Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette étude ergonomique a pour but l’analyse des processus de fatigue parmi différentes professions du milieu maritime. Quatre terrains d’étude en situation « naturelle » ont ainsi été investis : ceux de patrons de chalutiers pélagiques, de marins de navire océanographique, de skippers de course au large en solitaire, et de marins de dragues aspiratrices. Deux ordres de données ont été envisagés : celles ressortissant à la fatigue perçue et à la fatigue objectivée (fatigue « réelle », physiologique, de l’organisme). Du point de vue de la fatigue subjective perçue, notre méthode a consisté à croiser des observations ethnographiques avec des entretiens compréhensifs de type psychologique. Du point de vue de la fatigue physiologique, des mesures de la fréquence cardiaque sur l’intervalle R-R ont été réalisées (tests orthostatiques et enregistrements continus simultanément à l’activité). Nos résultats découlent alors de la confrontation de ces sources de données « objectives » et « subjectives ». Il s’avère d’une part, qu’à l’origine de la fatigue, les rythmes de travail tiennent un rôle prépondérant ; tout comme les contraintes appliquées au sommeil, et l’alternance de phases d’activité intenses et moins soutenues. D’autre part, la fatigue se manifeste par des troubles du sommeil, de la lassitude psychologique, et un « effet de cumul » (dont l’intensité est variable selon les métiers étudiés). De ce fait, les marins ont la possibilité de gérer leur fatigue par la répartition des périodes de sommeil, le repos à terre, et la prise de nourriture. Enfin, des pistes de conception sont suggérées afin d’adapter l’activité des marins en fonction des processus de fatigue analysés. / Our ergonomic approach analyzed the dynamics of the fatigue processes through different maritime professions. The data were collected in “natural” situations across four field studies: pelagic trawlers’ captains, oceanographical ship seamen, solo race’s yachtsmen, and pump dredger’s seamen. Two types of data must be distinguished: those issued from perceived fatigue and those from the ‘real’, physiological, fatigue of the organism. From a psychological point of view, our methodology combined direct observation with non-directive interviews. Concerning the physiological fatigue, measurements of the heart rate on interval R-R were carried out (stand-tests and continuous recordings simultaneously with activity). Our results issue from the confrontation of objective and subjective sources. First, the work rhythms are a preponderant cause of fatigue, with sleep strains, and alternation of activity. Then, fatigue shows sleep disorders, lassitude, and cumulative effect (of which intensity varies according to the professions). Thus, seamen can manage their fatigue with sleep periods repartition, recovery on the ground, and eating food. In addition, we point some solutions to adjust the activity of the seamen to their fatigue processes.

Cette étude ergonomique a pour but l'analyse des processus de fatigue parmi différentes professions du milieu maritime. Quatre terrains d'étude en situation " naturelle " ont ainsi été investis : ceux de patrons de chalutiers pélagiques, de marins de navire océanographique, de skippers de course au large en solitaire, et de marins de dragues aspiratrices. Deux ordres de données ont été envisagés : celles ressortissant à la fatigue perçue et à la fatigue objectivée (fatigue " réelle ", physiologique, de l'organisme). Du point de vue de la fatigue subjective perçue, notre méthode a consisté à croiser des observations ethnographiques avec des entretiens compréhensifs de type psychologique. Du point de vue de la fatigue physiologique, des mesures de la fréquence cardiaque sur l'intervalle R-R ont été réalisées (tests orthostatiques et enregistrements continus simultanément à l'activité). Nos résultats découlent alors de la confrontation de ces sources de données " objectives " et " subjectives ". Il s'avère d'une part, qu'à l'origine de la fatigue, les rythmes de travail tiennent un rôle prépondérant ; tout comme les contraintes appliquées au sommeil, et l'alternance de phases d'activité intenses et moins soutenues. D'autre part, la fatigue se manifeste par des troubles du sommeil, de la lassitude psychologique, et un " effet de cumul " (dont l'intensité est variable selon les métiers étudiés). De ce fait, les marins ont la possibilité de gérer leur fatigue par la répartition des périodes de sommeil, le repos à terre, et la prise de nourriture. Enfin, des pistes de conception sont suggérées afin d'adapter l'activité des marins en fonction des processus de fatigue analysés.

L'analyse de la Variabilité de la Fréquence Cardiaque est une méthode de mesure non invasive du Système Nerveux Autonome. Cette méthode d'analyse initialement utilisée dans le domaine clinique s'est progressivement installée dans le domaine de l'activité physique pour diverses applications telles que la détection précoce de la fatigue, le calibrage de l'intensité de l'entraînement, détecter les seuils ventilatoires... Les méthodes d'analyse peuvent être utilisées hors contexte de laboratoire, mais nécessitent néanmoins une attention particulière du point de vue méthodologique pour être cohérentes vis-à-vis des concepts mathématiques ou physiologiques qui les régissent. Chaque étape de cette méthode nécessite une rigueur spécifique pour ne pas conduire à une mauvaise interprétation. Ce document détaille le processus depuis la phase de mesure de l'intervalle RR en étudiant notamment la précision des appareils utilisables sur le terrain ou la correction du périodogramme obtenu en proposant différentes méthodes. Ce travail décrit également les indices de l'analyse de la VFC et les différentes limites techniques et conceptuelles. Les différents facteurs et biais influençant l'état du tonus du Système Nerveux Autonome seront décrits pour faciliter la création d'un protocole et l'analyse des indices de la VFC obtenus. / Heart Rate Variability Analysis is a non-invasive method for the evaluation of the Autonomic Nervous System activity. This analytical method initially used for clinical diagnosis progressively installed in the field of physical activity for various applications such as early detection of overreaching, calibration of training intensity, ventilatory threshold determination... These methods can be used outside the laboratory environment, but still require particular attention from a methodological aspect in order to be consistent with mathematical or physiological concepts underlying. Each step of this method requires a specific discipline not to lead to misinterpretation. This document details the process from the RR interval measurement phase including accuracy assessment of the devices used in the field or signal treatment with artifacts correction proposing several methods. This work details index from HRV analysis with their technical and conceptual limitations. External factors mat influence the Autonomic Nervous System are described to facilitate the protocol creation and results interpretation

Les fonctions cardiovasculaires doivent répondre à des stimulations physiologiques importantes et différentes lors de l'exercice physique, de l'exposition à la haute altitude ou de tests de stimulation spécifiques du système nerveux autonome. Nous avons dans ce travail de thèse, étudié les modulations autonomiques consécutives à l'exercice (entraînements / compétition ou réentraînement), à l'hypoxie ou à des tests de stimulation adrénergiques afin de faire le lien avec la fatigue et/ou la limitation à l'effort. Le suivi de coureurs à pieds séniors nous a permis d'observer une majoration de l'activité sympathique ainsi qu'une diminution du tonus parasympathique sous l'effet de l'entraînement, et plus encore de la compétition. Dans un second temps, nous avons analysé les réponses adaptatives de sujets exposés à une hypoxie brutale par le biais de tests d'orthostatisme, et mis en évidence une dysautonomie transitoire les deux premiers jours d'exposition à l'altitude, suivie d'un retour vers des valeurs basales le quatrième jour. Notre troisième protocole a montré que les fibromyalgiques présentent une qualité de vie et une capacité d'exercice altérées ainsi que des réponses autonomiques à l'orthostatisme émoussées comparées à des sujets témoins. Cependant, un entraînement en endurance de 12 semaines à intensité modérée, semble bénéfique sur la qualité de vie des patientes, et améliore les paramètres d'exercice et de modulation de l'activité du système nerveux. Enfin, nous avons confirmé que les sujets trisomiques présentaient une capacité d'exercice ainsi qu'une fonction cardio-respiratoire altérées par rapport à des sujets contrôles appariés en âge. Les tests de stimulations du système nerveux autonome montrent aussi une dysautonomie marquée, avec des réponses autonomiques émoussées qui peuvent être mises en lien avec une capacité d'effort limitée et/ou l'apparition d'une fatigue précoce à l'effort chez les trisomiques 21. Notre travail, par l'analyse de la variabilité cardiaque, a donc permis de mettre en évidence des altérations de l'activité autonomique qui peuvent être durables ou transitoires, selon l'environnement, selon le niveau d'activité ou l'existence de pathologies. / Cardiovascular functions have to answer to important physiological stimulations during physical activity, high altitude exposure, or specific stimulation tests of the autonomic nervous system. In this thesis work, we studied autonomic modulations after exercise (training/competition or retraining), hypoxia or adrenergic stimulation tests in order to link them with fatigue and/or effort limitation. Senior runners' follow-up allowed us to observe an increase in sympathetic activity and also a decrease in parasympathetic tone with training and particularly competition. In a second time, we analyzed the adaptive responses of subjects exposed to rough hypoxia through orthostatic tests and we highlighted a transitional dysautonomia during the first two days of altitude exposure followed by a return to basal values on the fourth day. Our third protocol has demonstrated that fibromyalgic patients show altered life quality and exercise capacity and also blunted autonomic responses to orthostatism compared to control subjects. However, twelve weeks of endurance training in moderate intensity seems to be beneficial on patients' life quality and improves exercise parameters and modulation of the activity of the nervous system. Finally, we have confirmed that subjects with Down syndrome showed altered exercise capacity and cardio-respiratory function in comparison to aged matched control subjects. Stimulation tests of the autonomic nervous system also show a marked dysautonomia with blunted autonomic responses, which can be linked to a limited effort capacity and/or to the appearance of an early fatigue to exercise in subjects with Down syndrome. Our work, thanks to cardiac variability analysis highlighted alterations in autonomic activity, which could be lasting or transient, depending on the environment, the activity level or the existence of pathologies.

Les somnambules présentent des caractéristiques qui suggèrent un dysfonctionnement dans la régulation du sommeil lent profond (SLP). La fonction autonome est étroitement liée à la régulation des stades de sommeil et reflète l’intensité du SLP. Notre objectif est d’étudier la fonction autonome pendant le SLP des somnambules et des sujets témoins avant et après une privation de sommeil. Quatorze somnambules adultes (9 femmes et 5 hommes ; 28,1 ± 5,8 ans) et 14 sujets témoins appariés pour l’âge et le sexe (27,8 ± 6,0 ans) ont été évalués par vidéo - polysomnographie pour une nuit de base et pendant le sommeil de récupération après 25 heures de privation de sommeil. La fréquence cardiaque (FC) et les composantes spectrales de la variabilité de la FC ont été évaluées. Les composantes de basses (LF) et de hautes fréquences (HF) en valeur absolue et en unités normalisées (LFn et HFn) ainsi que le ratio LF/HF ont été analysés à partir de segments de 5 minutes d’électrocardiogramme sélectionnés lors du SLP des deux premiers cycles de sommeil. Au cours du premier cycle de sommeil, les somnambules, mais pas les sujets témoins, ont montré une diminution des LFn et du ratio LF/HF ainsi qu’une augmentation des HFn lors du sommeil de récupération par rapport au sommeil normal. Au cours du deuxième cycle, les somnambules ont montré une FC plus élevée en sommeil de récupération par rapport au sommeil de base et l’inverse a été trouvé chez les sujets témoins. Les somnambules ont montré une augmentation de l’activité parasympathique ainsi qu’une diminution de l’activité sympathique au cours du premier cycle du sommeil de récupération par rapport à la valeur initiale. Puisque cette fenêtre de temps est fortement associée à la survenue d'épisodes de somnambulisme chez les sujets prédisposés, cette hyperactivité parasympathique pourrait être impliquée dans la physiopathologie de somnambulisme. / Sleepwalkers show a dysfunction in the regulation of slow-wave sleep (SWS). Autonomic function is closely related to sleep stage regulation and reflects SWS intensity. We thus investigated cardiac autonomic function during SWS in sleepwalkers and controls during normal sleep and recovery sleep following sleep deprivation. Fourteen adult sleepwalkers (9 women, 5 men; 28.1±5.8 years) and 14 sex- and age-matched normal controls (27.8± 6.0 years) were evaluated prospectively by video-polysomnography for one baseline night and during recovery sleep following 25 hours of sleep deprivation. Heart rate (HR) and the spectral components of HR variability during subjects' SWS were investigated during the first and second sleep cycles of both sleep conditions. Five-minute segments of electrocardiographic recordings from SWS were used to investigate HR, low-frequency (LF) and high-frequency (HF) components of the HR spectral decomposition in absolute and normalized units (LFn and HFn), and LF/HF ratio during subjects’ first two sleep cycles. During the first sleep cycle, sleepwalkers, but not controls, showed a decrease in LF/HF ratio and LFn as well as increased HFn from baseline to recovery sleep. During the second sleep cycle, sleepwalkers showed increased HR from baseline to recovery sleep whereas a decrease in HR was observed in controls. Compared to control subjects, sleepwalkers show a greater increase of parasympathetic tone and greater decrease of sympathetic tone during the first sleep cycle of their recovery sleep as compared to baseline. Since the first sleep cycle during recovery sleep constitutes a time window preferentially associated with the occurrence of somnambulistic episodes in predisposed participants, this parasympathetic hyperactivity may be implicated in the pathophysiology of sleepwalking.

Les personnes avec un trouble du spectre autistique (TSA) présentent une hyperactivité de la voie sympathique du système nerveux autonome (SNA) lors de l’éveil. Il est connu que le tonus sympathique est plus élevé le matin que le soir. Or, le sommeil a une influence sur l’activité du SNA. Ainsi, l’objectif de ce mémoire est de comparer l’activité du SNA d’un groupe d’adultes TSA à un groupe d’adultes neurotypiques (NT) le soir et le matin et de mettre en relation ces variables avec leurs paramètres subjectifs de sommeil.L’électrocardiogramme des participants a été réalisé avant et après une nuit de sommeil. Des comparaisons des paramètres de sommeil et des paramètres de variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) le soir et le matin ont été réalisées entre les deux groupes, ainsi que des corrélations entre les paramètres de sommeil et les paramètres de VFC le matin.L’analyse de la VFC a montré une activité sympathique plus élevée le matin chez les adultes TSA comparativement aux adultes NT. De plus, de longs éveils nocturnes et une moins bonne efficacité de sommeil étaient corrélés avec une haute activité sympathique le matin. Ainsi, le sommeil perturbé du groupe d’adultes avec un TSA a possiblement affecté l’activité de leur SNA de manière à avoir une balance sympathovagale plus élevée le matin que le groupe NT. À notre connaissance, cette étude est la première à étudier l’activité cardiaque d’adultes TSA en lien avec leur sommeil et ainsi elle pourra améliorer notre compréhension de la physiopathologie de cette maladie. / Individuals with autistic spectrum disorder (ASD) show higher sympathetic activity of the autonomic nervous system (ANS) during wake. It is known that typically developing (TD) individuals show higher sympathetic activity in the morning compared to the evening. Studies suggest that sleep has an influence on ANS functioning. The goal of this study is to explore evening and morning ANS activity of a group of adults with ASD and a group of TD adults and to explore its relationships with subjective sleep parameters of participants. Electrocardiographic data of both groups were recorded before and after a night of sleep. Group comparisons were done on participant’s subjective sleep data and heart rate variability (HRV) in the evening and the morning. Correlations were then performed between subjective sleep measures and morning HRV parameters. Spectral analysis of the HRV showed higher sympathetic activity in the morning for the ASD group compared to the TD group. When all participants were grouped, longer nocturnal awakening and lower sleep efficiency were correlated with higher sympathetic activity in the morning. This suggest that sleep disturbances in ASD influences ANS functioning and results in higher sympathovagal balance in the morning. To our knowledge, this is the first study to investigate ANS activity of ASD adults in relation to sleep, and it may improve our understanding of the pathophysiology of this disease.

Les fonctions cardiovasculaires doivent répondre à des stimulations physiologiques importantes et différentes lors de l'exercice physique, de l'exposition à la haute altitude ou de tests de stimulation spécifiques du système nerveux autonome. Nous avons dans ce travail de thèse, étudié les modulations autonomiques consécutives à l'exercice (entraînements / compétition ou réentraînement), à l'hypoxie ou à des tests de stimulation adrénergiques afin de faire le lien avec la fatigue et/ou la limitation à l'effort. Le suivi de coureurs à pieds séniors nous a permis d'observer une majoration de l'activité sympathique ainsi qu'une diminution du tonus parasympathique sous l'effet de l'entraînement, et plus encore de la compétition. Dans un second temps, nous avons analysé les réponses adaptatives de sujets exposés à une hypoxie brutale par le biais de tests d'orthostatisme, et mis en évidence une dysautonomie transitoire les deux premiers jours d'exposition à l'altitude, suivie d'un retour vers des valeurs basales le quatrième jour. Notre troisième protocole a montré que les fibromyalgiques présentent une qualité de vie et une capacité d'exercice altérées ainsi que des réponses autonomiques à l'orthostatisme émoussées comparées à des sujets témoins. Cependant, un entraînement en endurance de 12 semaines à intensité modérée, semble bénéfique sur la qualité de vie des patientes, et améliore les paramètres d'exercice et de modulation de l'activité du système nerveux. Enfin, nous avons confirmé que les sujets trisomiques présentaient une capacité d'exercice ainsi qu'une fonction cardio-respiratoire altérées par rapport à des sujets contrôles appariés en âge. Les tests de stimulations du système nerveux autonome montrent aussi une dysautonomie marquée, avec des réponses autonomiques émoussées qui peuvent être mises en lien avec une capacité d'effort limitée et/ou l'apparition d'une fatigue précoce à l'effort chez les trisomiques 21. Notre travail, par l'analyse de la variabilité cardiaque, a donc permis de mettre en évidence des altérations de l'activité autonomique qui peuvent être durables ou transitoires, selon l'environnement, selon le niveau d'activité ou l'existence de pathologies.

Dépression et maladies cardiovasculaires sont liées mais la physiopathologie de cette association est mal connue. Les mécanismes de la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) et de la dysfonction endothéliale (DE) pourraient rendre compte de cette association mais leur implication demeure controversée et seuls certains symptômes de la dépression, l’anhédonie et l’hyporéactivité émotionnelle (HE), semblent leur être associés. En outre, certains obstacles méthodologiques ont, jusqu’à présent, limité l’étude de la réactivité cardiaque et cérébrovasculaire dans l’anhédonie et l’HE. Dans ce travail, nous établissons par deux protocoles expérimentaux distincts 1) qu’une nouvelle technique d'échographie cérébrale (Tissue Pulsatility Imaging - TPI) permet de mettre en évidence des modifications de la réactivité cérébrovasculaire dans la dépression et 2) qu’il est possible d’associer la VFC et l’anticipation émotionnelle, processus clef dans l’HE. Nos résultats suggèrent que l’anhédonie et l’HE de la dépression peuvent être caractérisées par un trouble de l’anticipation émotionnelle, lui-même associé à une VFC diminuée et une DE cérébrale. / Depression and cardiovascular diseases are related but the physiopathology of this association is unclear. Heart rate variability (HRV) and endothelial dysfunction (ED) could account for this association but their involvement remains controversial and only some symptoms of depression, anhedonia and emotional hyporeactivity (EH), seem to be involved. In addition, some methodological obstacles have so far limited the assessment of cardiac and cerebrovascular reactivity in anhedonia and EH. In this work, we establish using two distinct protocols 1) that cerebrovascular changes in depression can be assessed using a new ultrasound technique (Tissue Pulsatility Imaging - TPI) and 2) that HRV and emotional anticipation, as a key process in EH, are associated. Our results suggest that anhedonia and EH in depression can be characterized by a blunted emotional anticipation which is associated with a decreased HRV and a cerebral ED.

Introduction : La variabilité du rythme cardiaque est étudiée à partir des variations de durée des cycles cardiaques (intervalle R-R de l’électrocardiogramme). Ces variations peuvent être analysées par des méthodes linéaires (temporelles et fréquentielles) et non linéaires (théorie de l’information ou des fractales) de quantifications mathématiques et statistiques qui donnent des informations innovantes sur les signaux analysés. L’application de ces méthodes d’étude en néonatologie a démontré un intérêt pour le diagnostique précoce de l’infection néonatale tardive du prématuré mais n’avait pas été étudié dans l’infection néonatale précoce du nouveau-né à terme, dans le contexte des évènements cardio-respiratoires suivant la primo-vaccination des prématurés ou pour évaluer un effet neurologique de l’hyperbilirubinémie dans l’ictère néonatal. Notre hypothèse dans ce travail était qu’il était possible de : (i) caractériser la variabilité du rythme cardiaque en cas d’infection materno fœtale ou de méningite néonatale, (ii) mettre en évidence des facteurs prédisposant à la survenue d’évènements cardio-respiratoires post-vaccinaux, (iii) Identifier un éventuel retentissement neurologique de l’ictère néonatal par étude de la variabilité du rythme cardiaque. / The heart rate variability measures permitted to evaluate equilibrium state and perturbation in the regulation of cardio-vascular system.  These tools, based on heart rate variability analysis, helped to recognize associated disease state as early onset neonatal sepsis and non-infectious inflammatory response induced to immunization. An increase in global variability (SD), long term variability (SD, LF) and low approximated entropy (ApEn) were observed in the proven-sepsis full term infants. Importance of decrease in ApEn was correlated to the severity of sepsis assessed by blood markers. These suggest an association of sepsis with uncoordinated sympatho-vagal coactivation together with loss of adaptability. In premature infants, the risk of increase in cardio-respiratory events after the first immunization was associated with a specific pre-immunization profile: sympathetic predominance in heart rate control (high LF/HF ratio), abnormal oversimplification of heart rate variability and persistence rhythm control immaturity. Increased ApEn after immunization reflects a marginal result from adaptability of the heart rate to environmental changes without possibility to reserve in case of severe infection.