Influence des boissons sucrées sur les capacités cognitives

7/23/2019 Influence des boissons sucrées sur les capacités cognitives

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Impact des boissons sucrées sur l’appétit et les performances cognitives

1

L’impact des boissons

sucrées sur l’appétit etles performances

cognitives

CORNELOUP Thibault

DE LICHY DE LICHY Isaure

DUCHAMP Bénédicte

GARRET Simon

PUHLMANN Marie-Luise

SEGRE Hugo

XU Jia




2

Sommaire

Sommaire ................................................................................................................................................ 2

Remerciements ........................................................................................................................................ 4

Résumé .................................................................................................................................................... 4

Introduction ............................................................................................................................................. 5

I) Etude des effets de la consommation chronique de boisson sucrée sur l’appétit, la mémoire et

le consentement à l’effort chez le rat ................................................................................................... 6

A. Effet sur la prise alimentaire........................................................................................................ 6

1. Contexte et bibliographie ............................................................................................................ 6

2. Objectif ........................................................................................................................................ 7

3. Principe de l’expérimentation ...................................................................................................... 7

4. Mise en place de l’expérience ..................................................................................................... 7

5. Présentation du dispositif statistique .......................................................................................... 8

6. Etude descriptive et tests ............................................................................................................. 9

7. Modèle linéaire mixte ................................................................................................................ 10

8. Interprétation des résultats ......................................................................................................... 11

B. Effet sur la mémoire à court terme ............................................................................................... 12

1. Contexte et bibliographie .......................................................................................................... 122. Objectif ...................................................................................................................................... 12

3. Principe de l’expérimentation .................................................................................................... 13

4. Mise en place de l’expérience ................................................................................................... 13

5. Traitement statistique du labyrinthe .......................................................................................... 14

6. Effet “sucre” sur le nombre de vermicelles mangés .................................................................. 14

7. Effet « sucre » sur le nombre d’erreurs ..................................................................................... 15

8. Effet de l’apprentissage ............................................................................................................. 16

9. Effet du temps passé dans chaque branche ................................................................................ 17

C. Effet sur le consentement d’effort à fournir pour obtenir une récompense .................................. 18

1. Contexte et bibliographie .......................................................................................................... 18

2. Objectif ...................................................................................................................................... 19

3. Principe de l’expérimentation .................................................................................................... 19

4. Mise en place de l’expérience ................................................................................................... 19

5. Interprétation des résultats ......................................................................................................... 21

6. Améliorations potentielles du dispositif expérimental .............................................................. 21




3

II) Etude des effets de la consommation ponctuelle de boisson sucrée sur les performances

cognitives via des expérimentations menées sur l’homme ............................................................... 21

A. Protocole .................................................................................................................................... 22

B. Résultats .................................................................................................................................... 24

1. Conditions générales ................................................................................................................. 24

2. Mémoire .................................................................................................................................... 24

3. Capacité à compter à rebours de 7 en 7 ..................................................................................... 27

4. Reconnaissance ......................................................................................................................... 30

Bibliographie ......................................................................................................................................... 32

ANNEXE .............................................................................................................................................. 35




4

Remerciements

Nous tenons à remercier en premier lieu notre tuteur Nicolas Darcel, pour le temps

qu’il nous a consacré, pour son encadrement et ses conseils.

Nous remercions également tout le personnel de l’animalerie, en particulier Dalila

Azzout Marniche pour son aide précieuse, et Sandra Theate pour sa patience.

Merci encore à Claude Wisner-Bourgeois pour le temps qu’elle nous a consacré, et à

Nachiket Nadkarni pour son aide en programmation, et pour sa réactivité à toute épreuve.

Merci également à Olga Davidenko pour ses conseils sur la préparation de nos

expériences sur les humains.

Nous adressons aussi des remerciements chaleureux au groupe fructose pour leur

patience et le temps qu’ils nous laissaient volontiers pour nos expériences.

Merci enfin à tous nos sujets humains qui ont accepté de se lever aux aurores le matin

pour faire avancer la science !

Résumé

Le but de notre étude est de montrer l’influence de l’ingestion de saccharose sur les

performances cognitives.

Pour ce faire, nous avons effectué dans un premier temps des expériences sur des rats

afin de voir si la prise chronique de saccharose a une influence sur le consentement à l’effort,

sur la mémoire et sur l’appétit Nous leur avons fait passer deux tests : un test sous forme de

labyrinthe permet de tester la mémoire des rats, un test sous la forme d’un levier à actionner

pour avoir une récompense sucrée permet de mesurer le consentement à l’effort. L’appétit

quant à lui est mesuré à partir de la prise alimentaire de chaque rat.

Dans un second temps, nous avons effectué des expériences sur des humains. Ces

expériences consistent en un test de mémorisation d’une liste de mots, un compte à rebours de

7 en 7 et une épreuve de reconnaissance faciale. Ces tests permettent respectivement de




5

mesurer les effets du saccharose sur la mémoire de travail, sur une faculté de calcul et sur la

reconnaissance.

Malgr é l’absence de résultats significatifs, on a réussi à mettre en évidence des

tendances. Il semblerait que le sucre améliore la mémoire de travail et permet de limiter le

nombre d’erreurs lors d’une épreuve de calcul. Ces tendances auraient pu être confirmé es

avec plus de temps et de moyens.

The aim of this project was to show the influence of sucrose ingestion on cognitive

performance.

As a first step we performed experiments on rats to investigate if chronic consumption

of sucrose would influence memory, appetite and motivation to get a food reward. The rats

underwent two tests: a labyrinth to investigate the effect on memory and a bar pressing test to

get a sugar food reward which is a measure of motivation to get a reward. Appetite was

measured by using the food intake of each rat.

As a second step we performed experiments with human subjects. These experiments

consisted of a word list memory test, a calculation task (“compte à rebours de 7 en 7”) and a

facial recognition test. These tests measured the effect of sucrose on working memory,

calculation ability and recognition.

Despite the absence of significant results we succeeded in finding tendencies. It seems that

sugar improves working memory and decreases mistakes in the calculation test. These

tendencies could have been confirmed if more time and more resources had been available.

Introduction

Dans le contexte actuel, les boissons sucrées font partie intégrante de nos repas et sont

de plus en plus présentes dans notre alimentation. De nombreuses recherches s’intéressent à

l’impact ces boissons sucrées (et plus généralement du sucre) sur notre santé. Elles sont

effectivement suspectées d’avoir un rôle dans l’accroissement du nombre de cas d’obésité

dans les pays développés, et donc le déclenchement de maladies cardiovasculaires ou de casde diabète. En lien avec ce problème de prévention de l’obésité, de nombreuses études






7

en évidence [3]. Les mécanismes d’interactions entre satiété, prise alimentaire et

consommation de sucres ne sont pas bien connus chez l’Homme [2,4].

N’ayant pas trouvé de bibliographie précise concernant la même question sur le cas

des rats, nous allons mener une étude qui nous permettrait de remarquer l’existence de ce

phénomène chez le rat et s’il est de même nature que chez l’Homme.

2. Objectif

Nous voulons observer l’influence d’une consommation chronique de boisson sucrée

sur l’appétit.

3. Principe de l’expérimentation

La totalité de l’expérimentation portera sur des rats. Nous en avons douze, six seront

les témoins (rats T), ils ne recevront aucune boisson sucrée durant la totalité de l’expérience.

Les six autres seront les rats qui recevront les boissons sucrées (rats BS). Les rats sont en

cycle inversé, les différentes interventions se dérouleront donc exclusivement sous lumière

rouge.

La seule variable que nous étudions ici est l’influence de la consommation de boisson

sucrée sur l’appétit. Le paramètre observable choisi est la quantité de nourriture consommée

par un rat, à chaque déjeuner.

L’hypothèse à vérifier est le fait que la consommation régulière de boisson sucrée

dérègle l’appétit, en le diminuant.

4. Mise en place de l’expérience

Notre expérience se greffe sur une autre étude menée par un autre groupe, utilisant en

partie les rats qui serviront à notre expérience. Le protocole est de ce fait limité à leur objectif.

La durée de l’expérience est de dix neuf jours. Les repas sont tous composés de la

même alimentation : un mélange de 60% de farine P14 et de 40% d’eau.

Chaque matin, les rats sont pesés à jeun. Ce paramètre n’est cependant pas un bon

indicateur de l’appétit des rats puisque la consommation de boisson sucrée influe également

sur la prise de poids.

A neuf heures du matin, le premier repas leur est donné. Il s’agit de boulettes de 10g

du mélange décrit précédemment. Cette nourriture sera laissée jusqu’à une consommation

totale.

A midi, le deuxième repas est donné. Il s’agit de boulettes du même mélange, mais de 50g

cette fois-ci. Cette nourriture est laissée jusqu’à 18h. Les restes sont pesés et la différence




8

entre ce qui a été déposé à midi et ce qu’il reste à 18h nous donne la consommation du rat et

constitue donc notre paramètre observable.

Chaque jour, une solution de saccharose à 15% est mise à disposition des rats non témoins,

pour une durée de deux heures. De jour en jour, cette manipulation est décalée dans le temps

afin d’éviter de mettre en place un phénomène habituel pour les rats qui risquerait de modifier

leur comportement et donc de biaiser notre expérimentation.

5. Présentation du dispositif statistique

Tableau des effectifs :

Boisson consommée (i) Eau (1) Boisson sucrée (2)

Nombre de rats (ni) 6 6

On indice i les lots de rats de la manière suivante : lot 1 = rats T et lot 2 = rats BS (I=2).

On note j le rat numéro j du lot i (J=6).

Ce dispositif est équilibré car n1=n2.

Pour chaque rat on définit :

- La prise alimentaire qui correspond à la quantité consommée lors du déjeuner en

grammes. Cette quantité est calculée tous les jours pour chaque rat.

- La prise de boisson qui correspond à la quantité bue (eau ou solution de saccharose) en

grammes. Même remarque que pour la prise alimentaire.

Tableau des variables :

Variable Signification Type

Boisson Boisson consommée Qualitative, explicative

PB Moyenne de la prise de

boisson par rat sur 19j

Quantitative, explicative

PA Moyenne de la prise

alimentaire par rat sur 19j

Quantitative, à expliquer

Pini Poids initial en g Quantitative, explicative

Moyenne des poids: la pesée a lieu tous les jours le matin à jeun.

Moyennes Poids à j=1 Poids à j=20 Gain total de poids en g

Rats T 295.2 375.5 76.4

Rats BS 294.6 380.4 85.8




9

6. Etude descriptive et tests

Boxplot de la prise alimentaire moyenne : 1=témoin 2=boisson sucrée

Ecarts-type des variables par lot :

PA PB Pini

Rats T 2.4 5.7 14.8

Rats BS 7.1 2.2 17.2

On effectue une série de tests de Fisher au risque de 5% pour tester l’égalité des

variances du tableau ci-dessus. Aucune différence significative n’apparaît, excepté pour PA

(prise alimentaire moyenne). On considère donc que les variances de PB et Pini (T vs. BS)

sont statistiquement égales (hypothèse conservée), et que celles de PA sont statistiquement

différentes (hypothèses rejetée). Les tests sont détaillés en annexe.

Moyenne des variables par lot :

PA PB Pini

Rats T 31.0 7.8 295.2

Rats BS 30.7 11.2 294.6

On effectue une série de tests de Welch (PA) et Student (PB, Pini) au risque de 5%

pour tester l’égalité des moyennes du tableau ci-dessus. Aucune différence significative

n’apparaît, l’hypothèse n’est jamais rejetée. On considère donc que toutes les moyennes du

tableau (T vs. BS) sont statistiquement égales. Les tests sont détaillés en annexe.




10

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

260 280 300 320 340 P A m o y e n n e q u o t i d i e n

n e ( g )

Poids initial (g)

PA moyenne en fonction du poids initial des

rats

rats T

rats BS

Graphique :

Il semble y avoir une relation linéaire entre le poids initial des rats et la prise

alimentaire. Cette relation est confirmée par un modèle de régression linéaire simple (cf.

annexe). On intégrera donc le poids initial comme variable explicative dans le modèle final.

7. Modèle linéaire mixte

On a réalisé dans un premier temps un modèle linéaire classique (ANCOVA, détaillé

en annexe) pour expliquer la prise alimentaire moyenne des rats en fonction de la boisson

consommée et du poids initial des rats. L’effet « poids initial » est le seul à ressortir

significatif. Cependant ce modèle présente deux limites majeures : il ne prend pas en compte

l’effet « temps » car en travaillant seulement sur les moyennes nous perdons de l’information

(évolution des effets au cours du temps), et en second lieu, ce modèle ne prend pas en compte

l’effet aléatoire « individu » dû à l’échantillonnage réalisé dans la population de rats.

Pour ces raisons, on réalise un modèle plus complet (linéaire mixte, programme en

annexe) sur l’ensemble des données recueillies sur les 19 jours :

Pri se alimentair e ~ Boisson * Temps * Poids in itial * Rats

où : Prise alimentaire = prise alimentaire de chaque rat, par jour et en grammes

Boisson = effet qualitatif fixe de la boisson consommée (eau ou sucrée)

Temps = effet qualitatif fixe du temps (jour de l’expérience)

Poids initial = effet quantitatif fixe du poids initial de chaque rat, en grammes

Rats = effet qualitatif aléatoire du rat utilisé (du fait de l’échantillonnage)

Résultats du modèle : (les sorties R sont en annexe)

On obtient un effet significatif du poids initial, comme précédemment. Cet effet est

positif : les rats les plus gros initialement ont une prise alimentaire plus importante.




11

On obtient également un effet faiblement significatif du temps : aux jours 3, 6, 8 et 15

la prise alimentaire des rats est réduite.

La p-value de l’effet « Boisson » est proche de 1, ce qui confirme les tests réalisés

précédemment : aucun effet significatif de la boisson consommée n’est observé.

8. Interprétation des résultats

Poids initial :

Après avoir testé l’égalité des variances et des moyennes des poids initiaux des 2

groupes, les hypothèses sont conservées : l’échantillonnage est donc homogène vis-à-vis du

poids des rats et des conditions initiales.

Prise de boisson :

Là encore, on a testé l’égalité des variances et des moyennes de la prise de boisson des

2 groupes. Les hypothèses sont conservées pour les 2 tests : statistiquement, les rats

consomment en moyenne la même quantité de boisson (eau ou boisson sucrée). Cela pourrait

signifier qu’il n’existe pas a priori d’attirance du goût sucré ou du sucre consommé (avec

toutes les réserves concernant le faible nombre de rats utilisés pour l’expérience, sur une

durée limitée, et sur les résultats exploités : cf. remarques dans le paragraphe suivant).

Prise alimentaire :

On remarque sur les boxplots que la répartition des prises alimentaires des rats BS est

beaucoup plus étalée que celle des rats T : il existe donc une très forte variance pour les rats

BS par rapport aux rats T, ce qui va restreindre la comparaison et l’interprétation des résultats.

On peut ajouter à cela le faible nombre de répétitions (6 rats pour chaque lot), qui limite

encore plus l’interprétation statistique. On peut donc difficilement savoir si cette différence de

variance entre les 2 lots est due à l’échantillonnage ou au facteur environnemental « boisson

sucrée vs. eau ».

L’écart observé sur les boxplots entre les variances des prise alimentaires moyennes

est confirmée par un test de Fisher qui nous permet de rejetée l’hypothèse d’égalité des

variances. Un test de Welch est réalisé grâce aux moyennes et variances empiriques, qui cette

fois ne nous permet pas de rejeter l’hypothèse d’égalité des moyennes. Il n’existe donc pas

d’effet « saccharose » statistiquement significatif sur la prise alimentaire moyenne des rats (on

rappelle que les quantités de boisson ingérées par les 2 lots sont statistiquement égales, donc

toutes les conditions de test homogènes).




12

Le modèle linéaire mixte réalisé ne permet pas de conclure quand à l’effet de la

boisson, qui là encore n’est pas statistiquement significatif. Ce résultat peut aller dans le sens

de la bibliographie, c’est-à-dire qu’il n’existe pas de réponse compensatoire aux calories

ingérées lors de la consommation de boisson sucrée. Cependant cette conclusion est limitée

car :

- le nombre de rats est trop faible pour conclure : avec 6 rats par lot, la puissance du texte est

de 56%. Il faudrait au moins 13 rats par lot pour que la puissance du modèle final soit de 90%.

Les tests de puissance sont en annexe.

- la durée de l’expérience n’est peut-être pas suffisante (19 jours) pour une conclusion

tranchée sur un effet chronique

- la dose de sucre a été calculée à partir du taux maximal de sucre trouvé dans les boissons

sucrées commercialisée. Elle est pertinente car réaliste, mais il est possible que cette dose soit

insuffisante pour avoir une conséquence remarquable sur la prise alimentaire.

On ne peut donc seulement dire que, soit la boisson consommée n’a pas d’effet sur la

prise alimentaire des rats, soit elle a un effet mais il n’est pas observable du fait de

l’échantillon (tirage aléatoire et nombre très faible d’individus utilisés) et de la cour te durée

de l’expérience (19 jours) qui de plus n’a pas été répétée.

B. Effet sur la mémoire à court terme

1. Contexte et bibliographie

Selon nos recherches bibliographiques, il existe une relation entre le taux de glucose

présent dans le sang et la mémoire, que ce soit chez les rats ou chez l’humain [5,6]. Il existerait

un taux optimal pour lequel la mémoire serait la plus performante [1,5].

Le protocole que nous allons mettre en place est issu d’un modèle bien connu pour

l’expérimentation chez les rats, et qui utilise un labyrinthe, afin d’étudier la mémoire à court

terme [7,8].

2. Objectif

Nous voulons mettre en évidence l’influence de la prise chronique de boisson sucrée

(saccharose) sur la mémoire à court terme.




13

3. Principe de l’expérimentation

La totalité de l’expérimentation portera sur les mêmes rats qui ont servi à l’expérience

précédente.

Le seul facteur variable que nous étudions ici la mémoire à court terme des rats. Ledispositif mis en place pour l’expérience aura donc pour seul objectif l’évaluation de cette

variable.

L’hypothèse retenue, suite à des études bibliographiques, est le fait que la

consommation régulière de boisson sucrée augmenterait la mémoire à court terme.


Le matériel choisi est un plateau de un mètre de diamètre, comprenant huit bras

solidaires (dimension d’un bras : longueur : 36 cm, largeur : 12 cm, hauteur : 28 cm). A

l’extrémité de chacun d’eux, sera placé derrière un petit remontoir, la récompense, de même

nature que dans l’expérience précédente. Le dispositif est supervisé par une webcam qui sera

placé au dessus, afin de suivre avec précision les déplacements du rat sur le plateau.

Le plateau est placé dans sous lumière rouge (les rats sont en cycle inversés), et est

nettoyé après chaque passage pour éliminer toutes les odeurs susceptibles de modifier le

comportement des prochains rats.

Le rat est placé sur le plateau pour un temps défini (selon la phase de l’expérience

décrite plus loin). Il est alors amené à explorer chaque partie du plateau, ce qui le conduira

aux récompenses. Sa mémoire spatiale à court terme lui permettrait d’enregistrer les bras qu’il

a déjà visités. Chaque fois que le rat revisitera un bras, nous le compterons comme une erreur.

Le nombre d’erreur est donc le paramètre observé. Les enregistrements vidéo nous

permettrons de préciser notre analyse, en observant par exemple les distances parcourues pour

chaque rat pour trouver toutes les récompenses.

L’expérience se déroulera en deux phases : une phase d’apprentissage et une phase de

test.

Durant la phase d’apprentissage, chaque rat sera placé trois minutes sur le plateau.

L’objectif est qu’il se familiarise au dispositif. Cette phase sera répétée 6 fois pour chaque rat.

Durant la phase de test, chaque rat est placé une fois sur le plateau pendant 5 minutes.

Ceci afin que le rat ait le temps de trouver le maximum de récompenses.




14

5. Traitement statistique du labyrinthe

Après cette expérience, on peut ainsi quantifier leur nombre d’erreur (ils passent plus

d’une fois par le même bras), le temps passé dans chaque branche et le nombre de vermicelles

mangés en tout.

La question que l’on se pose alors est : « La consommation de sucre a un effet sur la

mémoire à court terme ». On décline cette question en trois axes : le sucre qualitativement a

un effet sur le nombre de récompenses mangés, sur le temps et sur le nombre d’erreurs.

Le dispositif est composé de deux lots indépendantes de rats (T et BS). Le dispositif

est équilibré et complet.

On commence par effectuer une comparaison de deux populations indépendantes afin

de dégager une influence globale de la boisson au saccharose sur les différentes variables

mesurées. Nous poserons l’hypothèse que pour les deux populations les variables

quantitatives ont des distributions gaussiennes.

6. Effet “sucre” sur le nombre de vermicelles mangés

On veut savoir si les moyennes du nombre de récompenses mangées par les rats sont

différentes selon les deux groupes. Dans notre dispositif, on peut tester d’abord l’effet boisson

sucrée ingérée sur la variable quantitative nombre de récompenses. On compare donc les

moyennes des deux populations indépendantes.

Récompense

Remontoir

Bras du plateau

Position initiale

du rat

Test sur la mémoire à court terme : plateau expérimental vu d’en haut




15

L’observation des boxplot montrent cependant que les variances ne sont pas

comparables.

Box plot comparant les deux populations pour la récompense(E=Eau et S=saccharose)

Cette observation est confirmée par la var.test de Fisher sur le logiciel R qui a rejeté la

statistique de test H0 qui posait l’égalité des variances. Nous utilisons ainsi un test non

paramétrique car le nombre d’échantillons est faible (n1 et n2 < 30) qui se nomme le test

d’Aspin-Welch et est l’équivalent de celui de Student pour des variances non égales. La p-

value est alors de 0,05 ce qui fait rejeter H0 au risque de 5%. Il existe donc une différence

faiblement significative entre les moyennes du nombre de vermicelles mangés entre les deux

groupes. De plus, les coefficients montrent que l’effet sucre diminue significativement le

nombre de récompenses mangés, ils sont peut-être moins attirés par les récompenses.

Cependant, la puissance de ce test est de 0.35 ce qui reste faible, l’effet sucre sur le nombre de

récompense est donc très faiblement significatif.

7. Effet « sucre » sur le nombre d’erreurs

De même, on effectue le même raisonnement pour La fréquence d’erreur. Ce taux estun taux relatif représentant le nombre d’erreur total du rat (il a visité plus d’une fois un même

couloir) divisé par le nombre total de couloirs visités afin de pouvoir comparer.




16

Boxplot comparant les deux populations pour le taux d’erreur

Les variances semblent plus comparable, le test des variances égales nous donne une

p-value élevée, on ne rejette pas l’hypothèse initiale H0 et donc les variances sont

statistiquement égales La statistique utilisée est celle de Student pour comparer deux

populations à variances égales et inconnues qu’on remplace par leurs estimations.

La p-value est de 0.22, donc on accepte H0 au risque de 5% et il n’y a donc soit pas

d’effet significatif du taux moyen d’erreur entre les deux groupes de rats sur ce critère, soit le

dispositif expérimental est biaisé. La puissance de ce test dans le cas contraire aurait de toute

façon été très faible à 35%.

En conclusion, notre protocole expérimental a permis de montrer un effet faiblement

significatif sur le nombre de récompenses mangés, ce qui laisse supposer une diminution de

l’attrait pour les récompenses. On ne montre pas d’effet significatif sur la mémoire à court

terme du traitement sucre ou pas sucre. Il n’y a donc soit pas d’effet du sucre sur celle-ci ou

notre dispositif expérimental est biaisé, il aurait sûrement fallu un nombre d’échantillon plus

important. Les calculs sur les puissances de test nous montrent qu’il aurait fallu au moins 40

rats dans chaque groupe avec une variabilité équivalente pour avoir une puissance de test

convenable.

Nous pouvons maintenant étudier plus précisément les variables qui interviennent dans

notre dispositif expér imental. En effet, à part l’effet sucre il y a aussi l’effet du montage du

labyrinthe ou l’effet de l’apprentissage qui influent sur nos résultats.

8. Effet de l’apprentissage

Notre dispositif est répété car on effectue les mêmes mesures sur les rats à différents

jours d’intervalle. On utilise alors un modèle plus complexe : le modèle linéaire mixte faisant

intervenir les effets fixes du temps, du traitement et l’effet aléatoire dû aux mesures intra

individu. Il est détaillé en annexe.

On test nos 12 rats avec 6 rats par traitement (sucre ou pas sucre) et 6 mesures sur nos

variables étudiées, une mesure par jour hormis les week end.

On évalue la progression des animaux durant leur apprentissage, au vu des résultats

précédents, il est plus intéressant d’étudier la progression du nombre de récompenses mangés




17

Comme l’apprentissage se déroule sur 6 jours, il n’est pas forcément homogène et il y a donc

un effet jour en plus de l’effet boisson qui peut influer. On cherche donc à expliquer le

nombre de récompense mangé par rapport à l’apprentissage modélisé par la variable jour et

par le type de boisson utilisé. On utilise ainsi un modèle mixte pour prendre en compte l’effet

aléatoire dû à la répétition de la même mesure chaque jour pour un même individu, celui-ci

est détaillé en annexe.

Nous avons ensuite étudié ce modèle en regardant la significativité et l’importance de

chacun des facteurs et de l’interaction via les p-value qui sont en annexe.

L’anova montre ainsi un effet significatif du jour et de la boisson et un effet non significatif

pour l’interaction. La répétition sur plusieurs jours influence donc le nombre de récompenses

mangés par les rats et donc l’apprentissage est significatif. On peut aussi dire que le traitement

influe sur le nombre de récompenses mangés.

En regardant les coefficients (annexe), on voit que tous les jours sont significatifs,

l’apprentissage est donc homogène. Mais le coefficient de l’effet boisson sucrée n’est pas

significatif. L’effet boisson a donc un impact sur l’attrait pour la récompense mais il n’est pas

le seul. Enfin, les variances résiduelles du modèle et de l’effet aléatoire (0,3 et 1,6) sont

faibles ce qui confirme aussi la significativité de notre expérience. Toutefois, la puissance de

ce test est très faible à 16% ce qui confirme encore le faible échantillon, il en aurait fallu aussi

au moins 40 rats dans chaque groupe. Il n’est cependant pas significatif pour le taux d’erreur

ni pour le traitement, ni selon les jours.

Pour conclure, l’apprentissage est significatif sur le nombre de récompenses mangés et

cela confirme donc la significativité de l’effet boisson sur celui-ci lors de l’expérience finale.

Mais au vu des résultats, l’effet boisson reste très faiblement significatif et il y a d’autres

variables à inclure dans notre modèle, un échantillon plus important d’individus ou d’autres

paramètres à maintenir constant lors de l’expérience. Le stress des animaux peut aussi

intervenir.

9. Effet du temps passé dans chaque branche

Le fait qu’il semblait ne pas avoir d’eff et boisson sur le temps passé dans le labyrinthe

peut être causé par des biais dans le dispositif expérimental. En effet, les branches ne sont

peut-être pas perçues de la même façon par le rat et cela peut lui éviter d’utiliser sa mémoire à

court terme. On peut regarder aussi l’impact du traitement sur ce temps. On commence donc

par chercher s’il y a un effet branche sur le temps passé dans chaque branche. Le dispositif est

équilibré et complet.




18

La visualisation des variances par un boxplot ne montre pas de variances comparables,

on utilise donc un test non-paramétrique le test de Kruskal-Wallis qui est l’équivalent de

l’ANOVA.

Boxplot par groupe d’individu sur la fréquence relative de temps passé

Ce test compare les moyennes de deux échantillons, les résultats sont donnés en

annexe. On voit qu’il y a une différence significative entre les branches car la p -value est très

faible, il y a donc un effet branche significatif. La puissance du test est tout de même de 56%

ce qui reste faible. L’effet branche est donc faiblement significatif, mais cela nous montre

ainsi que le labyrinthe n’était pas homogène pour les rats et que cela a peut être influencé nos

résultats. Cela est peut-être causé par l’environnement car les autres rats étaient très proches

d’un côté du labyrinthe, le rat dans le labyrinthe a donc pu se diriger préférentiellement du fait

qu’il pouvait percevoir la présense de ses congéneres.

On en déduit que le dispositif présentait sans doute des imperfections pour répondre à

notre hypothèse car on ne pouvait pas s’affranchir de l’effet branche.

C. Effet sur le consentement d’effort à fournir pour obtenir une

récompense

1. Contexte et bibliographie

L’utilisation d’un système de levier permettant d’obtenir une récompense est un

modèle bien connu pour les études psychologiques chez les rats [9,10,11,12].

Souvent, il est utilisé pour la phase d’apprentissage durant laquelle les rats obtiennent

une récom pense à chaque coup donné sur le levier. Ensuite, l’expérience est modifiée, et les

rats reçoivent par exemple des chocs électriques. Cela permet notamment d’étudier les

différentes fonctions du cerveau.

Nous allons nous inspiré de ces expériences, afin de pouvoir mesurer quelle valeur lesrats accordent-ils à une récompense [13].




19

2. Objectif

Nous voulons mettre en évidence l’influence de la prise régulière et contrôlée de

boisson sucrée (au saccharose) sur la capacité à fournir un effort pour obtenir une récompense

alimentaire (à base de saccharose).

3. Principe de l’expérimentation La totalité de l’expérimentation portera sur les mêmes rats que précédemment. On

rappelle que la prise alimentaire ainsi que l’évolution du poids de chacun d’entre eux sont

aussi contrôlées régulièrement, afin de limiter les facteurs variables qui seraient susceptibles

de biaiser les résultats.

Le seul facteur variable que nous étudions ici est l’intensité d’effort fournie par chacun

des rats pour obtenir sa récompense. Il est évident que les facteurs cités précédemment ne

resteront pas constants et uniformes, (prise alimentaire et consommation de boissons sucrées

différentes selon les rats), mais le fait de les contrôler régulièrement nous permettra de mettre

en évidence les différentes corrélations existantes.

L’effet attendu du facteur variable, qui est l’intensité d’effort fourni pour obtenir la

récompense, peut être discuté. En effet, nous pensons que le rat qui consomme chroniquement

des boissons sucrées peut subir un effet d’addiction et/ou d’habituation. Ce rat accorderait

alors plus de valeur à la récompense (effet d’addiction). Cependant, chaque récompense lui

procurerait moins de plaisir (effet d’habituation). Le rat qui n’est pas habitué à consommé des

boissons sucrées accorderait une valeur à la récompense qui est difficile à juger. Par contre,

une fois obtenue, cette récompense lui procurerait probablement plus de plaisir que pour le rat

consommant des boissons sucrées. Il est alors probable que la valeur qu’il accorderait à larécompense augmente. La différence du consentement de l’effort à fournir de la part des deux

catégories de rats est donc difficile à anticiper.


Le matériel choisi est simple et facile à utiliser : il s’agit d’une cage

(dimensions : longueur : 40 cm, largeur : 28 cm, hauteur : 40 cm), et d’un outil « lego » de la

marque Mindstorms, comprenant un capteur tactile (qui nous servira de pédale) et d’un

moteur à rotation relié à un mini ordinateur programmable. Nous mettons en place un système

simple permettant de relier la pédale à un tapis automatique qui délivrera une récompense à

chaque coup de pédale. Le fait que tout le système soit automatique permet de réduire le biaisdû à l’intervention humaine qui pourrait induire une perturbation dans le comportement du

rat. L’expérimentateur restera ainsi en dehors du champ de vision de l’animal.

La récompense choisie est une décoration pour gâteaux, enforme d’étoile et de couleur

blanche, à base de saccharose et beurre de cacao (une étoile pèse environ 63mg).

La pédale est placée sur un bord de la cage, au milieu d’un côté. Le tapis automatique

est fixé en hauteur, de sorte que la récompense tombe juste à côté du rat qui vient de fournir

l’effort, pour favoriser sa compréhension du système.




20

Gamelle

40 cm

28 cm

La cage est placée sous lumière rouge (les rats sont en cycle inversé). Le rat est placé

dans la cage pour une durée de trois minutes. Trois récompenses sont placées sur le tapis, trois

coups de pédales permettront donc au rat d’obtenir ces récompenses. Après chaque passage, la

cage est nettoyée à l’alcool pour éliminer toutes les odeurs susceptibles de modifier le

comportement des prochains rats.

Le paramètre observé est le nombre de fois où le rat appuie sur la pédale afin

d’obtenir une récompense.

Cette manipulation a été réalisée 8 fois (une à deux fois par jour).

Modèle du test sur l’intensité à fournir un effort pour obtenir une récompense : cage

expérimentale vue d’en haut

Nombre de vermicelles consommés en moyenne chaque jour, par les rats T et les rats BS

Les résultats obtenus ne montrent aucune différence significative entre les rats témoins

et les rats ayant consommés des boissons sucrées. Les petites oscillations que l’on peut

remarquer sont présentes du fait de coups de pédales effectués très probablement au hasard

par certains rats.

-1

0

1

2

3

0 2 4 6 8 10 N o m

b r e m o y e n d e v e r m i c e l l e s

c o n s o m m é s

Jours

Moyenne Rat T

Moyenne Rat BS

Pédale

Tapis automatique

Récompense

Position initiale




21

5. Interprétation des résultats

Il semble évident, à la suite de chaque répétition, que les rats n’ont pas compris que la

pédale permettait d’obtenir une récompense. Ainsi, aucun d’entre eux n’a montré

explicitement que l’effort physique qu’il accomplissait pour appuyer sur la pédale avait pour

objectif d’obtenir une récompense. Ce mécanisme n’étant pas assimilé, il est difficile de

concevoir une quelconque corrélation dans les résultats.

6. Améliorations potentielles du dispositif expérimental

Initialement, nous avions prévu de construire l’expérience en deux temps : une phase

de d’apprentissage et une phase de test. La première phase aurait permis au rat de comprendre

le fonctionnement du mécanisme. La seconde aurait permis d’observer le paramètre étudié, en

laissant le rat plus longtemps dans la cage, et en enlevant les récompenses du tapis

automatique. Nous aurions ainsi enregistré le nombre de coup de pédale que chaque rat serait

prêt à fournir pour obtenir une récompense.

La première phase n’ayant jamais abouti, nous avons modifié le déroulement de

l’expérience, en nous focalisant essentiellement sur l’objectif de faire comprendre aux rats la

relation entre la pédale et l’obtention d’une récompense.

Plusieurs points sont alors remis en question. Le premier est le temps de la phase

d’apprentissage. Nous pensons que le nombre de répétition de l’expérience n’été pas assez

élevé pour la compréhension du système.

Le second est le protocole de la phase d’apprentissage. Quand nous les laissions seuls

dans la cage, pendant trois minutes, le rat ne s’intéressait pas à la pédale. Nous l’avions

pourtant agrandi pour la mettre plus en évidence. La place de cette pédale peut aussi être

remise en question : nous avions choisi de la mettre à un endroit où le rat doit, par curiosité,

aller chercher ce qu’elle signifie et à quoi elle sert. Nous aurions pu choisir de la placer à un

endroit où le rat serait mené à appuyer dessus par hasard (au milieu de la cage par exemple).

II) Etude des effets de la consommation ponctuelle de boisson

sucrée sur les performances cognitives via des expérimentations

menées sur l’homme

Dans la vie quotidienne, on peut parfois remarquer un lien entre la consommation de

boissons sucrées et la stimulation de nos capacités cognitives, c’est-à-dire qu’on se sent plus

réactif ou qu’on est plus apte à se concentrer pour effectuer une tâche comme un travail. Mais

cela repose sur une grande variabilité entre les individus et l’état psychologique peut aussi

intervenir. Il est donc intéressant d’effectuer des expérimentations pour montrer un effet des

boissons sucrées sur différentes capacités cognitives. La nécessité de réaliser des




22

expérimentations humaines nous a donc semblé évidente. Cependant, de telles

expérimentations menées à l’échelle de quelques semaines nous imposaient certaines

contraintes. En particulier, l’étude de la consommation chronique de boissons sucrées ne nous

a pas semblé adaptée. En effet, le protocole expérimental impliquait de choisir les sujets dont

la consommation réponde exactement à nos critères. La durée de l’expérimentation étant trop

courte pour mettre en place une consommation précise chez nos sujets, nous avons centré nos

recherches sur la consommation aiguë de boissons sucrées.

Cette étude cherche donc à étudier les effets de la consommation aigüe de boissons

sucrées sur trois performances cognitives que nous avons sélectionnées : la mémoire de

travail, la reconnaissance et la capacité à compter à rebours.

A. Protocole

Nous nous sommes alors basés sur nos recherches bibliographiques pour avoir une

idée des protocoles que nous pourrions mettre en place.

En premier lieu, nous avons noté que de nombreux résultats avaient été montrés en ce qui

concerne l’effet du glucose sur la mémoire des personnes âgées. L’ingestion de glucose

augmente en effet la mémoire de travail de ces personnes sur des tests simples comme retenir

une liste de mots écoutée une fois. Mais n’ayant à disposition que de jeunes étudiants en

bonne santé, nous ne pouvions appliquer les mêmes tests que ceux pour les personnes âgées.

En effet, des expériences ont montré que chez les jeunes et pour les mêmes tests, jamais

l’effet du glucose sur les performances cognitives n’a été montré [1,14].

Nous avons donc cherché des protocoles qui seraient adaptés pour de jeunes personnes

en bonne santé. Il en est ressorti que, chez les jeunes, l’amélioration par le glucose des

performances cognitives avait été montrée pour des tests plus compliqués (par exemple,

Benton et Owens en 1993 ont examiné l’influence d’une boisson contenant du glucose sur la

mémoire des mots). On peut citer par exemple des tests où les sujets devaient effectuer une

double tache et où le test de mémoire était plus compliqué.

A partir de ces données bibliographiques, nous avons pu mettre en place notre propre

protocole.

L’expérience se décline sur 2 jours différents. Les sujets arrivent le matin à jeun et

après une bonne nuit de sommeil (7h minimum). Dans la mesure où la nicotine associée au




23

glucose améliore les performances cognitives, et afin d’éviter tout biais, nous avons choisi des

sujets non fumeurs.

Le sujet doit alors boire, le premier matin, une boisson sucrée. Nous avons choisi

comme boissons sucrées des boissons où l’on ne trouvait que du sucre et pas de fructose, ni de

caféine ou de vitamine, etc. qui risquaient de fausser nos conclusions. Nous avons fait par

ailleurs le choix de donner des boissons sucrées trouvées dans le commerce et non de l’eau

additionnée de sucre. En effet, nous pensons que l’eau sucrée n’est « pas bonne » et qu’il y

avait donc une différence pour le consommateur s’il buvait une boisson qu’il ne trouve pas

bonne ou s’il boit une boisson qui lui plait.

Ces critères nous ont amenés à sélectionner deux boissons du commerce : le Coca-cola

sans caféine (28 g de sucre pour 250 mL de Coca), et le Seven up (26 g de sucre pour 250 mL

de boisson). Le sujet peut choisir selon sa préférence l’une des deux boissons.

En ce qui concerne la dose de sucre à ingérer, nous nous sommes basés sur la bibliographie

qui avait montré que la dose la plus efficace était de 300mg de sucre/kg de poids corporel [15].

Après avoir ingéré cette boisson, le sujet doit remplir un questionnaire en attendant

l’assimilation du sucre. En effet, la glycémie atteint son pic 1/2h après l’ingestion. Le

questionnaire que nous leur avons proposé est le TFEQ (Three Factors Eating Questionnaire,

cf. annexe), afin d’établir un profil du comportement alimentaire de nos sujets.

Une demi-heure plus tard, les tests commencent. Le sujet écoute dans un premier temps une

liste de 20 mots qui n’ont pas de lien entre eux. Chaque mot est séparé du suivant par 1

seconde. Afin de compliquer ce test très courant qui a permis de montrer l’amélioration des

performances cognitives sur les personnes âgées, le sujet doit, en même temps qu’il se

concentre sur la liste de mots, réaliser un dessin contenant certains éléments que nous leur

précisons.

Nous passons ensuite au deuxième test réalisé sur Matlab qui consiste à compter à

rebours de 7 en 7 à partir d’un nombre (relativement grand) que nous définissons (par

exemple : 789) et cela durant 1 minute. Le nombre 7 n’est pas choisi au hasard, mais pour sa

difficulté. Effectivement, il est assez élevé, ni pair, ni trop évident (comme 5 ou 9). Un petit

essai préliminaire de compte à rebours de 3 en 3 à partir de 10 est réalisé le premier jour pour

s’assurer que le sujet a compris la cons igne. Nous enregistrons alors le nombre de bonnes

réponses, le nombre d’erreurs et nous notons également où se trouvent ces erreurs dans le

décompte.

Dans le cadre du troisième test, le sujet doit faire un test de reconnaissance faciale.Pour chaque visage de la série qui défile devant lui, il doit déterminer s’il s’agit d’un homme




24

ou d’une femme. Nous enregistrons le temps mis pour classer les 99 visages, ainsi que le

nombre d’erreurs. (Ce test est réalisé sur un logiciel programmé sur ImageJ). Entre le pr emier

et le deuxième jour, les visages ne défilent pas dans le même ordre.

Enfin, il est demandé au sujet, dans un délai d’une minute, de restituer le plus de mots

dont il se souvient de la liste de départ.

Ces tests durent en tout environ ¼ d’heure.

Puis nous leur offrons en récompense le petit déjeuner.

Le deuxième jour, nous ré-effectuons tous ces tests mais après consommation d’un

verre d’eau (nous changeons la consigne pour le dessin, le nombre de départ du compte à

rebours et la liste de mots à restituer).

B. Résultats

1. Conditions générales

Nous avons effectué nos expérimentations sur 25 sujets. Tous nos sujets ont entre 20

et 25 ans, ils sont étudiants, la plupart dans l’école Agroparistech. Nous avons choisi des

sujets non fumeurs et nous avons vérifié qu’ils avaient effectué une bonne nuit avant de faire

l’expérience. Toutes ces informations peuvent se retrouver en Annexe.

En ce qui concerne le profil des sujets, nous leur avons fait remplir le TFEQ (three

factors eating questionnaire, échelle d'autoévaluation utilisée dans les études du

comportement alimentaire chez les personnes de poids normal, en surpoids et obèses). Il en

découle que sur les 25 sujets, quatre d’entre eux sont en situation de restriction cognitive

(« ensemble des comportements alimentaires […] découlant d’une intention de maîtriser son

poids par le contrôle mental du comportement alimentaire », Gerard Apfeldorfer, psychiatre

et psychothérapeute, spécialiste du comportement alimentaire). Neuf sujets sont sujets à

désinhibition (« craquage), et neuf d’entre eux perçoivent la faim.

Les doses de sucre administrées sont calculées en fonction du poids de chaque sujet.

En effet nous voulions que chacun reçoive la même dose de sucre proportionnellement à son

poids pour que l’augmentation de glycémie ait le plus de chance d’être semblable pour chacun

des sujets. La dose moyenne de sucre reçue par chaque sujet est de 18,8 g.

2. Mémoire

Le test de mémoire vise à étudier l’influence de la consommation de sucre sur les

performances de la mémoire de travail, qui « permet de stocker et de manipuler des

informations pendant de courtes périodes et lors de la réalisation d’une activité ». Cette




25

mémoire de travail fait intervenir comme système de stockage la boucle phonologique

(« sous-système qui maintient en mémoire les informations verbales entendues ou lues ») [16].

Il semblerait à première vue qu’on puisse voir une amélioration de la mémoire de

travail après consommation d’une boisson sucrée. En effet, on observe sur ce graphique que

pour 18 personnes sur 24, le nombre de mots retenus après ingestion de sucre est supérieur ou

égal à celui sans ingestion de la boisson sucrée. (4 égalités). Cependant, notons que pour 2

personnes la tendance est complètement contraire. De plus, ce graphique ne permet pas de

conclure et nous avons besoin des statistiques pour voir si la tendance que nous croyons

déceler est vérifiée et significative.

Nous avons donc effectué, dans un premier temps, pour chacun des effets que nous

voulions montrer, un test de Student pour des données appariées afin de voir s’il y avait une

différence significative entre le passage avec sucre et sans sucre. Un tel test donne la

moyenne des différences que nous appellerons d. Ainsi, si d est proche de 0, les moyennes

sont semblables, il n’y a pas de différence significative et sinon, il y en a une entre les deux

passages.

Nous obtenons pour le nombre de mots retenus :

var.test :

0

2

4

6

8

10

12

P a u l

Y o s r

M a t h i l d e A .

J o s e p h

F r a n ç o i s

P a u l i n e

M a h a u l t

L u c i e

I s a b e l l e

M a t h i l d e G .

R o m a i n

N i c o l a s

O d i l e

M . -

H .

C a m i l l e

E l o d i e

M e h d i

F a n n y

M M

I n k e n

R a c h e l

L é a

C l é l i a

E d o u a r d

C o r e n t i n

Nombre de mots retenus

avec sucre

avec eau




26

pvalue=0.3307 (variance non égales)

test de student apparié avec variances non égales : d=-0.68

pvalue=0.2181

La p value du test étant supérieure à 5%, on garde l’hypothèse initiale H0 qui est qu’il

n’y a pas de différence significative entre les deux passages. Ainsi, les statistiques ne

permettent pas de mettre en évidence de manière significative la différence que nous avions

crue voir entre le passage avec et sans sucre. Cependant, la puissance de notre test étant de ...

seulement, nous ne pouvons rien conclure car notre test n’est pas assez performant…

Par la suite, dans toutes les expériences réalisées sur les humains, on n’obtient avec ce test

aucun résultat significatif, la puissance restant très faible (2,5%).

Nous nous tournons alors vers un autre modèle, plus puissant (100%), un modèle

linéaire mixte, qui prend en compte davantage de facteurs, et que nous utiliserons par la suite

pour nos analyses statistiques :

Nombre de mots retenus = f(indi vidu , sucre ou non, n°de session)

Ce modèle est plus complet et surtout, il prend en compte l’effet d’apprentissage. Il est très

important de tenir compte de cet effet car nous effectuons deux fois un test similaire pour

chaque personne et avec un intervalle dans le temps très court (d’un jour sur l’autre).

On obtient cette fois les résultats suivants :

numDF denDF F-value p-value

(Intercept) 1 46 213.53825 <.0001

boisson 1 46 1.28672 0.2625

session 1 46 1.24739 0.2699

boisson:session 1 46 4.39965 0.0415

On voit que l’interaction entre boisson et la session (donc si l’on passe avec du sucre

lors du premier passage ou lors du deuxième passage) est significative (pvalue<5%). Comme

le reste ne l’est pas, on en déduit que la session et la boisson influencent peut être le nombre

de mots retenus, mais ce ne sont pas les seules à entrer en compte dans le modèle. Il y a peut

être donc eu un effet d’apprentissage entre les deux sessions. Ou bien peut etre qu’il y a un

effet du sucre sur l’amélioration de la mémoire de travail si l’épreuve est nouvelle pour lui.




27

3. Capacité à compter à rebours de 7 en 7

A travers ce test de compte à rebours, on cherche à tester une autre faculté cognitive.

Le graphique suivant détaille le nombre de bonnes réponses obtenues après consommation ou

non de boisson sucrée.

On peut noter en premier lieu, comme on pouvait s’en douter, que les résultats ne

sont pas homogènes entre les individus. Il est très difficile cette fois ci de ressortir une

quelconque tendance.

On peut même douter, en regardant ces deux graphiques, de l’existence d’unedifférence significative quant au nombre de bonnes réponses obtenues à ce test.

On réalise donc le modèle suivant :

Nombr e de bonnes réponses = f (individu, boisson, session)

On obtient les résultats suivants :


(Intercept) 1 44 497.8812 <.0001

boisson 1 44 0.0050 0.9437

0

5

10

15

20

25

I s a b e l l e

M a h a u

l t

P a u l i n e

L u c

i e

M a t h i l d e

M a t h i l d e

J o s e p

h

O d i l e

R o m a

i n

N i c o l a s

C a m i l l e

M e d

h i

E l o d

i e

M a r i e - H o r t e n s e

F a n n y

M M

I n k e n

R a c h

e l

L é a

C l é l i a

E d o u a r d

C o r e n t

i n

Nombre de bonnes réponses obtenues au

compte à rebours

avec sucre

sans sucre

0,00

5,00

10,00

15,00

dsucre deau

Nombre moyen de bonnes

réponses




28

session 1 44 0.5369 0.4676


Les p-values sont telles que l’on ne peut conclure à aucun effet significatif sur le

nombre de bonnes réponses obtenues à ce test.

En revanche, comme on peut le voir sur le graphique suivant, il est possible que le

nombre d’erreurs réalisées soit significativement différent entre le test réalisé après

consommation de boisson sucrée et celui réalisé après consommation d’eau. En effet, le

nombre moyen d’erreurs n’est que de 0.83 après consommation de sucre alors qu’il est de

1,42 après consommation d’eau.

Mais il faut rester prudent : en effet un sujet a fait un nombre d’erreurs beaucoup plus

grand que les autres et étant donné la taille de notre échantillon, cette personne serait

suceptible d’avoir une influence non négligeable sur la moyenne totale.

Le même graphique mais sans cette personne qui pourrait fausser la moyenne :

La différence paraît alors beaucoup moins significative.

Par ailleurs, on peut se poser la question de l’effet apprentissage (un effet

d’habituation à compter à rebours de 7 en 7). La question de l’effet apprentissage se pose pour

0,00

0,50

1,00

1,50

e sucre e eau

Nombre moyen d'erreurs

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

e sucre e eau

n o m b r e d ' e r r e u r m o y e n

type boisson

Moyennes

Moyen…




29

tous les tests, mais nous avons remarqué particulièrement dans ce cas un effet possible,

lorsque nous avons élaboré le graphique suivant :

Cette fois, nous pouvons relever une tendance : il semblerait que lors du deuxième

passage, les individus arrivent à un plus grand nombre de bonnes réponses que lors du

premier.Pour confirmer ou infirmer ces différentes hypothèses, nous retenons le modèle suivant :

Nombre d’erreurs = f( individu, boisson, session)


(Intercept) 1 44 12.557718 0.0009

boisson 1 44 0.844072 0.3632

session 1 44 1.713244 0.1974

boisson:session 1 44 0.004430 0.9472

Une fois de plus, aucun résultat n’est significatif. On ne peut donc rien conclure sur la

tendance à la diminution du nombre d’erreurs sur ce test après consommation de sucre.

Cependant, même si l’effet session n’est pas significatif, il a une p-value assez faible. Peut-

être montrons-nous ici un peu la tendance que nous avions vue.

Nous ne pouvons conclure donc que sur une tendance observée a priori mais nous ne pouvons pas affirmer nos assertions par les statistiques.




30

4. Reconnaissance

Le test de reconnaissance faciale a pour but d’évaluer les effets du sucre sur les

mécanismes de différenciation des visages. On se base ici sur une différenciation homme-

femme. On relève au cours des tests deux paramètres : le temps de réaction, mesuré par le

temps total mis pour classer les 99 visages, et le nombre d’erreurs de classement.

Il semblerait à première vue que la consommation de boisson sucrée ne diminue pas le

temps total. Le mécanisme de reconnaissance ne serait donc pas facilité, du moins du point de

vue du temps de réaction, par la prise de sucre.

Si l’on s’intéresse en revanche au nombre d’erreurs de classement (cf graphique ci-

dessous), on peut noter quelques différences. En premier lieu, alors que le temps total ne

différait pas grandement entre les individus (1’11’’ en moyenne), le nombre d’erreurs est lui

très différent selon les individus. Ensuite, on note la répartition suivante : seuls sept sujets sur

vingt-deux réalisent plus d’erreurs après consommation de sucre ; deux ont fait le même

nombre d’erreurs. Treize enfin ont amélioré leur performance lors du test avec sucre.

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

P a u

l

Y o s r

M a t h i l d e A

.

J o s e p h

F r a n ç o i s

M a h a u l t

L u c i e

I s a b e l l e

M a t h i l d e G

.

E l o d i e

M e h d

i

M a r i e - H o r t e n s e

N i c o l a s

R o m a i n

O d i l e

F a n n y

M M

I n k e n

R a c h e

l

L é a

C l é l i a

E d o u a r d

C o r e n t i n

Reconnaissance - Temps total

avec sucre

sans sucre

0

2

4

6

8

10

12

14

16

P a u l

Y o

s r

M a t h i …

J o s e p

h

F r a n

ç …

M a h

a …

L u c

i e

M a t h i …

E l o d

i e

M e h d i

M a r

i e …

N i c o l a s

R o m a i n

O d i

l e

F a n n

y

M M

I n k e

n

R a c h

e l

L é

a

C l é l i a

E d o

u …

C o r e

n …

Reconnaissance - Nombre d'erreurs de

classement

avec sucre

sans sucre




31

Ceci démontre une influence très hétérogène du sucre sur la capacité des individus à

reconnaître les visages.

Nous réaliser le modèle suivant afin d’étudier les effets des individus, de la boisson et

du numéro de la session sur le temps total de classement et sur le nombre d’erreurs :

Temps de reconnaissance = f(indi vidu , boisson, session)

Nombre d’erreurs = f(individu, boisson, session)

Test de reconnaissance temps :

numDF denDF F-value p-value(Intercept) 1 40 2392.0874 <.0001

boisson 1 40 0.0833 0.7743

session 1 40 2.3045 0.1369 boisson:session 1 40 0.0512 0.8222

On ne trouve pas d’effet significatif. Ici encore, la session est l’effet qui est le plus

significatif. Il y a peut être un effet d’apprentissage. Peut être aurions nous dû changer les

visages montrés entre les deux sessions.

Test de reconnaissance : nombre d’erreurs


(Intercept) 1 38 90.46341 <.0001

boisson 1 38 0.30817 0.5821

session 1 38 1.89935 0.1762


On tire les mêmes conclusions que précédemment.

On ne peut donc rien conclure quant aux effets du sucre sur la reconnaissance.

Comme dans les tests précédents, soit le test n’est pas assez puissant, soit il n’y a pas de

différence significative entre les résultats obtenus après consommation de sucre et ceux

obtenus sans. Dans tous les cas, dans la mesure ou le nombre de sujets de l’expérience est

faible, le test ne sera pas assez puissant et nous ne pouvons donc rien conclure.




32

Nous n’avons donc pas réussi à mettre clairement en évidence un effet du sucre sur

l’amélioration des capacités cognitives chez l’Homme. Cependant, cette amélioration a été

montrée dans de multiples travaux (Benton & Owens, 1993; Benton et al., 1994; Hall et al.,

1989; Messier, Desrochers, & Gagnon, 1999; Messier, Pierre, Desrochers, & Gravel, 1998 ;

Kennedy & Scholey, 2000 ; Scholey et al., 2001).

Nous pouvons donc soulever nos limites. Il est d’une part plus compliqué de montrer

une quelconque amélioration des capacités cognitives sur de jeunes personnes en bonne santé.

De plus, le nombre de sujets étudiés est trop faible et si nous avons pu remarquer certaines

tendances, d’un point de vue statistique, il est très difficile d’établir une différence

significative avec aussi peu de sujets. Enfin, nous avions une limite de temps qui pour de

telles expériences était très contraignante.

Bibliographie

Articles et rapports :

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33

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[7]Rodriguiz, R. & Wetsel, W. 2006 “Assessments of cognitive deficits in mutant mice.”

Animal models of cognitive impairment Chapter 12

[online: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK2527/]

[14]Woodend, D. 2001 The effect of sucrose and safflower oil preloads on satiety, mood andmemory.

[online: https://tspace.library.utoronto.ca/bitstream/1807/13688/1/MQ49777.pdf ]

[15]

Messier, C. 2004 “Glucose improvement of memory: a review.” European Journal of Pharmacology 409, 33-57

[online: http://www.sciencedirect.com DOI : 10.1016/j.ejphar.2004.02.043]

[]Meikle & al. 2004 “The impact of glucose ingestion and gluco-regulatory control oncognitive performance: a comparison of younger and middle aged adults.” Human

Psychopharmacology: Clinical and Experimental 19, 523-535

[online: http://onlinelibrary.wiley.com DOI : 10.1002/hup.643]

[]2009 Handbook of neuroscience for behavioral sciences Volume 1

[online:http://books.google.fr/books?id=LwdJhh8bOvwC&pg=PA516&lpg=PA516&dq=appetitive+bar+pressi

ng+task&source=bl&ots=VRRsu0uOh_&sig=EZOtHzVMFGWKPi2Hkdpyu1fouh0&hl=de&sa=X&ei=rGO

SUfzDCc7X7AanroHoDA&ved=0CF8Q6AEwCQ#v=onepage&q=appetitive%20bar%20pressing%20task

&f=false]

Sites web:

[8]Rats and mazes : http://www.ratbehavior.org/RatsAndMazes.htm

[9]Starting out in a “rat lab” : http://www.intropsych.com/ch05_conditioning/rat_lab.html

[10]Learning and shaping laboratory :

http://psych.hanover.edu/classes/neuropsychology/Syllabus/Labs/Shaping.html

[11]Psychology of learning – Section one :

http://uwf.edu/wmikulas/webpage/learning/section%20one.htm

[12]Pleasure systems in the brain : http://wings.buffalo.edu/aru/ARUreport01.htm

[13]Diet and hormone effect on motivation for sugar :

http://www.chc.ucsf.edu/coast/pdfs/2011%20Symposium%20Lattemann.pdf




34

[16]Centre de Réadaptation Fonctionnelle Neurologique Ambulatoire :

http://www.crfna.be/Portals/0/MdTbrochurefinale.pdf

[]Mice and memory : http://www.hhmi.org/genesweshare/d150.html

[]

Sugar and human behaviour : http://www.fao.org/docrep/w8079e/w8079e0o.htm

[]Behavior modification : http://psychology.jrank.org/pages/70/Behavior-Modification.html




35

ANNEXE

Figure 1. Statistiques de prise alimentaire des rats

Figure 2. Base de données : prise alimentaire et gain de poids quotidiens moyens des rats




36

Figure 3. Analyse statistique de la prise alimentaire des rats – Programme R

Boxplots Prise alimentaire et GPT :> boxplot(rats$v3~rats$v1)> boxplot(rats$GPT~rats$v1)

Matrice des corrélations entre les variables :

> table=rats[,4:6]> table$v3=rats$v3> table[1:6,1]=0> table[7:12,1]=0.15*rats[7:12,4]> Mat.cor=cor(table)

PB Pini GPT PAPB 1.0000000 0.1288676 0.4315445 0.1807835Pini 0.1288676 1.0000000 0.8463042 0.7257350GPT 0.4315445 0.8463042 1.0000000 0.5841939

PA 0.1807835 0.7257350 0.5841939 1.0000000

Modèle ANOVA : Prise alimentaire moyenne ~ Boisson> anovapa=lm(v3~v1,data=rats)> par(mfrow=c(2,2))> plot(anovapa)

Analysis of Variance Table

Response: v3Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F)

v1 1 0.367 0.3675 0.0131 0.9111Residuals 10 280.382 28.0382

Modèle Régression linéaire : Prise alimentaire moyenne ~ Poids initial

> regpa=lm(v3~Pini,data=rats)> par(mfrow=c(2,2))> plot(regpa)> summary(regpa)> anova(regpa)



Pini 1 147.87 147.868 11.128 0.007543 **Residuals 10 132.88 13.288---Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

Modèle ANCOVA : Prise alimentaire moyenne ~ Boisson * Poids initial

> ancovapa=lm(v3~v1+Pini+v1:Pini, data=rats)> par(mfrow=c(2,2))> plot(ancovapa)> summary(ancovapa)> anova(ancovapa)





37


v1 1 0.367 0.367 0.0285 0.870056Pini 1 147.628 147.628 11.4617 0.009563 **v1:Pini 1 29.712 29.712 2.3068 0.167291Residuals 8 103.041 12.880---

Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

Modèle LME : Prise alimentaire ~ Temps * Boisson * Rats

> ratlme$Temps=as.factor(ratlme$Temps)> results = groupedData(PA~Temps|Rats,outer=~Boisson,data=ratlme2)

> model=lme(PA~Boisson*as.factor(Temps),data=results,random=~1|Rats)> summary(model)> anova(model)


Boisson 1 10 0.0000 0.9948as.factor(Temps) 16 160 2.5425 0.0016Boisson:as.factor(Temps) 16 160 1.6071 0.0722

Modèle LME : Prise alimentaire ~ Temps * Boisson * Poids initial * Rats

> model2=lme(PA~Boisson*as.factor(Temps)*Pini,data=results,random=~1|Rats)> summary(model2)> anova(model2)

numDF denDF F-value p-value(Intercept) 1 128 739.0151 <.0001Boisson 1 8 0.0001 0.9928as.factor(Temps) 16 128 2.5179 0.0022

Pini 1 8 9.4255 0.0153Boisson:as.factor(Temps) 16 128 1.5916 0.0799Boisson:Pini 1 8 1.9001 0.2054as.factor(Temps):Pini 16 128 0.6353 0.8501Boisson:as.factor(Temps):Pini 16 128 1.2678 0.2277

Puissance du modèle : > power.anova.test(groups =2, n =6, between.var = 3.72, within.var = 4.04)

Balanced one-way analysis of variance power calculation

groups = 2n = 6

between.var = 3.72within.var = 4.04sig.level = 0.05

power = 0.5645232NOTE: n is number in each group

> power.anova.test(groups =2, power=.90, between.var = 3.72, within.var =4.04)

Balanced one-way analysis of variance power calculation

groups = 2n = 12.45508

between.var = 3.72within.var = 4.04sig.level = 0.05

power = 0.9NOTE: n is number in each group




38

Figure 4. Labyrinthe : analyses statistiques (http://www.agro-montpellier.fr/cnam-

lr/statnet/mod6/mod6lx.htm#50)

Test d'Aspin-Welch :

C'est un test de comparaison de deux moyennes sur la base de 2 échantillons indépendants de

tailles n1 et n2, issus de lois normales, où les variances et sont inconnues et inégales( ceci étant vérifié par un test F ).

Le test est basé sur qui suit approximativement , sous H0, une loi de Student à ndegrés de liberté, où n est l'entier le plus proche tel que :

Ce modèle s’écrit :

Yijk = + i + Bij+ β j+ γij +Eijk {Eik } i.i.d ~ N(0,σ²)

{ Bij } i.i.d ~ N(0,σ b²)

Où :

-i représente le numéro du type de boisson, i=1 pour les témoins à l’eau et i=2 pour les rats au

sacharose.

- j représente le numéro du jour d’apprentissage, j=1 pour le début à j=6.

- k représente le numéro de chaque individu.

- est un terme constant

-i est l’effet de l’i-ème traitement,

-Bij est l’effet aléatoire dû aux mesures entre chaque rat répétées chaque jour.

- β j est l’effet du j-ème jour d’apprentissage,

- γij est le terme d’intéraction.

-La variable Eiik est un terme résiduel aléatoire (partie inexpliquée),

-σ² est la variance résiduelle, on considère qu’elle est la même pour les deux g roupes. Idem

pour σ b² entre chaque individu.

P values pour l’apprentissage et coefficients associés :


boisson 1 10 29.4109 0.0003Jour 5 50 21.9344 <.0001

boisson:Jour 5 50 1.3038 0.2774




39

Fixed effects: nbrecompense ~ boisson * JourValue Std.Error DF t-value p-value(Intercept) 0.333333 0.6458557 50 0.516111 0.6081

boissonS -0.166667 0.9133779 10 -0.182473 0.8589Jour2 3.333333 0.8970115 50 3.716043 0.0005

Jour3 5.333333 0.8970115 50 5.945669 0.0000Jour4 5.833333 0.8970115 50 6.503075 0.0000Jour5 6.000000 0.8970115 50 6.688877 0.0000Jour6 7.166667 0.8970115 50 7.989493 0.0000

Test de kruskal-wallis pour l’effet branche :

Figure 4. Informations primaires recueillies pour chaque sujet

H/F Nom Prénom poids Age Fumeur sommeil

F Cadart Isabelle *** 22 non ok

F Denise Lucie *** 22 non ok

F

Langlois

d'Estaintot Mahault *** 21 non okF Maure Pauline *** 21 non ok

F Archambault Mathilde *** 21 non ok

H Cinotti François *** 21 non ok

F Giard Mathilde *** 22 nonok/pas assezdormi..

H Hurand Joseph *** 21 non ok

H Weigel Romain *** 21 nonok/pas assezdormi..

H Auber Nicolas *** 21 non

ok/pas assez

dormi...F Piettre Odile *** 20 non ok

F Tessier Marie-Hortense *** 23 non ok

F Duez Camille *** 21 non ok

F Bougeard Elodie *** 22 non ok

H Messad Medhi *** 21 non ok

H Lesty Paul *** 22 non ok

F Kbairi Yosr *** 23 non ok

F LRDB Fanny *** 21 non ok

F Thomazo MM *** 21 non ok

F Petersen Inken *** 24 non moyenF Murray Rachel *** 21 non ok




40

F Louvat Léa *** 21 non ok

F Granozio Clélia *** 21 nonfatiguée/fatiguée

H Lejosne Edouard *** 22 non fatigué

H Losson Corentin *** 21 non ok

Figure 5. TFEQ (Three factors eating questionnaire)




41




42

Figure 6. Test de mémoire chez les humains : listes de mots utilisées

Liste 1 Liste 2 Liste 3 Liste 4

Musée Galerie Monument Eglise

Limonade Ice tea Coca cola Capuccino

Nostalgie Mélancolie regret désespoir

Figurer Dessiner Colorier gribouiller

Ballon Volant frizbee raquette




43

Sauterelle Araignée moustique libellule

Passoire Casserole poele cocotte minute

Téléphone Portable tablette ordinateur

Camion Motocyclette bateau hélicoptère

Mimosa Lilas pétunia hortensia

Abricot Raisin figue poire

Fauteuil Sofa canapé chaise

Eléphant Baleine hippopotame cheval

Chemisette Pantalon jupon bretelle

Accordéon Clarinette saxophone hautbois

Ténacité Témérité courage bravoure

Parfum Maquillage coiffure style

Courir Dormir parler chanter

Malette Sacoche besace valise

Guirlande Décoration vase tableau

Figure 7. Test de compte à rebours : programme Matlab compte à rebours 1

function [y] = compterebours

x= 789;a= input ('comptez a rebours de 7 en 7 a partir de 789 ');W=clock;debut=W(5)*60+W(6);

b=x/7;

c= x-floor(b)*7;d=1;e=0;for i=x-7:-7:c+1

V=clock;nbseconde=V(5)*60+V(6);if nbseconde<(debut+60)

while a~=ia= input ('vous vous êtes trompé, recommencez ');e=e+1;

end

a = input ('continuez ainsi ');d=d+1;

else y=input('vous avez termine, à la prochaine!')d=d-1e

endend




44

Figure 8. Test de compte à rebours : programme Matlab compte à rebours 2

function [y] = compterebours2x= 456;a= input ('comptez a rebours de 7 en 7 a partir de 456 ');

W=clock;debut=W(5)*60+W(6); b=x/7;c= x-floor(b)*7;d=1;e=0;for i=x-7:-7:c+1


while a~=i

a= input ('vous vous êtes trompé, recommencez ');e=e+1;

enda = input ('continuez ainsi ');d=d+1;


endend

Figure 9. Test de compte à rebours : programme Matlab essai préliminaire (compte à rebours

de 3 en 3)

function [y] = compterebours3

x= 10;a= input ('comptez a rebours de 3 en 3 a partir de 10 ');W=clock;debut=W(5)*60+W(6);

b=x/3;c= x-floor(b)*3;d=1;e=0;for i=x-3:-3:c+1


while a~=ia= input ('vous vous êtes trompé, recommencez ');e=e+1;

end

a = input ('continuez ainsi ');d=d+1;




45


endend

de('vous avez fini à la prochaine!')

Figure 10. Test de reconnaissance : logiciel ImageJ

for (i = 5; i < 6; i++){setMetadata("Info","h");}

for(i = 6; i < 7; i++) {setMetadata("Info","f");

}

setSlice(1);for (i = 1; i < 5000; i++) {

if (isKeyDown("space")){i=5000;

}else {

wait (10);}

setSlice(2);

wait(500);setSlice(3);wait(500);setSlice(4);wait(500);err=0;for (i = 5; i < 7; i++) {

setSlice(i);tinit=getTime();

r=getMetadata("Info");for (i = 5; i < 5000; i++) {

if (r=="f"){if (isKeyDown(f)){

i=5000;}else {

wait(10);err=++;

}} else {

if (isKeyDown("h")){

i=5000;}




else {wait(10);err=++;}

}

}tend=getTime();treac=tend-tinit;

print(treac); print(err);

}

Documents

Influence des boissons sucrées sur les capacités cognitives