Soutenance de thèse de Anaïs MINET

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Neurosciences
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Fatigue mentale,Traumatisme Crânien,Rééducation Holistique,Electrophysiologie,Connectivité cérbrale,
Keywords
Mental fatigue,Traumatic brain injury,Holistic rehabilitation,Electrophysiological,Cerebral connectivity,
Titre de thèse
Caractérisation de la fatigue mentale et mesure de la récupération fonctionnelle après rééducation holistique chez des patients traumatisés crâniens : étude électrophysiologique.
Characterization of mental fatigue and measurement of functional recovery after holistic rehabilitation in traumatic brain injury patients: electrophysiological study.
Date
Mardi 28 Septembre 2021 à 14:00
Adresse
3 Place Victor Hugo, 13003, Marseille
Salle des Voûtes
Jury
Directeur de these Mme Béatrice ALESCIO-LAUTIER Laboratoire de Neurosciences Cognitives - UMR 7291
Rapporteur M. Fabien SAUVET Institut de recherche biomédicale des armées (IRBA)
Rapporteur Mme Claire VALLAT-AZOUVI Université Paris 8, Saint-Denis, Laboratoire de Psychopathologie et de Neuropsychologie, EA 2027
Examinateur M. Frédéric CANINI Institut de recherche biomédicale des armées (IRBA)
Examinateur M. Boris BURLE Laboratoire de Neurosciences Cognitives - UMR 7291

Résumé de la thèse

En tout temps et en tout lieu, l'être humain est confronté au phénomène de fatigue mentale en raison de ses activités intellectuelles abondantes. Comprendre les mécanismes complexes de la fatigue mentale est un prérequis indispensable pour mieux la gérer, maintenir une performance sur le long terme et prévenir les situations à risques. Dans le cas des patients traumatisés crâniens (TC), où la présence de troubles psycho-cognitifs réduit leurs ressources, la fatigue mentale est l’un des symptômes les plus invalidants. L’état de fatigue ressenti peut entraver la récupération de leurs capacités et limiter leur réinsertion sociale et professionnelle. Le développement de mécanismes compensatoires, par une rééducation optimiserait le fonctionnement mental qui réduirait la fatigue générée par la charge mentale. Dans ce contexte, nos travaux consistent d’une part, à comprendre les mécanismes physiologiques de l'émergence de la fatigue mentale lors du maintien prolongé d’une activité et les mécanismes adaptatifs qui en résultent, avant le déclin de la performance, chez les sujets sains et chez des patients TC, et d’autre part, d’évaluer les bénéfices d’une rééducation holistique sur la performance et la fatigabilité des patients TC. Dans une première étude, nous avons évalué l'émergence de la fatigue mentale chez 48 adultes sains lors d’une tâche de switch d’une heure. Nous avons suivi l'évolution temporelle de l'activité électrophysiologique par enregistrement continu des données EEG, EOG et ECG pendant la tâche. De plus, la comparaison des données EEG durant 10 minutes de repos, avant et après la tâche, nous a permis d’estimer les répercussions de la fatigue sur la connectivité fonctionnelle cérébrale de repos. Nous avons montré que l'expérience subjective de la fatigue survenait avant la diminution de la performance. En même temps que l'EOG indiquait des signes de fatigue et l'activité neurovégétative des signes d'effort, l'EEG reflétait un processus adaptatif exprimé par une augmentation simultanée de l'activité EEG lente (α et θ) et rapide (β) associée au maintien d'une bonne performance. Aucune modification de la connectivité de repos n’a été observée chez les sujets sains. Dans la seconde étude, nos recherches se sont orientées plus spécifiquement sur la fatigue mentale chez des patients TC (N=3) et les bénéfices d’une rééducation holistique sur celle-ci. La fatigue a été évaluée selon le même protocole que l’étude 1. Les patients ont présenté des performances cognitives plus faibles que les sujets contrôles associées à un niveau de fatigue ressenti équivalent. Une augmentation de la connectivité dans des régions impliquées dans le maintien du contrôle attentionnel et l’attention dirigée interne, suggère une sursollicitation de ces fonctions durant la tâche, ce qui contribue très probablement à l’apparition de la fatigue chez ces patients. Nous avons développé une rééducation holistique et évalué ses effets sur l’état de fatigue par la comparaison des bilans électrophysiologiques, associés à des bilans psycho-cognitifs, avant et après la rééducation. Suite à une rééducation d’une durée d’un an, 2 patients ont amélioré leurs performances sans augmenter leur fatigue. L’EEG confirme l’accumulation équivalente de la fatigue pour l’un et montre un effort moindre pour l’autre ce qui suggère que ces patients ont davantage de ressources après la rééducation permettant aussi l’amélioration de leur bilan cognitif. Chez le troisième patient, les données EEG mettent en évidence la réalisation d’efforts supplémentaires efficaces pour stabiliser ses performances dans le temps, grâce à une meilleure gestion de ses ressources. Suite à la rééducation, l’émergence de la fatigue n’impacte plus la connectivité pour 2 patients sur 3 ce qui reflèterait l’amélioration des processus attentionnels sous tendue par la mise en place de nouveaux mécanismes de compensation, qui ont également permis la meilleure réussite du bilan cognitif.

Thesis resume

At all times and in all places, human beings are confronted with the phenomenon of mental fatigue due to their abundant intellectual activities. Understanding the complex mechanisms of mental fatigue is an essential prerequisite to better manage it, maintain long-term performance and prevent risky situations. In the case of traumatic brain injury (TBI) patients, where the presence of psycho-cognitive disorders reduces their resources, mental fatigue is one of the most disabling symptoms. The state of fatigue experienced can hinder the recovery of their abilities and limit their social and professional reintegration. The development of compensatory mechanisms, through rehabilitation, would optimize mental functioning and reduce the fatigue generated by the mental load. In this context, our work consists, on the one hand, in understanding the physiological mechanisms of the emergence of mental fatigue during the prolonged maintenance of an activity and the resulting adaptive mechanisms, before the decline of performance, in healthy subjects and in TBI patients, and, on the other hand, in evaluating the benefits of a holistic rehabilitation on the performance and the fatigability of TBI patients. In a first study, we evaluated the emergence of mental fatigue in 48 healthy adults during a one-hour switch task. We monitored the temporal evolution of electrophysiological activity by continuous recording of EEG, EOG and ECG data during the task. In addition, comparison of EEG data during 10 minutes of rest, before and after the task, allowed us to estimate the impact of fatigue on resting brain functional connectivity. We showed that the subjective experience of fatigue occurred before the decrease in performance. At the same time that EOG indicated signs of fatigue and neurovegetative activity indicated signs of effort, EEG reflected an adaptive process expressed by a simultaneous increase in slow (α and θ) and fast (β) EEG activity associated with maintaining good performance. No change in resting connectivity was observed in healthy subjects. In the second study, our research focused more specifically on mental fatigue in TBI patients (N=3) and the benefits of holistic rehabilitation on it. Fatigue was assessed according to the same protocol as in Study 1. The patients showed lower cognitive performance than control subjects associated with an equivalent level of perceived fatigue. An increase of connectivity in regions involved in the maintenance of attentional control and internally directed attention suggests an overloading of these functions during the task, which most likely contributes to the appearance of fatigue in these patients. We developed a holistic rehabilitation and evaluated its effects on the state of fatigue by comparing electrophysiological assessments, associated with psycho-cognitive assessments, before and after the rehabilitation. Following a one-year rehabilitation, 2 patients improved their performance without increasing their fatigue. The EEG confirms the equivalent accumulation of fatigue for one and shows a lesser effort for the other, which suggests that these patients have more resources after rehabilitation, allowing them to improve their cognitive assessment. For the third patient, the EEG data show that he made additional effective efforts to stabilize his performance over time, thanks to a better management of his resources. Following rehabilitation, the emergence of fatigue no longer impacted connectivity for 2 out of 3 patients, which would reflect the improvement of attentional processes underlying the development of new compensatory mechanisms, which also allowed the cognitive assessment to be more successful.