UPThèses

Le déclin cognitif qui s'observe au cours du vieillissement se réduirait grâce à une bonne condition physique cardiorespiratoire. Dans le cadre de cette thèse, les corrélats neurophysiologiques sous-jacents de cet effet prophylactique de la condition physique cardiorespiratoire ont été explorés par le biais de la spectroscopie proche de l'infrarouge qui permet de mesurer de manière non invasive l'activité hémodynamique cérébrale. Les objectifs sont d'une part, d'investiguer les effets de la complexité de la tâche, de l'âge et de la condition physique cardiorespiratoire sur l'évolution des indicateurs de la performance cognitive, de la perception subjective de la difficulté et de l'activité hémodynamique cérébrale. D'autre part, d'examiner les relations fonctionnelles qui pourraient exister entre ces différents indicateurs. A travers trois études utilisant différentes tâches exécutives dont nous avons manipulé le niveau de complexité, nous avons mesuré ces différents indicateurs chez des jeunes adultes et des seniors à haut et faible niveaux de VO2max. Les résultats obtenus ont montré dans un premier temps que l'activité hémodynamique, la performance cognitive ainsi que la perception subjective de la difficulté augmentent significativement en fonction de la complexité de la tâche exécutive. Ceci démontre la sensibilité des différents indicateurs à la manipulation de la complexité cognitive. De plus, l'avancée en âge induit une réduction des performances cognitives et de l'activité hémodynamique mais pas de la perception subjective de la difficulté. Dans un deuxième temps, nos résultats ont indiqué que la condition physique cardiorespiratoire est liée à une augmentation des performances exécutives ainsi que de l'activité hémodynamique, seulement chez les seniors et pour certaines tâches; les bénéfices étant limités à la fonction de mise à jour de la mémoire de travail. Enfin, dans un troisième temps, les résultats de l'ensemble de nos travaux ont montré un lien possible entre l'activité hémodynamique et la performance cognitive seulement chez les jeunes adultes et les seniors à haut niveau de VO2max lorsque la tâche expérimentale est particulièrement complexe, donc lorsque la charge cognitive est élevée. En somme, ce travail de thèse a permis d'apporter des supports de compréhension des mécanismes neurophysiologiques sous-jacents aux effets prophylactiques de la condition physique cardiorespiratoire, sur le déclin de la mise à jour de la mémoire de travail, au cours du vieillissement normal.

L’impact de l’exposition au froid dans le contexte de l’exercice physique et de la récupération sur des variables physiologiques et perceptives a été investigué. Nous avons mis en évidence, par méta-analyse, que : - L’exposition au froid lors de l’activité physique permet une amélioration de la performance pour des exercices de type aérobies et anaérobies (taille de l’effet variant suivant la technologie de refroidissement utilisée et la partie du corps refroidie). - La cryothérapie/cryostimulation et l’immersion en eau froide utilisées à la suite d’une activité physique permet une réduction des courbatures, de la fatigue perçue et des concentrations sanguines de marqueurs de dommages musculaires et de l’inflammation. Nos travaux expérimentaux montrent que : - Le port d’un gilet refroidissant lors d’une activité physique éprouvante améliore les réponses perceptives de confort thermique, d’humidité et de bien-être et réduit le stress physiologique (température cutanée diminuée, retour plus rapide à la fréquence cardiaque de base, amélioration de l’oxygénation cérébrale). - 3 min d'exposition en cryothérapie corps partiel est une durée optimale pour améliorer la qualité de sommeil après un entraînement. - 3 min d’exposition en cryothérapie corps entier améliore la qualité subjective (questionnaires) et objective du sommeil (actimétrie). Les mécanismes liés à cette amélioration dépendent de l’activité du système parasympathique lors des phases de sommeil profond. Ce travail montre l’efficacité de l’utilisation du froid dans différents contextes de l’activité physique et dans les processus de récupération. Les mécanismes biologiques susceptibles d'interagir dans ces processus de récupération sont présentés.

L’objectif de cette thèse était de préciser les relations entre la mobilité, la condition physique et les fonctions cognitives dans une perspective de vieillissement sain. D’abord, une étude méthodologique a été présentée pour spécifier les modalités d’évaluation du CE. Les résultats ont démontré que le CE est plus élevé lorsque la mesure est effectuée sur tapis roulant en comparaison avec une mesure directement au sol. Il a aussi été suggéré que le niveau d’assocation entre les deux modalités était insatisfaisant. Ensuite, une approche transversale a été utilisée afin de préciser les déterminants de la condition physique associés à une meilleure mobilité et à un profil cognitif favorable. En plus de la VO2max, une force élevée et un faible CE ont caractérisé les individus qui présentaient les meilleures performances dans une tâche de flexibilité cognitive. Il a aussi été démontré que des tests cliniques comme le Timed up and go et la vitesse maximale de marche sur 10 mètres pouvaient être utilisés pour discriminer les individus qui présentent les profils physiques et cognitifs les moins favorables. Enfin, une étude d’intervention a été proposée afin de vérifier si un entraînement de l’aptitude aérobie et de la force visant une augmentation de la VO2max et la réduction du CE allait permettre de meilleures performances cognitives lors d’une double tâche (motrice et cognitive). Les résultats démontrent, malgré que ce type d’intervention semble favoriser de meilleures performances en inhibition, qu’un programme visant le développement des habiletés motrices globales est aussi efficace pour induire des améliorations en inhibition.

En réadaptation cardiaque, les exercices gymniques réalisés en milieu aquatique sont très utilisés. Toutefois, les protocoles de rééducation les utilisant n'ont jamais été validés. De plus, pour les patients cardiaques à fonction ventriculaire gauche altérée, l'immersion peut provoquer une augmentation de pré charge et entraîner des complications. Nous avons évalué si la réadaptation incluant des exercices réalisés en immersion est sécurisée et si elle peut induire au moins les mêmes bénéfices qu'une réadaptation traditionnelle incluant des exercices réalisés uniquement à sec. Vingt quatre insuffisants cardiaques (IC) à fonction ventriculaire gauche altérée, stable cliniquement, et 24 coronariens (CO) à fonction ventriculaire gauche normale ont participé à 3 semaines de réadaptation. Les patients ont réalisé un programme d'entraînement comprenant des exercices d'endurance sur ergocycle (30 min, 5 jours /semaine, 60 à 70 % 2 VO pic) associé à un programme gymnique qui se déroulait soit au sol soit en piscine. Les groupes ont été randomisés. Les fonctions ventriculaire gauche, cardiorespiratoire, les variables hémodynamiques et neurovégétatives ont été évaluées avant et après la réadaptation, au repos, après un exercice au pic, après l'immersion. Au repos, une augmentation significative de la concentration plasmatique de nitrate a été observée uniquement chez les patients (IC et CO) entraînés partiellement en immersion. Chez les IC, une amélioration significative des variables hémodynamiques a également été observée quelque soit le type de réadaptation (augmentation de fraction d'éjection, du volume d'éjection systolique, une diminution de pression artérielle diastolique et de fréquence cardiaque). Toutefois, l'augmentation de fraction d'éjection au repos est significativement plus prononcée chez les IC entraînés partiellement en immersion. Après une immersion, les réponses physiologiques chez les CO avant et après de la réadaptation sont identiques. En revanche, l'augmentation attendue de volume d'éjection systolique, de débit cardiaque et de pression est observée chez les IC après ce stimulus uniquement après la réadaptation. A l'exercice, une augmentation significative de la consommation d'oxygène, de fréquence cardiaque et de puissance au pic de l'exercice est observée chez tous les patients après la réadaptation. Chez les IC, une amélioration significative de la capacité de récupération a été observée après réadaptation. De plus, les augmentations de fréquence cardiaque et de puissance à l'exercice sont significativement plus prononcées chez les IC entraînés partiellement en immersion. Les deux programmes de réadaptation utilisés ont été bien tolérés et sont capables d'induire des améliorations de la fonction cardiorespiratoire. Le programme de réadaptation incluant des exercices réalisés en immersion semble apporter des bénéfices supplémentaires en particulier chez les IC.

Le but de ce travail de thèse était de contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels nous nous représentons nos propres actions et celles d'autrui. En nous situant notamment dans la perspective de la théorie idéomotrice, nous avons examiné ces questions tout d'abord dans le cadre de l'imitation. Nos résultats indiquent un effet de l'apprentissage idéomoteur sur l'imitation intentionnelle (Etude 1), confirmant la flexibilité des liens perception-action, et démontrant le rôle des associations réponse-effet dans l'imitation. Toutefois, les performances à une tâche d'imitation automatique n'étaient pas influencées par un tel type d'apprentissage (Etude 2), possiblement en raison de processus différents n'ayant pas la même sensibilité à l'apprentissage idéomoteur. Nous avons ensuite étendu nos recherches au cadre des tâches conjointes (Etude 3). Nous montrons qu'une expérience idéomotrice corrélant l'exécution d'une action avec celle d'un agent non-humain conduit à la co-représentation de l'action de cet agent (présence d'un effet Simon social). Ainsi, l'expérience idéomotrice pourrait également permettre de modifier la co-représentation de l'action d'autrui en situation de tâche partagée. Ce travail confirme donc l'approche idéomotrice de la perception et de la représentation des actions d'autrui.

Ce travail de thèse visait à étudier les effets de l'immobilisation de courte durée d'un membre sur les processus cognitifs impliqués dans la planification et le contrôle des mouvements. Précisément, nous avons examiné l'impact d'une immobilisation de courte durée du membre supérieur (main droite ou gauche) sur la représentation mentale des actions de ce membre. Pour cela, nous avons eu recours à une tâche d'imagerie motrice implicite (rotation mentale de stimuli corporels), en partant du principe qu'un ensemble de processus cognitifs similaires sont sollicités que l'action soit réellement ou simplement simulée. Nos résultats indiquent que l'inactivité physique modifie le fonctionnement des processus cognitifs permettant la réalisation et l'optimisation des actions. L'immobilisation de courte durée du membre supérieur altère la capacité des sujets à se représenter mentalement des actions. L'effet de ces perturbations (changement de stratégie d'imagerie, transfert inter-membre…) peut varier d'un individu à l'autre, ainsi qu'en fonction des contraintes de la tâche d'imagerie implicite et de la durée de l'immobilisation. Un second objectif visait à examiner le potentiel de l'imagerie motrice explicite pour réactiver le système sensorimoteur suite à la période d'immobilisation de la main. Nous montrons qu'une pratique mentale en imagerie motrice kinesthésique pendant la période d'immobilisation permet de contrecarrer les perturbations fonctionnelles induite par la restriction d'exercice.

Ce travail examine la flexibilité de l'intégration multi-sensorielle dans ses aspects spatiaux et temporels. Dans un premier temps, nous nous intéressons à l'intégration des informations visuelles et proprioceptives dans la localisation d'une position. La performance est étudiée dans une tâche de reproduction passive d'une position spatiale (Exp. 1) en croisant trois modalités d'encodage et de reproduction (visuelle, proprioceptive, visuo-proprioceptive). Dans un second temps, nous nous intéressons à l'intégration des informations visuelles et auditives au cours du temps. La performance est étudiée dans une double tâche de temps de réaction de choix visuoauditive. Deux tâches visuo-manuelle et auditivo-manuelle et une double tâche visuo- et auditivo-manuelle sont proposées en manipulant l'ordre de présentation des stimuli (Exp. 2), en introduisant une amorce sur l'ordre de présentation des stimuli (Exp. 3) et en recourant à une population d'experts en "Counter strike" (Exp. 4). Les principaux résultats ont montré que la similarité et la richesse bimodale des phases d'encodage et de reproduction sont optimales pour la local isation d'une position (Exp. 1). L'intégration visuo-auditive au cours du temps est influencée par les différences individuelles, en partie par la fiabilité de la modalité sensorielle et l'ordre de présentation des stimuli, et par l'expertise individuelle (Exp. 2, 3, 4). L'ensemble de ce travail met en évidence une flexibilité des processus d'intégration multi-sensorielle en fonction de multiples facteurs dont les uns agissent aussi bien sur l'intégration des informations spatiales que sur l'intégration des informations au cours du temps.

Ce travail de thèse repose sur la combinaison de deux paradigmes de recherche en psychologie cognitive : la rotation mentale et les transferts intermodaux/inter-tâches. Dans notre première étude (Expériences 1a, 1b, 1c, 2a, et 2b), l'objectif était d'évaluer la dépendance/indépendance des traitements visuel et tactile, lors de tâches de rotation mentale : le Test des Rotations Mentales (Vandenberg & Kuse, 1978) et une tâche élémentaire de rotation mentale (Shepard & Metzler, 1971). En utilisant un plan expérimental intra-sujet, nous avons comparé quatre conditions expérimentales incluant des apprentissages intramodaux : 1. Visuel-Visuel ; 2. Tactile-Tactile, et des transferts intermodaux : 3. Visuel-Tactile ; 4. Tactile-Visuel. Les participants ont ainsi réalisé deux tâches successives dans des conditions sensorielles similaires ou différentes (session 1 et session 2). Nos résultats révèlent que la rotation mentale peut dépendre de processus de traitement des représentations spécifiques à la modalité sensorielle utilisée. Les informations découlant d'une expérience visuelle sont réutilisables dans la condition tactile, alors qu'à l'inverse, nous n'avons observé que très peu de transferts tactiles en condition visuelle. Les traitements visuels et tactiles, sur des objets tridimensionnels complexes, permettent ainsi le développement de stratégies d'imagerie mentale spécifiques (Visuel-Visuel-IM vs. Tactile-Spatial-IM), découlant de différents modes de traitements perceptifs (visuel-global vs. tactile-spatial)...

Ce travail de thèse, qui repose sur l'utilisation de la méthode d'amorçage (Rosenbaum & Kornblum, 1982), a pour objectif de vérifier la validité du modèle paramétrique de Rosenbaum (1980, 1983) et de déterminer les processus impliqués dans le cas où on se trouve face à une situation imprévue. La question qui se pose concernant ces processus est, d'une part, de savoir si notre système sensori-moteur déprogramme la totalité de ce qu'il avait traité et reprogramme le nouveau mouvement indépendamment des programmes antérieurs, ou au contraire s'il ne reprogramme que les paramètres erronés en gardant une trace des anciens programmes et, d'autre part, de savoir si dans ce dernier cas, la reprogrammation partielle se fait de façon sérielle ou parallèle. Dans une série de trois expériences, différentes méthodes d'analyse ont été utilisées : analyse des distributions de temps de réaction, delta plots et fonction de précision conditionnelle (étude 1), analyse des essais erronés (études 1 et 2) et enfin l'électromyographie (EMG, étude 3). L'ensemble de ces méthodes permettait une analyse fine des processus de déprogrammation-reprogrammation du mouvement. Les résultats de l'étude 1 révèlent que la déprogrammation n'est ni partielle ni totale et que la reprogrammation n'est faite de façon ni sérielle ni parallèle ; ceux de l'étude 2 révèlent que les résultats obtenus dans la première étude ne sont pas dus aux contraintes biomécaniques liées au mouvement utilisé. Dans l'étude 3, l'enregistrement EMG a permis de distinguer deux catégories d'essais : purs-corrects et incorrects-corrects. Dans ces derniers, on observe des activités EMG partielles précédant l'activation EMG de la réponse correcte (ébauche d'erreur). Les résultats révèlent que la déprogrammation dans les essais purs-corrects est totale. De plus, l'analyse des erreurs (études 1, 2) et celle des ébauches d'erreurs (étude 3) révèlent des traces de la réponse préparée dans ces réponses erronées.

L’hypertension artérielle (HTA) est une pathologie fréquente à l’origine d’un grand nombre de complications cardiovasculaires. La sédentarité est aussi un facteur de risque important de morbi-mortalité cardiovasculaire, et à l’inverse, la pratique régulière d’une activité physique (AP) diminue très significativement ce risque, au-delà du bénéfice lié à la seule amélioration du niveau de pression artérielle (PA). L’AP est pour cela recommandée dans la prise en charge de l’HTA. Son action anti-hypertensive est observée en « aigu » au décours immédiat d’un exercice, mais aussi en « chronique » avec des adaptations induites par la répétition des séances : adaptations à la fois fonctionnelles (mécanismes de régulation de la PA) et structurelles (composants des vaisseaux). Face à la diversité des modalités d’AP disponibles (en aérobie ou en résistance, mode continu ou intermittent, à l’extérieur, en gymnase ou en piscine) et des envies et possibilités des patients, notre objectif était d’étudier, chez des personnes hypertendues, le bénéfice de modalités nouvelles (exercice intermittent à haute intensité (HIIE), exercice sur vélo en piscine), en privilégiant les mesures ambulatoires de PA. Notre recherche a ainsi identifié, par la réalisation d’une méta-analyse ainsi que de 3 études cliniques : A- concernant l’AP : 1- le bénéfice hypotenseur de l’HIIE au décours d’une session d’exercice, au décours d’un entraînement court de 2 semaines (3 sessions / semaine), et d’un programme complété de conseils diététiques de 9 mois (2 HIIE / semaine) ; 2- le bénéfice additionnel de sa pratique sur cyclo-ergomètre dans l’eau ; 3- un effet favorable sur la compliance artérielle (mesure de vitesse de l’onde de pouls, VOP). B- concernant le patient, des modérateurs favorables tels qu’une PA de repos ≥135/85 mm Hg, l’association de mesures diététiques. Ces éléments devraient contribuer à améliorer la prescription d’AP en cas d’HTA.