Cette étude s'inscrit dans le champ de la sémantique lexicale et explore plus particulièrement la question de la polysémie dans le domaine nominal. Dans une première étape, on explicite les enjeux théoriques d'une telle recherche. Cela conduit à accorder une place centrale au concept d'invariant sémantique pour rendre compte de l'identité sémantique d'un nom (en langue) par-delà sa variation de sens (en contexte). Dans une deuxième étape, on circonscrit l'objet empirique – les noms de parties du corps humain en français contemporain – tout en justifiant ce terrain d'étude. Puis, on précise l'approche méthodologique. La suite de la thèse est consacrée à l'investigation empirique proprement dite. Il s'agit d'abord d'offrir une description générale du potentiel de variation sémantique des noms de parties du corps humain en français. Ensuite, c'est une analyse sémantique approfondie du nom cœur qui est proposée. D'une part, on formule un invariant sémantique susceptible de subsumer tous ses emplois (au cœur du sujet, Paul a mal au cœur, avoir à cœur de réussir...). D'autre part, on montre en quoi la diversité de ses emplois présente un caractère finalement régulier. Enfin, quatre autres noms (artère, épaule, bouche et pied) font également l'objet d'une analyse spécifique. Chacune de ces quatre études est l'occasion d'éprouver la pertinence du concept d'invariant sémantique pour rendre compte de la polysémie dans le domaine nominal. / This study comes within the scope of lexical semantics. More specifically, it deals with the topic of polysemy in the nominals. As a first step, theoretical issues of such a research are clarified. It leads to focus on the concept of semantic invariant to give an insight into the semantic identity of a given noun regardless of its contextual variations. As a second step, the empirical object of this research – human body part nouns in contemporary French – is delimited. This gives an opportunity to justify the choice of these nouns as a field of research and to set out the methodological approach. The rest of the dissertation consists in the empirical investigation itself. First of all, an overall description of the semantic variation of the French human body part nouns is provided. Then, a semantic analysis of the noun cœur (“heart”) is developed: on one hand, a semantic invariant – suiting all cœur's contextual variations (au cœur du sujet, Paul a mal au cœur, avoir à cœur de réussir…) – is formulated; on the other hand, it is shown how this variation is deeply regular. Eventually, four more nouns (artère “artery”, épaule “shoulder”, bouche “mouth” and pied “foot”) are studied from a semantic point of view. Each of these four studies offers a new opportunity to test the relevance of the semantic invariant concept in order to give an account of the polysemy in the nominals.

L'épaule est un complexe articulaire formé par le thorax, la clavicule, la scapula et l'humérus. Alors que les orientation et position de ces derniers la rendent difficile à étudier, la compréhension approfondie de l'interrelation de ces segments demeure cliniquement importante. Ainsi, un nouveau modèle du membre supérieur est développé et présenté. La cinématique articulaire de 15 sujets sains est collectée et reconstruite à l'aide du modèle. Celle-ci s'avère être généralement moins variable et plus facilement interprétable que le modèle de référence. Parallèlement, l'utilisation de simplifications, issues de la 2D, sur le calcul d'amplitude de mouvement en 3D est critiquée. Cependant, des cas d'exception où ces simplifications s'appliquent sont dégagés et prouvés. Ainsi, ils sont une éventuelle avenue d'amélioration supplémentaire des modèles sans compromission de leur validé. / The shoulder is an articulated complex composed of the thorax, clavicle, scapula and humerus. While the relative orientation and position of the segments makes an in-depth study of the shoulder difficult, understanding the interaction between the segments remains clinically important. Thus, a new model of the upper limb is proposed. Joint kinematics of 15 subjects were collected and reconstructed using the model, and were found to be less variable and easier to interpret when compared to the reference model. Meanwhile, simplifications involving the use of 2D analysis to calculate range of motion in 3D are criticized. Exceptions where these simplifications apply, were however, shown. Thus, such simplifications can be applied to models in certain situations without compromising the models validity.

L’épaule est l’articulation la plus mobile et la plus instable du corps humain dû à la faible quantité de contraintes osseuses et au rôle des tissus mous qui lui confèrent au moins une dizaine de degrés de liberté. La mobilité de l’épaule est un facteur de performance dans plusieurs sports. Mais son instabilité engendre des troubles musculo-squelettiques, dont les déchirures de la coiffe des rotateurs sont fréquentes et les plus handicapantes. L’évaluation de l’amplitude articulaire est un indice commun de la fonction de l’épaule, toutefois elle est souvent limitée à quelques mesures planaires pour lesquelles les degrés de liberté varient indépendamment les uns des autres. Ces valeurs utilisées dans les modèles de simulation musculo-squelettiques peuvent amener à des solutions non physiologiques. L’objectif de cette thèse était de développer des outils pour la caractérisation de la mobilité articulaire tri-dimensionnelle de l’épaule, en passant par i) fournir une méthode et son approche expérimentale pour évaluer l’amplitude articulaire tridimensionnelle de l’épaule incluant des interactions entre les degrés de liberté ; ii) proposer une représentation permettant d’interpréter les données tri-dimensionnelles obtenues; iii) présenter des amplitudes articulaires normalisées, iv) implémenter une amplitude articulaire tridimensionnelle au sein d’un modèle de simulation numérique afin de générer des mouvements sportifs optimaux plus réalistes; v) prédire des amplitudes articulaires sécuritaires et vi) des exercices de rééducation sécuritaires pour des patients ayant subi une réparation de la coiffe des rotateurs. i) Seize sujets ont été réalisé séries de mouvements d’amplitudes maximales actifs avec des combinaisons entre les différents degrés de liberté de l’épaule. Un système d’analyse du mouvement couplé à un modèle cinématique du membre supérieur a été utilisé pour estimer les cinématiques articulaires tridimensionnelles. ii) L’ensemble des orientations définies par une séquence de trois angles a été inclus dans un polyèdre non convexe représentant l’espace de mobilité articulaire prenant en compte les interactions entre les degrés de liberté. La combinaison des séries d’élévation et de rotation est recommandée pour évaluer l’amplitude articulaire complète de l’épaule. iii) Un espace de mobilité normalisé a également été défini en englobant les positions atteintes par au moins 50% des sujets et de volume moyen. iv) Cet espace moyen, définissant la mobilité physiologiques, a été utilisé au sein d’un modèle de simulation cinématique utilisé pour optimiser la technique d’un élément acrobatique de lâcher de barres réalisée par des gymnastes. Avec l’utilisation régulière de limites articulaires planaires pour contraindre la mobilité de l’épaule, seulement 17% des solutions optimales sont physiologiques. En plus, d’assurer le réalisme des solutions, notre contrainte articulaire tridimensionnelle n’a pas affecté le coût de calculs de l’optimisation. v) et vi) Les seize participants ont également réalisé des séries d’amplitudes articulaires passives et des exercices de rééducation passifs. La contrainte dans l’ensemble des muscles de la coiffe des rotateurs au cours de ces mouvements a été estimée à l’aide d’un modèle musculo-squelettique reproduisant différents types et tailles de déchirures. Des seuils de contrainte sécuritaires ont été utilisés pour distinguer les amplitudes de mouvements risquées ou non pour l’intégrité de la réparation chirurgicale. Une taille de déchirure plus grande ainsi que les déchirures affectant plusieurs muscles ont contribué à réduire l’espace de mobilité articulaire sécuritaire. Principalement les élévations gléno-humérales inférieures à 38° et supérieures à 65°, ou réalisées avec le bras maintenu en rotation interne engendrent des contraintes excessives pour la plupart des types et des tailles de blessure lors de mouvements d’abduction, de scaption ou de flexion. Cette thèse a développé une représentation innovante de la mobilité de l’épaule, qui tient compte des interactions entre les degrés de liberté. Grâce à cette représentation, l’évaluation clinique pourra être plus exhaustive et donc élargir les possibilités de diagnostiquer les troubles de l’épaule. La simulation de mouvement peut maintenant être plus réaliste. Finalement, nous avons montré l’importance de personnaliser la rééducation des patients en termes d’amplitude articulaire, puisque des exercices passifs de rééducation précoces peuvent contribuer à une re-déchirure à cause d’une contrainte trop importante qu’ils imposent aux tendons. / The shoulder is the most mobile but instable joint of the human body due to bony constraint scarcity and soft tissue function unlocking several degrees of freedom (DoF). Shoulder mobility is a factor of performance in some sports. But its instability leads to musculoskeletal impairments, the rotator cuff tear being the most debilitating disorder. Evaluation of the shoulder range of motion (RoM) is a common indicator of shoulder function but it is often limited to a few monoplanar measurements where each DoF varies independently. These values used in computer simulation models lead to non-physiological movements. The aim of this thesis was to develop tools for caracterizing tridimensional shoulder mobility. In this purpose it was mandatory to i) provide a method and its experimental approach to assess shoulder 3D (three-dimensional) RoM with DoF interactions; ii) propose a representation allowing 3D kinematical data interprestation; iii) present normalized shoulder amplitudes; iv) implement 3D RoM into computer simulation models to generate more realistic optimal sports technique; and v) predict safe 3D RoM and vi) safe rehabilitation exercises for patients after rotator cuff repair. i) Sixteen participants performed series of active arm movements with maximal amplitude with interactions between all the shoulder degrees-of-freedom. A motion analysis system combined with an upper limb kinematic model was used to estimate the 3D joint kinematics. ii) All 3D angular poses were included into a nonconvex hull representing the RoM space accounting for DOF interactions. The combination of elevation and rotation series is recommended to fully evaluate shoulder RoM. iii) A normalized 3D RoM space was defined by including 3D poses common to 50% of the participants into a hull of average volume. iv) This average hull, defining physiologic mobility, was used in a computer simulation model to optimize the technique of a release move in gymnastics. With commonly used monoplanar constraints of shoulder mobility, only 17% of the simulations led to a physiological shoulder kinematics, while our 3D RoM constraints systematically ensures realistic shoulder kinematics without extra computational cost. v) and vi) The 16 participants performed 3D shoulder range-of-motion and passive rehabilitation exercises. Stress in all rotator cuff tendons was predicted during each movement by means of a musculoskeletal model using simulations with different type and size of tears. Safety stress thresholds were used to discriminate safe from unsafe ranges-of-motion. Increased tear size and multiple tendons tear decreased safe range-of-motion. Mostly, glenohumeral elevations below 38°, above 65°, or performed with the arm held in internal rotation cause excessive stresses in most types and sizes of injury during abduction, scaption or flexion. This thesis established an innovative representation of the shoulder mobility, which accounts for DoF interactions. Clinical evaluation will be more accurate with a large potential to better diagnose shoulder disorders. Computer simulations are now more realistic. Finally, we showed the importance of personalized rehabilitation in terms of 3D RoM, since passive early rehabilitation exercises could contribute to re-tear due to excessive stress.

L'utilisation quotidienne du fauteuil roulant manuel (FRM) entraîne chez certaines personnes âgées, tout comme chez les jeunes et/ou les athlètes handicapés, un surmenage de la structure anatomique des épaules. Ce fait est responsable à la longue de phénomènes dégénératifs et douloureux entraînant des dépenses de santé supplémentaires. Dans un but préventif, les recherches présentées ci-dessous visent à réduire le travail de la ceinture scapulaire au cours de la propulsion du FRM. Une étude épidémiologique préliminaire a révélé l'étendue de ce problème. Par ailleurs l'étude anatomo-pathologique a montré l'inefficacité des soins destinés à diminuer les douleurs d'épaules. La revue bibliographique a aussi révélé les lacunes de la littérature concernant les aspects de la propulsion du FRM par la population âgée et amputée. Dans un premier temps, une chaîne de mesure destinée à appréhender les aspects dynamique, cinématique et électromyographique de la propulsion du FRM, a été développée et validée. Ce dispositif a permis d'étudier la technique de propulsion du FRM par les personnes âgées souffrant ou non de douleurs d'épaules. Les résultats ont révélé certaines causes et conséquences probables de ces douleurs. Ils permettront aux cliniciens d'améliorer la conduite d'un processus de prévention. Ces investigations ont abouti à la mise au point et à la validation d'un prototype de propulsion peu coûteux et adaptable à tous les types de FRM. Ce dispositif innovant met en œuvre une liaison élastique entre la main courante et la roue motrice. Les analyses expérimentales et les résultats cliniques ont révélé l'intérêt de cette invention dans l'amélioration du confort d'utilisation du FRM et dans la réduction des contraintes articulaires du membre supérieur. Les retombées de ce travail sont à caractère scientifique et technologique mais aussi médical, humain et économique.

L'épaule est un complexe articulaire formé par le thorax, la clavicule, la scapula et l'humérus. Alors que les orientation et position de ces derniers la rendent difficile à étudier, la compréhension approfondie de l'interrelation de ces segments demeure cliniquement importante. Ainsi, un nouveau modèle du membre supérieur est développé et présenté. La cinématique articulaire de 15 sujets sains est collectée et reconstruite à l'aide du modèle. Celle-ci s'avère être généralement moins variable et plus facilement interprétable que le modèle de référence. Parallèlement, l'utilisation de simplifications, issues de la 2D, sur le calcul d'amplitude de mouvement en 3D est critiquée. Cependant, des cas d'exception où ces simplifications s'appliquent sont dégagés et prouvés. Ainsi, ils sont une éventuelle avenue d'amélioration supplémentaire des modèles sans compromission de leur validé. / The shoulder is an articulated complex composed of the thorax, clavicle, scapula and humerus. While the relative orientation and position of the segments makes an in-depth study of the shoulder difficult, understanding the interaction between the segments remains clinically important. Thus, a new model of the upper limb is proposed. Joint kinematics of 15 subjects were collected and reconstructed using the model, and were found to be less variable and easier to interpret when compared to the reference model. Meanwhile, simplifications involving the use of 2D analysis to calculate range of motion in 3D are criticized. Exceptions where these simplifications apply, were however, shown. Thus, such simplifications can be applied to models in certain situations without compromising the models validity.

Pertinence. Compléter des tests d’endurance cardiorespiratoire maximaux basés sur la performance chez les utilisateurs de fauteuils roulants manuels est très pertinent pour développer des programmes d'entraînement cardiorespiratoire personnalisés et pour évaluer leurs impacts au fil du temps. Cependant, ces tests augmentent potentiellement l’exposition au risque de développement de troubles musculosquelettiques secondaires aux membres supérieurs, particulièrement aux épaules. Par conséquent, il est fondamental de trouver un équilibre entre la nécessité de mesurer la capacité aérobie et le risque accru de développer des troubles musculosquelettiques secondaires lors de la réalisation d'un test basé sur les performances. Objectif. Caractériser les effets de la performance d’un test de propulsion progressif par paliers sur tapis roulant sur l'intégrité des tendons de la longue portion du biceps et du supra-épineux en utilisant des biomarqueurs obtenus via l'imagerie musculosquelettique par ultrasonographie. Méthode. Quinze utilisateurs de fauteuils roulants manuels vivant avec une lésion chronique de la moelle épinière ont complété le test de propulsion progressif par paliers sur tapis roulant. Des images des tendons de la longue portion du biceps et du supra- épineux ont été enregistrées avec un appareil d’imagerie musculosquelettique par ultrasonographie dans les plans transversal et longitudinal avant, immédiatement après et 48 heures après la fin du test en suivant un protocole standardisé. Des biomarqueurs ultrasonographiques liés à la géométrie, à la luminosité et à la texture d’une région d’intérêt ont permis de caractériser l'intégrité des tendons. Résultats. Les participants ont propulsé en moyenne pendant 10,2 ± 2,9 minutes alors que la majorité d’entre eux (N = 13/15) a atteint au moins le huitième stade du test (vitesse = 0,8 m / s; pente = 3,6 ̊). Aucun des biomarqueurs géométriques, de luminosité et de texture caractérisant l'intégrité des deux tendons, mesurés dans les plans longitudinal et transverse, n’a changé de façon significative (p = 0,063 à 1 000) entre les trois temps de mesure. Conclusion. La performance du test de propulsion progressif par paliers sur tapis roulant motorisé pour évaluer la capacité aérobie n'amène aucun changement délétère observable immédiatement après et 48 heures après la réalisation du test. / Relevance. The completion of performance-based maximal cardiorespiratory fitness tests among manual wheelchair user is highly relevant to develop personalized cardiorespiratory fitness training programs and to assess their impacts over time. However, these tests could potentially increase risk exposure for the development of upper limb secondary musculoskeletal impairments specifically to the shoulder. Hence, finding an equilibrium between the need to measure aerobic fitness and the increased risk of developing secondary musculoskeletal impairments when completing performance-based test is fundamental. Objective. To characterize the effect of the completion of a recently- developed treadmill-based progressive workload incremental test on the integrity of the long head of the biceps and supraspinatus tendons using musculoskeletal ultrasound imaging biomarkers. Method. Fifteen manual wheelchair users living with a spinal cord injury completed the treadmill-based progressive workload incremental test. Ultrasound images of the long head of the biceps and supraspinatus tendons were recorded with a musculoskeletal ultrasound imaging device in the transversal and longitudinal planes before, immediately after, and 48 hours after the completion of the test using a standardized protocol. Geometric, luminosity, and texture-related ultrasound biomarkers of a region of interest have characterized tendon integrity. Results. The participants propelled an average of 10.2 ± 2.9 minutes with the majority (N = 13/15) reached at least the eighth stage of the test (speed = 0.8 m/s; slope = 3.6 ̊). None of the geometric, luminosity and texture biomarkers characterizing the integrity of the two tendons, measured in the longitudinal and transversal planes, changed significantly (p=0.063 to 1.000) between the three measurement times. Conclusion. The performance of the treadmill-based progressive workload propulsion test to assess aerobic capacity does not result in any observable deleterious change immediately after and 48 hrs after the performance of the test.

Pour mieux comprendre et traiter les troubles musculosquelettiques présents à l’épaule, une meilleure connaissance de la contribution et de la fonction de chaque muscle de l’articulation glénohumérale est nécessaire. L’analyse des forces musculaires et articulaires est une étape importante pour comprendre les mécanismes de blessures et les pathologies. Ces forces musculaires peuvent être estimées de façon non invasive grâce à des modèles musculosquelettiques. Le défi est de prédire de façon physiologique les trajectoires musculaires et les bras de levier afin de s’assurer d’avoir une cohérence des forces musculaires dans les modèles musculosquelettiques. L’objectif de cette thèse était d’améliorer la géométrie musculaire des modèles musculosquelettiques de l’épaule en passant par plusieurs méthodes différentes d’implémentation des trajectoires musculaires. À cet égard, nos objectifs spécifiques étaient de : (1) améliorer la géométrie musculaire des modèles multicorps rigides grâce à l’implémentation de contraintes transverses; (2) évaluer la fiabilité d’un modèle éléments finis pour l’estimation des bras de levier et (3) tester la sensibilité de la prédiction des bras de levier aux incertitudes sur les zones d’insertions musculaires; (4) établir une base de données de bras de levier 3D pour des mouvements de grande amplitude; (5) quantifier de façon expérimentale les changements architecturaux des muscles entre l’état au repos et différents niveaux de contraction isométrique. (1) Deux modèles multicorps rigides de la coiffe des rotateurs ont été développés : un modèle classique intégrant une représentation des lignes d’action en 1D et un modèle possédant des contraintes transverses entre les lignes d’action permettant une représentation 2D. La représentation 2D avec des contraintes transverses permet une représentation plus physiologique des trajectoires musculaires et des bras de levier que les modèles classiques 1D. Toutefois, lors de mouvement allant au-delà de 90° d’élévation du bras, lorsque les points d’origine et d’insertion se rapprochent, les bras de levier et les longueurs musculaires sont mal estimés, car le modèle ne prend pas en compte les déformations du volume musculaire. (2) Un modèle éléments finis a été développé à partir de données d’imagerie médicale. Ce modèle permet une estimation des bras de levier fidèle aux données d’IRM. Contrairement aux modèles multicorps rigides, notre modèle élément finis rend compte du fait qu’un même muscle peut avoir plusieurs actions selon la position de sa ligne d’action par rapport au centre de rotation de l’articulation. (3) Le modèle a également servi à faire une étude de sensibilité des bras de levier : les zones d’insertion des différents muscles de la coiffe des rotateurs et du deltoïde ont été déplacées et les bras de levier associés calculés. Les résultats montrent qu’une variation de 10 mm des points d’insertion sur la tête humérale peut amener un muscle à changer de fonction (par exemple adduction plutôt que d’abduction). (4) Une collecte de données expérimentales effectuées sur quatre épaules a permis de collecter les bras de levier du deltoïde et des muscles de la coiffe des rotateurs pour des mouvements de grande amplitude. Ces résultats permettent de mieux comprendre le rôle des muscles de l’articulation glénohumérale lors de la réalisation de différents mouvements. Le deltoïde antérieur a une grande action en flexion et en adduction; le deltoïde moyen est un fort abducteur; le deltoïde postérieur agit en extension. Contrairement au deltoïde, l’infra-épineux et le petit rond ont principalement une fonction de rotateur externe. (5) Une collecte de données impliquant 14 sujets a été réalisée dans le but de quantifier les changements de géométrie musculaire et d’angle de pennation associés à la contraction pour les muscles du biceps, triceps et deltoïde. Les angles de pennation ont été obtenus grâce à un système d’échographie et les changements de géométrie externe des muscles ont été mesurés grâce à un capteur de structure. Les résultats montrent que les changements architecturaux pour les muscles étudiés se produisent principalement entre 0 et 25% de contraction maximale volontaire (aucune différence significative observée entre 25 et 50%). Le muscle le plus affecté par les changements architecturaux est le biceps. Cette thèse a évalué différentes approches de modélisation de la géométrie musculaire : l’approche la plus bio-fidèle étant finalement la modélisation par éléments finis, car elle permet de prendre en compte les interactions entre les structures et les déformations musculaires. De plus, nous avons montré l’importance d’estimer avec rigueur les paramètres d’entrée (zones d’insertions musculaires) des modèles et de bien évaluer la bio-fidèlité des modèles développés avant de les utiliser dans des contextes cliniques. Dans ce but, de nouvelles données ont été acquises en termes de déformations musculaires et d’angle de pennation pour permettre l’évaluation de modèle intégrant de l’activation musculaire. / Understanding and treating musculoskeletal disorders of the shoulder requires additional knowledge of the contribution and function of each muscle of the glenohumeral joint. The analysis of muscle and joint forces is an important step in understanding injury mechanisms and pathologies. These muscle forces can be estimated non-invasively using musculoskeletal models. The challenge is to physiologically predict muscle trajectories and moment arms to ensure consistency of muscle forces in musculoskeletal models. The aim of this thesis was to improve muscle geometry in musculoskeletal models of the shoulder by testing several different techniques for implementing muscle trajectories. Our specific objectives were to: (1) improve muscle geometry of rigid multibody models by using transverse constraints; (2) assess the reliability of a finite element model for estimating moment arms and (3) evaluate the sensitivity of moment arm predictions to uncertainties in muscle insertion areas; (4) create a database of 3D moment arms for movements with high ranges of motion; (5) experimentally quantify muscles’ architectural changes between resting state and different levels of isometric contractions. (1) Two rigid multibody models of the rotator cuff were developed: a classic model representing muscles with lines of action in 1D and a 2D model with transverse constraints between lines of action of a single muscle. The 2D model (with transverse constraints) gives a more physiological representation of muscle trajectories and moment arms than the classical 1D model. However, for arm movements beyond 90° of elevation, when the origin and insertion points get closer, moment arms and muscle lengths are misestimated due to the mode’s inability to account for muscle volume deformations. (2) A finite element model of the glenohumeral joint was developed based on medical imaging. Moment arms were computed and compared to the literature and MRI data. Our finite element model produces moment arms consistent with the literature and MRI data. Unlike rigid multibody models, our finite element model accounts for the fact that one muscle can have several actions depending on the position of its line of action relative to the centre of rotation of the joint. (3) The model was used to study moment arm sensitivity: insertion areas of rotator cuff muscles and the deltoid were moved, and associated moment arms have been computed. Results showed that a 10 mm variation in insertion points on the humeral head could cause a muscle to change function (for example performing adduction rather than abduction). (4) The 3D moment arms were assessed on four post-mortem human surrogates during movements with high ranges of motion. Results of the study gave us a better understanding of muscle functions during different movements. The main findings of the study were that the anterior deltoid was the largest flexor and had an adduction component, the median deltoid was a strong abductor, and the posterior deltoid acted in extension. Unlike the deltoid, the infraspinatus and teres minor were the largest external rotators of the shoulder. (5) Experimental measurements were performed on 14 subjects in order to quantify changes in muscle geometry and pennation angles associated with different levels of contraction for the biceps, triceps and deltoid. Pennation angles were measured on subjects using a portable ultrasound system. External muscle deformations were measured with an iPad equipped with a structure sensor. Changes in muscle architecture for the biceps, triceps and deltoid during isometric contractions occurred mostly between 0 and 25% of maximal voluntary contraction (no significant difference was observed between 25 and 50%). Changes were higher for the biceps than other muscles. This thesis evaluated different approaches to model muscle geometry: the approach leading to the most physiological result was the finite element model due to modeling of the interactions between structure and muscle deformations. Additionally, we demonstrated the importance of rigorously estimating input parameters (muscle insertion areas) and of properly evaluating the bio-fidelity of the models developed before using them in clinical contexts. New data was acquired regarding muscle deformations and pennation angles to evaluate models integrating muscle activation.

Les troubles douloureux de l’épaule (TDE) affectent jusqu’à 55% de la population générale et sont souvent difficiles à traiter. L’objectif de cette thèse était de développer une intervention de mobilisation des connaissances permettant d’implanter les recommandations de guides de pratique clinique (GPC) couvrant la prise en charge des TDE. Pour ce faire, un processus basé sur le cadre conceptuel Knowledge-to-Action a été utilisé. D’abord, une revue systématique des recommandations des GPC à implanter pour améliorer la prise en charge des TDE a été effectuée. Puis, les écarts dans la pratique des cliniciens ont été identifiés à l’aide d’un sondage documentant la prise en charge des TDE ainsi qu’une étude évaluant la concordance entre les physiothérapeutes et les orthopédistes au niveau du diagnostic et de la prise en charge des TDE. Ensuite, les déterminants à l’implantation des recommandations des GPC ont été identifiés en procédant à deux études qualitatives ciblant les expériences et les attentes des patients vivant avec un TDE, puis les barrières et facilitateurs à l’implantation des recommandations des GPC identifiés par les cliniciens. Enfin, l’utilisation du Behaviour Change Wheel et des déterminants ont permis d’identifier des stratégies visant à implanter les recommandations de GPC sur la prise en charge des TDE en première ligne de soins. La revue systématique des GPC a permis de déterminer qu’initialement, les TDE ne requièrent généralement pas d’imagerie médicale et de référence à un médecin spécialiste, mais qu’un programme de réadaptation actif est requis. Selon les résultats du sondage, les médecins de famille (n=76) ont recommandé plus d’imagerie que les physiothérapeutes (n=175). Jusqu’à deux physiothérapeutes sur trois ont sélectionné des traitements non recommandés par les GPC. Les résultats de l’étude de concordance démontrent que l’accord entre physiothérapeutes et orthopédistes était bon au niveau du diagnostic et modéré au niveau du triage des candidats chirurgicaux. Les patients souffrant de TDE interrogés (n=13) ont mentionné, dans la première étude qualitative, avoir attendu que leur douleur soit incapacitante avant de consulter un professionnel. Ces participants s’attendaient alors à recevoir un diagnostic clair et à être référés pour des tests d’imagerie. Finalement, ils espéraient recevoir des explications complètes et se voir proposer des options pertinentes de traitements. Les 19 physiothérapeutes et 16 médecins de famille interrogés dans la deuxième étude qualitative ont indiqué comme barrières à l’utilisation des recommandations des GPC : le manque de connaissances, le manque d’habileté à réaliser une évaluation clinique de l’épaule et la crainte de ne pas détecter une pathologie grave, si présente, sans un test d’imagerie. Le temps insuffisant de consultation avec les patients, leurs attentes et le manque d’accès à certains soins ont aussi été indiqués comme des barrières. Les principales stratégies identifiées suivant ces études incluent donc des interventions éducatives, la préparation de champions cliniques et la création d’équipes cliniques interdisciplinaires. À l’aide de ces stratégies, l’implantation pilote de l’intervention sera réalisée dans des groupes de médecine familiale. L’impact potentiellement bénéfique de cette implantation pourrait, à terme, améliorer la prise en charge des patients atteints de TDE. / Shoulder pain is a common and difficult to manage condition that can affect up to 55% of the general population. To optimize shoulder pain management in primary care, the main objective of this thesis was to develop a knowledge mobilization intervention to implement the recommendations from clinical practice guidelines (CPGs) covering the management of different shoulder disorders. A knowledge mobilization process based on four steps of the Knowledge-to-Action framework was used in this thesis. First, a systematic review of CPGs was performed to identify recommendations to be implemented for improving shoulder pain management in primary care. Then, the evidence-practice gaps were assessed using a survey documenting family physicians and physiotherapists shoulder pain management as well as in a study evaluating the concordance between physiotherapists and orthopedists for shoulder pain diagnosis and management. The determinants influencing CPGs recommendations’ implementation were identified by conducting two qualitative studies. The first study explored the experiences and expectations of patients living with shoulder pain and the second aimed to interview clinicians for identifying barriers and facilitators to the implementation of CPGs recommendations. Finally, based on the identified determinants and using the Behaviour Change Wheel method, we identified strategies for implementing CPGs recommendations covering the management of shoulder pain in primary care. Based on the systematic review of shoulder CPGs, we identified that shoulder pain generally does not initially require diagnostic imaging and referral to a medical musculoskeletal specialist, but that an active rehabilitation program is required. According to the survey results, family physicians (n=76) recommended more imaging than physiotherapists (n=175) for rotator cuff tendinopathy and adhesive capsulitis, although this is not indicated. Up to two out of three physiotherapists selected treatments not recommended by CPGs in the management of shoulder pain. The results of the concordance study showed that the agreement between physiotherapists and orthopedists was good in terms of diagnosis and moderate in terms of triage of surgical candidates. Patients (n=13) interviewed in the first qualitative study reported waiting until their shoulder pain was disabling before seeing a family physician or a physiotherapist. Participants expected a clear diagnosis and imaging tests to explain their shoulder pain. They also wished to receive clear and thorough explanations and relevant treatment options. The 19 physiotherapists and 16 family physicians that participated in focus groups indicated as barriers to the use of CPGs recommendations: lack of knowledge, poor skills in performing a clinical evaluation and fear of not identifying a serious pathology without medical imaging. Patients’ expectations, insufficient consultation time with patients and lack of patients’ access to certain care, such as rehabilitation treatments were also identified as barriers. The main strategies identified following these studies therefore include educational interventions, the preparation of clinical champions and the creation of interdisciplinary clinical teams. Using these strategies, pilot implementation of the intervention will be carried out in family medicine groups. The potentially beneficial impact of this implantation could ultimately improve the management of patients with shoulder pain in primary care.

La déchirure de la coiffe des rotateurs est une des causes les plus fréquentes de douleur et de dysfonctionnement de l'épaule. La réparation chirurgicale est couramment réalisée chez les patients symptomatiques et de nombreux efforts ont été faits pour améliorer les techniques chirurgicales. Cependant, le taux de re-déchirure est encore élevé ce qui affecte les stratégies de réhabilitation post-opératoire. Les recommandations post-chirurgicales doivent trouver un équilibre optimal entre le repos total afin de protéger le tendon réparé et les activités préconisées afin de restaurer l'amplitude articulaire et la force musculaire. Après une réparation de la coiffe, l'épaule est le plus souvent immobilisée grâce à une écharpe ou une orthèse. Cependant, cette immobilisation limite aussi la mobilité du coude et du poignet. Cette période qui peut durer de 4 à 6 semaines où seuls des mouvements passifs peuvent être réalisés. Ensuite, les patients sont incités à réaliser les exercices actifs assistés et des exercices actifs dans toute la mobilité articulaire pour récupérer respectivement l’amplitude complète de mouvement actif et se préparer aux exercices de résistance réalisés dans la phase suivante de la réadaptation. L’analyse électromyographique des muscles de l'épaule a fourni des évidences scientifiques pour la recommandation de beaucoup d'exercices de réadaptation au cours de cette période. Les activités sollicitant les muscles de la coiffe des rotateurs à moins de 20% de leur activation maximale volontaire sont considérés sécuritaires pour les premières phases de la réhabilitation. À partir de ce concept, l'objectif de cette thèse a été d'évaluer des activités musculaires de l'épaule pendant des mouvements et exercices qui peuvent théoriquement être effectués au cours des premières phases de la réhabilitation. Les trois questions principales de cette thèse sont : 1) Est-ce que la mobilisation du coude et du poignet produisent une grande activité des muscles de la coiffe? 2) Est-ce que les exercices de renforcement musculaire du bras, de l’avant-bras et du torse produisent une grande activité dans les muscles de la coiffe? 3) Au cours d'élévations actives du bras, est-ce que le plan d'élévation affecte l'activité de la coiffe des rotateurs? Dans notre première étude, nous avons évalué 15 muscles de l'épaule chez 14 sujets sains par électromyographie de surface et intramusculaire. Nos résultats ont montré qu’avec une orthèse d’épaule, les mouvements du coude et du poignet et même quelques exercices de renforcement impliquant ces deux articulations, activent de manière sécuritaire les muscles de ii la coiffe. Nous avons également introduit des tâches de la vie quotidienne qui peuvent être effectuées en toute sécurité pendant la période d'immobilisation. Ces résultats peuvent aider à modifier la conception d'orthèses de l’épaule. Dans notre deuxième étude, nous avons montré que l'adduction du bras réalisée contre une mousse à faible densité, positionnée pour remplacer le triangle d’une orthèse, produit des activations des muscles de la coiffe sécuritaires. Dans notre troisième étude, nous avons évalué l'électromyographie des muscles de l’épaule pendant les tâches d'élévation du bras chez 8 patients symptomatiques avec la déchirure de coiffe des rotateurs. Nous avons constaté que l'activité du supra-épineux était significativement plus élevée pendant l’abduction que pendant la scaption et la flexion. Ce résultat suggère une séquence de plan d’élévation active pendant la rééducation. Les résultats présentés dans cette thèse, suggèrent quelques modifications dans les protocoles de réadaptation de l’épaule pendant les 12 premières semaines après la réparation de la coiffe. Ces suggestions fournissent également des évidences scientifiques pour la production d'orthèses plus dynamiques et fonctionnelles à l’articulation de l’épaule. / Rotator cuff tear is one of the most common causes of shoulder pain and dysfunction. The operative repair has been widely performed for symptomatic patients and many efforts have been done to improve the surgical techniques. However, the re-tear rate is still high and this affects post-repair rehabilitation strategies. Post-surgical care should balance between the restriction imposed to protect the repaired tendon and the activities prescribed to restore range of motion and muscle strength. Frequently, early after rotator cuff repair, shoulder is immobilized in a sling or abduction orthosis, but this immobilization includes elbow and wrist joints as well. In this period that may last 4-6 weeks, only passive range of motion exercises are performed. After removing the immobilizer, patients are encouraged to do active assisted and active range of motion exercises respectively to regain the full active range of motion and be prepared for the resistance exercises in the following phase of rehabilitation. Electromyography of shoulder muscles has provided scientific basis for many of rehabilitation exercises during this period. Anecdotally, the activities of less than 20% of the maximal voluntary contraction of rotator cuff muscles are considered safe for the first phases of rehabilitation after rotator cuff repair. Using this concept, the aim of this dissertation is to evaluate the activity of shoulder musculature during some movements and exercises that can theoretically be performed during the early phases of rehabilitation. Three main questions of this thesis are: 1) Do elbow and wrist mobilizations highly activate rotator cuff muscles? 2) Do some resistance exercises of arm, forearm and chest muscles produce high activity in rotator cuff muscles? 3) During active arm elevation, does the plane of elevation affect rotator cuff activity? In our first study, we evaluated 15 shoulder muscles in 14 healthy subjects with both surface and indwelling EMG. Our results showed that while wearing a shoulder orthosis, elbow and wrist movements and even some resistance training involving these two joints, would minimally activate the rotator cuff muscles and can be considered safe. We also introduced some daily living tasks that can be performed safely during immobilization period. These findings may help to modify the design of current shoulder orthoses. In the second study, we also showed that resisted arm adduction against a low-density foam that replaced the hard wedge of orthosis would not highly activate the cuff muscles. In our final study, we evaluated the EMG of shoulder musculature during arm elevation tasks in 8 symptomatic patients with rotator cuff tears. We found that supraspinatus activity during arm elevation is significantly higher in abduction plane than in scaption and flexion planes in patients with rotator cuff tears. This suggested a plane sequences for active range of motion exercises during rehabilitation. The findings that are presented in this dissertation, suggest some modifications in the rehabilitation protocols during the first 12 weeks after rotator cuff repair. These suggestions also provide a scientific basis for producing more dynamic and functional shoulder orthoses.

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