Dynamiques cérébrales des trajectοires cοgnitives dans le vieillissement nοrmal

Brain dynamics of cognitive trajectories in normal aging

• Auteur / Autrice : Kenza Bennis
• Direction : Francis Eustache, Thomas Hinault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Psychologie
• Date : Soutenance le 12/12/2024
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Homme, Sociétés, Risques, Territoire
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Neuropsychologie et Imagerie de la Mémoire Humaine (NIMH)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement co-accrédité : Université de Caen Normandie
• Jury : Président / Présidente : Olivier Martinaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Martinaud, Christine Bastin, Valentina La Corte, Pascal Hot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christine Bastin, Valentina La Corte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rythmes ultradiens

Repos

Réseaux cérébraux

Cerveau -- Vieillissement

Effets de l'âge

Cognition

Rythmes cérébraux

Mots clés libres

Electroencéphalographie

Fonctions cognitives

Vieillissement normal

Réseaux cérébraux au repos

Dynamiques cérébrales

Electroencephalography

Cognitive functions

Normal aging

Resting-State Networks

Brain dynamics

Ultradian rhythms

Résumé

Le vieillissement de la population est un phénomène mondial croissant, qui soulève des enjeux de santé publique majeurs, relatifs à la préservation de l’autonomie des adultes âgés. Si certains individus présentent un fonctionnement cognitif préservé, d'autres présentent un déclin plus ou moins marqué, reflétant une hétérogénéité des trajectoires cognitives associée à des changements cérébraux variés. Les recherches récentes suggèrent que les dynamiques temporelles de l'activité cérébrale constitueraient un indicateur fin et précoce des changements cognitifs liés à l'âge. Cependant, le moment de la journée, qui influence ces dynamiques, est rarement pris en compte dans les études. L'objectif principal de cette thèse est de caractériser les dynamiques temporelles de l'activité cérébrale à l'échelle de la journée chez des adultes âgés en bonne santé, en utilisant l'électroencéphalographie (EEG) à haute résolution temporelle. Nos résultats ont montré que les rythmes thêta et gamma sont distinctement associés à la cognition. Les fluctuations globales de l'activité thêta augmentent au cours de la journée et sont négativement corrélées aux performances mnésiques, tandis que les fluctuations gamma diminuent et sont positivement associées aux fonctions exécutives. En utilisant des méthodes de réseau multicouche, nous avons également caractérisé les dynamiques de connectivité fonctionnelle inter- et intra-réseaux, révélant que la stabilité ou la fluctuation de ces connexions a des effets spécifiques sur la cognition selon la bande de fréquence considérée. Ces résultats mettent en évidence l'importance de prendre en compte les dynamiques journalières de l'activité cérébrale dans l'étude du vieillissement cognitif. Sur le plan clinique, nos travaux ouvrent des perspectives pour le développement d'outils de dépistage précoce et d'interventions personnalisées visant à maintenir ou améliorer la santé cognitive des personnes âgées. En intégrant le moment de la journée dans l'évaluation neuropsychologique et en ciblant spécifiquement les rythmes cérébraux pertinents, il serait possible d'affiner le diagnostic et de proposer des stratégies thérapeutiques adaptées.

The aging of the population is a growing global phenomenon, raising major public health issues relating to the preservation of autonomy in older adults. While some individuals show preserved cognitive functioning, others show a more or less marked decline, reflecting the heterogeneity of cognitive trajectories associated with varied cerebral changes. Recent research suggests that the temporal dynamics of brain activity are a fine, early indicator of age-related cognitive changes. However, the time of day, which influences these dynamics, is rarely taken into account in studies. The main aim of this thesis was to characterize the temporal dynamics of brain activity on a daytime scale in healthy older adults, using high temporal resolution electroencephalography (EEG). Our results showed that theta and gamma rhythms are distinctly associated with cognition. Global fluctuations in theta activity increase over the course of the day and are negatively correlated with memory performance, while gamma fluctuations decrease and are positively associated with executive functions. Using multi-layer network methods, we also characterized the dynamics of inter- and intra-network functional connectivity, revealing that the stability or fluctuation of these connections has specific effects on cognition depending on the frequency band considered. These results highlight the importance of taking into account the daily dynamics of brain activity when studying cognitive aging. In clinical terms, our work opens up prospects for the development of early screening tools and personalized interventions aimed at maintaining or improving cognitive health in the elderly. By integrating the time of day into neuropsychological assessment, and specifically targeting relevant brain rhythms, it would be possible to refine diagnosis and propose appropriate therapeutic strategies.