efficacité. Une relation significative a aussi été observée entre l'usage de la pression positive et les résultats attendus du traitement, le sentiment d'efficacité personnel et l'absence de somnolence. L'acceptation générale et l'acceptation des effets secondaires de la pression positive semblent en plus avoir un pouvoir prédictif significatif sur l'usage de la pression positive. Les deux articles composant la thèse ont permis de réaliser trois constats. D'abord l'utilisation d'un modèle biopsychosocial est pertinente pour comprendre, étudier et augmenter l'adhésion à la pression positive continue. Ensuite, il apparaît pertinent d'inclure des interventions psychosociales dans les suivis pour l'apnée obstructive. Enfin, le troisième constat est que le concept d'adhésion thérapeutique semble toujours réduit à des considérations comportementales. Les résultats présentés de même que leur interprétation démontrent l'importance de la prise en considération des facteurs psychosociaux dans les interventions auprès des patients souffrant d'apnée obstructive du sommeil traités avec la pression positive. / Obstructive sleep apnea syndrome is a condition that causes many deleterious effects in people who suffers from it. However, this syndrome can be treated with a device worn on the face during sleep that pushes air into the respiratory airways to prevent the pharynx from collapsing. This treatment, called continuous positive airway pressure, is effective, but adherence levels to it are often low due to its restrictive nature and the involvement it requires. Numerous studies focused on improving the devices and as well as the biomedical characteristics of the patients to improve adherence. Although technological advances have allowed some improvement, it seems that biomedical factors are not sufficient to resolve the problems associated with poor adherence to continuous positive airway pressure. This thesis is part of a multidisciplinary integrative movement aimed at clarifying, defining, and evaluating the importance of psychosocial factors in treatment protocols for obstructive sleep apnea patients treated with continuous positive airway pressure. It includes two studies, the first aiming at evaluating the relevance of including psychosocial interventions in follow-ups with patients suffering from obstructive sleep apnea and treated with continuous positive airway pressure and the second, at evaluating the relevance of focusing on psychosocial factors in addition to biomedical factors in the study of treatment adherence. The first article is a systematic review including experimental and quasi-experimental studies and aims to identify psychosocial interventions used to increase CPAP adherence, to compile available data on their effectiveness, and the reasons why they are effective. Moreover, the review evaluates the impact of the interventions on sleep quality. A search of the PsycINFO, MEDLINE, COCHRANE, EMBASE, CINAHL, and Web of Science databases was performed. Studies in English and French published between 1980 and January 2020 were considered for inclusion. Fourteen studies with a total of 1,923 participants were included in the review. Six studies tested a motivational intervention, three trials tested a cognitive-behavioral intervention, and five tested one of the following: relaxation, exposure therapy, telephone coaching, audio tape, or stage-matched intervention. Thirteen of these studies found a positive effect on adherence to continuous positive airway pressure. Several reasons are proposed to explain the observed effect which can be grouped into five categories: the time related reasons, the adaptability of the intervention, the characteristics of the patient, the nature of the intervention and the characteristics and content of the intervention. However, despite the implementation of psychosocial interventions, psychosocial factors are not often measured in studies, which justifies the relevance of the second study presented in the thesis. This study aims to contribute to the biopsychosocial model of adherence to continuous positive airway pressure therapy for obstructive sleep apnea by studying the link between treatment usage and the following psychological and social factors in patients with obstructive sleep apnea: perception of self-efficacy, quality of life, degree of sleepiness, marital satisfaction, presence of depressive and anxiety symptoms, motivation to follow treatment, acceptance of treatment and the presence of the impact of obstructive apnea on the life of the patient. The second objective of this study is to explore whether these psychosocial variables can predict the subsequent use of positive pressure. Significant correlations have been observed between the use of positive pressure and intrinsic motivation, general acceptance of positive pressure, its drawbacks, constraints, long-term nature, side effects, and effectiveness. A significant relationship was also observed between the use of continuous positive airway pressure and the expected outcomes of the treatment, self-efficacy and the absence of somnolence. The general acceptance and acceptance of the side effects of positive pressure also have a significant predictive power on the use of positive pressure. The two articles contained in the thesis allowed for three observations. First, the use of a biopsychosocial model is relevant to understand, study and increase adherence to continuous positive airway pressure. Second, it is relevant to include psychosocial interventions in follow-ups for obstructive apnea. Third, the concept of treatment adherence always seems to be reduced to behavioral considerations. The results presented as well as their interpretation demonstrate the importance of considering psychosocial factors in interventions with patients treated with continuous positive airway pressure for their obstructive sleep apnea.

Les déficits cognitifs associés au vieillissement représentent un enjeu de société important. Se situant sur un continuum allant du vieillissement normal à la démence, ils se présentent sous différentes formes, dont le trouble cognitif léger et le trouble cognitif sans démence. Ces troubles représentent souvent une étape transitoire entre le vieillissement normal et pathologique, et en ce sens, sont reconnus comme pouvant être des phases préclinique ou prodromique de la démence. Par ailleurs, ces syndromes sont souvent accompagnés de symptômes psychologiques tels que les perturbations du sommeil. Ce problème se révèle être particulièrement important à considérer, d’une part puisque les perturbations du sommeil peuvent être des manifestations précoces d’un déclin cognitif ou d’une démence, et d’autre part puisqu’elles peuvent avoir un effet délétère sur la cognition. Depuis les dernières années, plusieurs chercheurs se sont penchés sur la relation prédictive entre les perturbations du sommeil et le déclin cognitif chez les personnes âgées. Toutefois, les études procurent des résultats mitigés, faisant en sorte qu’aucun consensus n’est aujourd’hui établi quant à cette relation. L’objectif principal de ce mémoire doctoral est donc d’examiner systématiquement la littérature afin d’évaluer si les perturbations subjectives et objectives du sommeil peuvent prédire le déclin cognitif chez les personnes âgées de 50 ans et plus présentant ou non, au départ, un déclin cognitif associé au vieillissement. Les perturbations du sommeil ciblées se rapportent : a) à la durée du sommeil; b) à la qualité du sommeil; c) à l’architecture du sommeil; d) aux rythmes circadiens ; e) à l’insomnie ; et f) aux apnées du sommeil. Les bases de données scientifiques Medline, PsycInfo, Embase, Cochrane Library, Proquest Dissertations & Theses et Bielefeld Academic Search Engine ont été consultées, pour une période allant jusqu’en juin 2017. La revue systématique présente une méthodologie de recherche rigoureuse, considérant que 1) elle est réalisée selon la méthodologie du groupe Cochrane; 2) seules les études longitudinales avec des résultats permettant d’évaluer le risque prédictif des perturbations du sommeil concernant un futur déclin cognitif – odds ratio (OR), hazard ratio (HR) ou relative risk (RR) – ont été sélectionnées ; et que 3) seuls les résultats provenant des modèles statistiques ajustés pour le plus grand nombre de covariables ont été retenus. Les résultats de la revue systématique indiquent que les durées subjectives extrêmes du sommeil (courte et longue durée), qu’une faible efficacité du sommeil, que les apnées du sommeil, qu’une modification de l’architecture du sommeil et qu’une altération des rythmes circadiens sont associés à une augmentation du risque de déclin cognitif chez les personnes âgées. Bien que ces résultats ne permettent pas de parler de causalité, mais plutôt d’association, les hypothèses explicatives concernant les liens entre les perturbations du sommeil et le déclin cognitif pointent vers une relation causale bidirectionnelle entre ces deux variables. La reconnaissance des perturbations du sommeil comme marqueur précoce du déclin cognitif pourrait permettre une identification hâtive et peu couteuse des individus à risque d’évoluer vers un trouble cognitif ou une démence. De même, le traitement des perturbations du sommeil apparaît nécessaire dans la prévention du déclin cognitif et dans sa prise en charge une fois le déclin amorcé. Cela revêt une grande importance, sachant qu'une intervention clinique précoce ralentirait la progression du déclin intellectuel et fonctionnel des individus présentant un déficit cognitif.

La consolidation est le processus qui transforme une nouvelle trace mnésique labile en ‎une autre plus stable et plus solide. Une des tâches utilisées en laboratoire pour ‎l’exploration de la consolidation motrice dans ses dimensions comportementale et ‎cérébrale est la tâche d’apprentissage de séquences motrices. Celle-ci consiste à ‎reproduire une même série de mouvements des doigts, apprise de manière implicite ou ‎explicite, tout en mesurant l’amélioration dans l’exécution. Les études récentes ont ‎montré que, dans le cas de l’apprentissage explicite de cette tâche, la consolidation de la ‎trace mnésique associée à cette nouvelle habileté dépendrait du sommeil, et plus ‎particulièrement des fuseaux en sommeil lent. Et bien que deux types de fuseaux aient ‎été décrits (lents et rapides), le rôle de chacun d’eux dans la consolidation d’une ‎séquence motrice est encore mal exploré. En effet, seule une étude s’est intéressée à ce ‎rôle, montrant alors une implication des fuseaux rapides dans ce processus mnésique ‎suite à une nuit artificiellement altérée. D’autre part, les études utilisant l’imagerie ‎fonctionnelle (IRMf et PET scan) menées par différentes équipes dont la notre, ont ‎montré des changements au niveau de l’activité du système cortico-striatal suite à la ‎consolidation motrice. Cependant, aucune corrélation n’a été faite à ce jour entre ces ‎changements et les caractéristiques des fuseaux du sommeil survenant au cours de la nuit ‎suivant un apprentissage moteur. Les objectifs de cette thèse étaient donc: 1) de ‎déterminer, à travers des enregistrements polysomnographiques et des analyses ‎corrélationnelles, les caractéristiques des deux types de fuseaux (i.e. lents et rapides) ‎associées à la consolidation d’une séquence motrice suite à une nuit de sommeil non ‎altérée, et 2) d’explorer, à travers des analyses corrélationnelles entre les données ‎polysomnographiques et le signal BOLD (« Blood Oxygenated Level Dependent »), ‎acquis à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), ‎l’association entre les fuseaux du sommeil et les activations cérébrales suite à la ‎consolidation de la séquence motrice. Les résultats de notre première étude ont montré ‎une implication des fuseaux rapides, et non des fuseaux lents, dans la consolidation ‎d’une séquence motrice apprise de manière explicite après une nuit de sommeil non ‎altérée, corroborant ainsi les résultats des études antérieures utilisant des nuits de ‎sommeil altérées. En effet, les analyses statistiques ont mis en évidence une ‎augmentation significative de la densité des fuseaux rapides durant la nuit suivant ‎l’apprentissage moteur par comparaison à la nuit contrôle. De plus, cette augmentation ‎corrélait avec les gains spontanés de performance suivant la nuit. Par ailleurs, les ‎résultats de notre seconde étude ont mis en évidence des corrélations significatives entre ‎l’amplitude des fuseaux de la nuit expérimentale d’une part et les gains spontanés de ‎performance ainsi que les changements du signal BOLD au niveau du système cortico-‎striatal d’autre part. Nos résultats suggèrent donc un lien fonctionnel entre les fuseaux ‎du sommeil, les gains de performance ainsi que les changements neuronaux au niveau ‎du système cortico-striatal liés à la consolidation d’une séquence motrice explicite. Par ‎ailleurs, ils supportent l’implication des fuseaux rapides dans ce type de consolidation ; ‎ceux-ci aideraient à l’activation des circuits neuronaux impliqués dans ce processus ‎mnésique et amélioreraient par la même occasion la consolidation motrice liée au ‎sommeil.‎ / Motor memory consolidation refers to brain plasticity processes resulting in enduring ‎long-term changes in the neural representations of the learned experiences. One of the ‎paradigms used in the laboratory to study motor consolidation in both its behavioral and ‎neuronal dimensions is the motor sequence learning task. The latter consists in executing ‎the same series of implicitly or explicitly learned movements, and then in looking at the ‎subsequent spontaneous improvement in performance after a period of time without ‎additional practice. On one hand, recent studies have shown that in the case of explicit ‎motor sequence learning, consolidation highly correlated with sleep, and more ‎particularly with N-REM sleep spindles. Even though two types of spindles have been ‎identified (fast and slow spindles), the role of these two sleep features in the ‎consolidation of motor sequence learning is still unclear. In fact, only one study explored ‎this role through artificially altered nights, showing an implication of fast spindles in this ‎process. On the other hand, several functional imaging studies (using functional ‎magnetic resonance imaging [fMRI] and positron emission tomography [PET] scans), ‎have shown changes in the activity of the cortico-striatal system following the ‎consolidation of an explicitly learned motor sequence. But to this day, no study has yet ‎investigated the relationship between these brain functional changes and the sleep ‎spindles characteristics occurring during the night following the experimental task. The ‎objectives of this study were thus: 1) to determine, through polysomnographic ‎recordings and correlation analysis, the contribution of the two spindle types (i.e. slow ‎and fast) to the consolidation of a newly learned motor sequence task following an ‎unaltered night of sleep, and 2) to explore through correlation analysis, the association ‎between sleep spindles and neuronal changes that occur during consolidation of this ‎motor skill. The results of our first study showed that fast, but not slow, sleep spindles ‎play a role in the motor memory consolidation process. Indeed, statistical analyses ‎revealed a significant increase in the density of fast spindles during the night following ‎the motor sequence learning when compared to the control night. Furthermore, this ‎increase in spindles correlated with the spontaneous gains in performance following ‎sleep. Interestingly, the results of our second study revealed correlations between the ‎amplitude of the spindles during the experimental night on the one hand, the amount of ‎spontaneous gains in performance overnight as well as the changes in the BOLD signal ‎within the cortico-striatal system on the other hand. Taken together, our results suggest a ‎functional link between sleep spindles and both overnight gains in performance and ‎brain correlates reflecting motor memory consolidation of a newly acquired sequence of ‎movements. They also support the notion that fast spindles seem to play a more ‎prominent role in this consolidation process, as they appear to help activate the cerebral ‎network involved in it and thus to improve sleep-dependent motor memory ‎consolidation.‎

Diverses études se sont penchées sur les paramètres EEG du sommeil en ondes lentes, y compris l’activité en ondes lentes en lien avec le somnambulisme, mais les résultats se révèlent inconsistants et contradictoires. Le premier objectif de la présente étude était d’analyser quantitativement l’EEG en sommeil en mesurant les fluctuations de puissance spectrale en delta (1-4 Hz) et delta lent (0.5-1 Hz) avant des épisodes de somnambulisme. Le second était de détecter les oscillations lentes (> 75 μV, fréquence d'environ 0.7-0.8 Hz) et très lentes (> 140 μV, fréquence d'environ 0.7-0.8 Hz) afin d'examiner leur changement d'amplitude et de densité avant de tels épisodes. Suite à une privation de sommeil de 25 heures, les enregistrements polysomnographiques de 22 adultes atteints de somnambulisme ont été scrutés. L’analyse des 200 secondes avant les épisodes révèle que ceux-ci ne sont pas précédés d’une augmentation graduelle de puissance spectrale en delta ni en delta lent, tant sur les dérivations frontale, centrale que pariétale. Toutefois, une hausse statistiquement significative de la densité des oscillations lentes et des oscillations très lentes a été observée au cours des 20 sec immédiatement avant le début des épisodes. Reste à déterminer le rôle exact de ces paramètres de l’EEG en sommeil par rapport à la manifestation et au diagnostic des parasomnies en sommeil lent. / Several studies have investigated slow-wave sleep EEG parameters, including slow-wave activity (SWA) in relation to somnambulism, but results have been both inconsistent and contradictory. The first goal of the present study was to conduct a quantitative analysis of sleepwalkers’ sleep EEG by studying fluctuations in spectral power for delta (1-4 Hz) and slow delta (0.5-1 Hz) before the onset of somnambulistic episodes. A secondary aim was to detect slow wave oscillations to examine their changes in amplitude and density prior to behavioral episodes of somnambulism. Twenty-two adult sleepwalkers were investigated polysomnographically following 25 h of sleep deprivation. Analysis of patients’ sleep EEG over the 200 sec prior to the episodes’ onset revealed that the episodes were not preceded by a gradual increase in spectral power for either delta or slow delta over frontal, central, or parietal leads. However, time course comparisons revealed significant changes in the density of slow and very slow wave oscillations, with significant increases occurring during the final 20 sec immediately preceding episode onset. The specificity of these sleep EEG parameters for the occurrence and diagnosis of NREM parasomnias remains to be determined.

Les ondes lentes (OL) et les fuseaux de sommeil (FS) caractérisent le sommeil lent. Ces ondes sont particulièrement vulnérables aux effets du vieillissement, et ce, dès le milieu de l’âge adulte. La signification fonctionnelle de ces changements demeure toutefois inconnue. Les OL constituent des marqueurs sensibles de la pression homéostatique au sommeil qui augmente avec la durée de l’éveil et qui diminue avec la durée de sommeil. L’hypothèse que les changements des OL puissent refléter une altération de la régulation homéostatique demeure toujours matière à débat dans la littérature. D’autre part, les FS et les OL ont tous deux été associés à la plasticité cérébrale et à la cognition. La correspondance entre les ondes en sommeil lent et le fonctionnement cognitif au cours du vieillissement normal demeure peu étudiée et les résultats sont inconsistants. L’objectif de cette thèse est de déterminer comment l’âge affecte la réponse homéostatique des OL et d’évaluer l’association entre les caractéristiques des ondes en sommeil lent et les performances cognitives chez des personnes d’âge moyen et âgées. La première étude a évalué l’effet de 25 heures d’éveil sur les OL durant un épisode de sommeil de récupération diurne chez de jeunes adultes et des personnes d’âge moyen. Comparativement aux jeunes, les personnes d’âge moyen ont montré une augmentation atténuée de la densité des OL après la privation de sommeil. Elles ont également montré une augmentation plus faible de la synchronisation neuronale durant une OL dans les régions frontales et préfrontales, mesurée par l’amplitude et la pente des OL. La deuxième étude a évalué le lien prédictif des OL, des FS et de l’architecture du sommeil sur les performances à des tests neuropsychologiques mesurant les capacités attentionnelles, les fonctions exécutives et les capacités d’apprentissage verbal chez des participants d’âge moyen et âgés en bonne santé. Seule la fluence verbale était associée à la densité et à la pente des OL. Les OL ne semblent donc pas constituer un marqueur stable du fonctionnement cognitif. Comparativement aux OL, les caractéristiques des FS étaient associées de façon plus systématique aux performances cognitives et plus particulièrement aux capacités d’apprentissage et aux fonctions attentionnelles. Dans l’ensemble, cette thèse suggère que l’augmentation plus faible de la synchronisation neuronale dans les régions antérieures après une privation de sommeil est expliquée par une plasticité synaptique réduite chez les personnes d’âge moyen comparativement aux jeunes. Par ailleurs, la capacité à générer une activité neuronale synchronisée, mesurée par les OL, ne prédit ni la capacité à maintenir le sommeil durant le jour, ni les fonctions cognitives de façon consistante. Les FS, quant à eux, représentent un meilleur marqueur du fonctionnement cognitif au cours du vieillissement normal. Les FS pourraient refléter une meilleure intégrité anatomique/physiologique des réseaux neuronaux impliqués dans les capacités attentionnelles et d’apprentissage. / Slow waves (SW) and spindles are hallmarks of non-rapid eye movement (NREM) sleep. Both types of oscillations are particularly vulnerable to the effects of aging as early as middle-age. However, the functional significance of these changes is still unknown. SW are sensitive markers of homeostatic sleep pressure which increases with the duration of wakefulness and decreases with sleep duration. The hypothesis that changes in SW may reflect impaired homeostatic regulation is still a matter of debate in the literature. Furthermore, spindles and SW are both associated with brain plasticity and cognition. Few studies have evaluated the correspondence between NREM sleep oscillations and cognitive functioning in normal aging and the results are inconsistent. The objective of this thesis is to determine how age affects the homeostatic response of SW and to evaluate the association between characteristics of NREM sleep oscillations and cognitive performance in middle-aged and elderly participants. The first study evaluated the impact of 25-hours of wakefulness on SW during daytime recovery sleep in young adults and middle-aged participants. Compared to young adults, middle-aged participants showed lower SW density rebound after sleep deprivation. They also showed reduced enhancement of neuronal synchronization in frontal and prefrontal areas, measured by the SW slope and amplitude. The second study evaluated whether spindles, SW and sleep architecture during baseline sleep predict performance in neuropsychological tests measuring attentional capacities, executive functions and verbal learning among healthy middle-aged and older participants. Only verbal fluency was associated with SW density and SW slope. Thus, SW characteristics do not appear to be a stable marker of cognitive functioning. Compared to SW, spindle characteristics were associated more systematically with cognitive performances and especially with learning abilities and attentional functions. Taken as a whole, this thesis suggests that the lower enhancement of neuronal synchronization in anterior brain regions after sleep deprivation is explained by a reduced synaptic plasticity in middle-aged participants compared to young participants. However, the ability to generate synchronized neuronal activity, as measured by the SW, does not predict the ability to maintain sleep during the day nor cognitive performances consistently. Spindles, in turn, represent a more robust marker of cognitive functioning during normal aging. Spindles may reflect better anatomical/physiological integrity of the neural networks involved in attentional and learning abilities.

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative qui se caractérise principalement par la présence de symptômes moteurs. Cependant, d’autres symptômes, dits non moteurs, sont fréquents dans la MP et assombrissent le pronostic; ceux ci incluent notamment les désordres du sommeil et les troubles cognitifs. De fait, sur une période de plus de 10 ans, jusqu’à 90 % des patients avec la MP développeraient une démence. L’identification de marqueurs de la démence dans la MP est donc primordiale pour permettre le diagnostic précoce et favoriser le développement d’approches thérapeutiques préventives. Plusieurs études ont mis en évidence la contribution du sommeil dans les processus de plasticité cérébrale, d’apprentissage et de consolidation mnésique, notamment l’importance des ondes lentes (OL) et des fuseaux de sommeil (FS). Très peu de travaux se sont intéressés aux liens entre les modifications de la microarchitecture du sommeil et le déclin cognitif dans la MP. L’objectif de cette thèse est de déterminer, sur le plan longitudinal, si certains marqueurs électroencéphalographiques (EEG) en sommeil peuvent prédire la progression vers la démence chez des patients atteints de la MP. La première étude a évalué les caractéristiques des OL et des FS durant le sommeil lent chez les patients avec la MP selon qu’ils ont développé ou non une démence (MP démence vs MP sans démence) lors du suivi longitudinal, ainsi que chez des sujets contrôles en santé. Comparativement aux patients MP sans démence et aux sujets contrôles, les patients MP démence présentaient au temps de base une diminution de la densité, de l’amplitude et de la fréquence des FS. La diminution de l’amplitude des FS dans les régions postérieures était associée à de moins bonnes performances aux tâches visuospatiales chez les patients MP démence. Bien que l’amplitude des OL soit diminuée chez les deux groupes de patients avec la MP, celle ci n’était pas associée au statut cognitif lors du suivi. La deuxième étude a évalué les marqueurs spectraux du développement de la démence dans la MP à l’aide de l’analyse quantifiée de l’EEG en sommeil lent, en sommeil paradoxal et à l’éveil. Les patients MP démence présentaient une diminution de la puissance spectrale sigma durant le sommeil lent dans les régions pariétales comparativement aux patients MP sans démence et aux contrôles. Durant le sommeil paradoxal, l’augmentation de la puissance spectrale en delta et en thêta, de même qu’un plus grand ratio de ralentissement de l’EEG, caractérisé par un rapport plus élevé des basses fréquences sur les hautes fréquences, était associée au développement de la démence chez les patients avec la MP. D’ailleurs, dans la cohorte de patients, un plus grand ralentissement de l’EEG en sommeil paradoxal dans les régions temporo occipitales était associé à des performances cognitives moindres aux épreuves visuospatiales. Enfin, durant l’éveil, les patients MP démence présentaient au temps de base une augmentation de la puissance spectrale delta, un plus grand ratio de ralentissement de l’EEG ainsi qu’une diminution de la fréquence dominante occipitale alpha comparativement aux patients MP sans démence et aux contrôles. Cette thèse suggère que des anomalies EEG spécifiques durant le sommeil et l’éveil peuvent identifier les patients avec la MP qui vont développer une démence quelques années plus tard. L’activité des FS, ainsi que le ralentissement de l’EEG en sommeil paradoxal et à l’éveil, pourraient donc servir de marqueurs potentiels du développement de la démence dans la MP. / Parkinson’s disease (PD) is a neurodegenerative disorder characterized principally by its motor symptoms. However, non motor symptoms are frequent in PD and are associated with a poorer prognosis; these include sleep disorders and cognitive impairments. Indeed, prospective studies have shown that over a 10 year period, up to 90% of PD patients will develop dementia. Therefore, identifying clinical risk factors or markers of dementia in PD is essential, notably for early diagnosis, but also to facilitate the development of preventive therapeutic approaches. There is increasing evidence for a relationship between sleep and cognition in normal and pathological aging. Electroencephalographic (EEG) events during non rapid eye movement (N REM), including sleep spindles and slow waves (SW), may contribute to brain plasticity, learning, and memory processes. However, very few studies have investigated the relationships between sleep changes and cognitive decline in PD. The objective of this thesis is to examine whether specific sleep EEG markers are associated with increased likelihood of developing dementia on prospective follow up assessment in PD patients. The first study evaluated baseline N REM sleep SW and spindle characteristics in PD patients according to their cognitive status (presence or absence of dementia) at follow up (mean 4,5 years), along with a group of healthy controls. Compared to PD patients who remained dementia free and controls, PD patients who developed dementia at follow up showed lower baseline spindle density, amplitude, and frequency. Lower spindle amplitude in posterior cortical regions was associated with poorer visuospatial abilities in demented PD patients. SW amplitude was lower in both PD groups at baseline, regardless of dementia status at follow up. The second study examined EEG spectral markers of dementia across three states of consciousness (N REM sleep, REM sleep, and wakefulness) in PD using power spectral analysis. PD patients who developed dementia at follow up showed lower N REM sleep sigma power in parietal areas compared to both PD patients who remained dementia free and controls. During REM sleep, PD patients who converted to dementia showed, at baseline, higher power in delta and theta bands and a higher EEG slowing ratio (increased slow to fast frequencies ratio) compared to PD patients who remained dementia free and controls. In both PD groups, higher slowing ratios in temporal and occipital regions during REM sleep were associated with poor performance on visuospatial tests. Finally, PD patients who later developed dementia showed lower dominant occipital frequency as well as higher delta and slowing ratio during wakefulness compared to PD patients who remained dementia free and controls. This thesis suggests that specific EEG alterations during sleep and wakefulness, mainly in posterior cortical regions, can identify PD patients who will later develop dementia. Sleep spindle activity, as well as REM sleep and wake EEG slowing, could thus serve as additional markers of cognitive decline in PD.