Rehaussement de la mémoire de travail et de l'inhibition de la douleur par la neuromodulation du cortex préfrontal dorsolatéral gauche chez des personnes jeunes et âgées = Improving working memory and pain inhibition using neuromodulation of left dorsolateral prefrontal cortex in young and older persons

Objectif: Cette thèse vise à étudier si l’inhibition de la douleur par l’activation de la mémoire de travail (MT) peut être rehaussée par la Stimulation Transcranienne à Courant Direct (tDCS) chez des volontaires jeunes et des personnes âgées en bonne santé. La MT permet de sélectionner l’information pertinente à une tâche et de diriger l’attention vers l’exécution de cette tâche, permettant ainsi de limiter la capture de l'attention par des distracteurs, incluant la douleur. Cependant, cette inhibition de la capture attentionnelle par la douleur puisqu’il s’agit d’un processus descendant (top-down), peut être diminuée chez les personnes âgées en raison de la réduction des capacités de la MT. La tDCS est une méthode prometteuse à cet égard puisque la stimulation anodale du cortex préfrontal dorsolatéral (DLPFC) gauche permet d’améliorer les capacités de la MT. Méthodes: Cette thèse comporte deux expériences menées sur quarante jeunes adultes (première étude) et quinze personnes âgées (deuxième étude). Les expériences comportent deux séances de tDCS (tDCS anodale et simulée), pendant lesquelles de la douleur et le réflexe nociceptif de flexion étaient évoqués par une stimulation électrique à la cheville, alors que les participants exécutaient une tâche n-back (0-back et 2-back). Le protocole expérimental comportait cinq conditions dont l'ordre a été contrebalancé (0-back, 2- back, douleur, 0-back avec douleur et 2-back avec douleur), et qui ont été réalisées deux fois chacune (avant tDCS et pendant tDCS). Résultats: Les résultats indiquent que la neuromodulation du DLPFC gauche permet d’améliorer l’inhibition de la douleur par la MT, autant chez les jeunes adultes que chez les personnes âgées. Cependant, le réflexe nociceptif de flexion n’a pas été modulé par l’activation de la MT, suggérant que les effets bénéfiques de la tDCS reposent sur des mécanismes supraspinaux indépendants des voies inhibitrices descendantes. Ces études ont permis l'avancement des connaissances sur les interactions entre la cognition, la douleur et l'âge et montrent comment la neuromodulation peut changer ces interactions pour améliorer l'inhibition de la douleur. Ces résultats permettront le développement de protocoles de neuromodulation pour la gestion de la douleur chez les personnes âgées. Objective: This thesis aimed to examine whether pain inhibition by working memory (WM) engagement can be enhanced by Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in young and older healthy volunteers. Directing attention away from painful stimuli is under the control of WM that allows the selection of task-relevant information and directing attention towards task execution. However, top-down inhibition of nociceptive activity and pain may be altered in normal aging due to decreased WM. tDCS is a promising method in this regard since anodal tDCS of the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) was shown to improve WM performance. Methods: Two experiments were conducted on forty healthy (first study) and fifteen older volunteers (second study). They participated in two tDCS sessions (sham and anodal tDCS), in which the pain was evoked by electrical stimulation at the ankle. Participants performed an n-back task (0-back and 2-back) while they received random electrical stimulation to produce pain and the nociceptive flexion reflex, an index of spinal nociception. The experimental protocol comprised five counterbalanced conditions (0-back, 2-back, pain, 0-back with pain and 2-back with pain) that were performed twice (pre-tDCS baseline and during tDCS). Results: In both studies, neuromodulation of left DLPFC enhanced pain inhibition by WM. However, the nociceptive flexion reflex was not modulated by WM enhancement suggesting that improvement of pain inhibition by WM using tDCS is supraspinal and independent of descending inhibitory pathways. These studies improve our understanding of the interactions between cognition, pain and age and show how neuromodulation may change these interactions to improve pain inhibition. Findings support the development of neuromodulation protocols for pain management in older persons.

Keyphrases: Douleur, Neuromodulation, Vieillissement, Cognition, Modulation descendante, Mémoire de travail, Neuromodulation, Nociception, Cognition, Transcranial Direct Current Stimulation, Pain, Nociceptive, Aging, Descending modulation, Working memory