L’amplitude articulaire maximale (AAM) ou flexibilité, est un paramètre fonctionnel fréquemment utilisé dans la pratique clinique, sportive et au sein des protocoles de recherche pour estimer la longueur maximale de l'unité muscle-tendon (UMT). Il a longtemps été considéré que l’AAM est limitée par la tension développée par les UMTs étirées pendant le mouvement articulaire (mechanical theory). Cependant, un nombre important de recherches expérimentales suggèrent que l’étirement peut induire une augmentation de l’AAM en absence d'adaptations mécaniques significatives dans l’UTM (sensory-based theory). Récemment, les structures non-musculaires telles que les nerfs périphériques ont été suggérées comme facteurs limitant l'amplitude d'étirement. Cette thèse vise à mieux comprendre le rôle mécanique des tissus musculaires et nonmusculaires qui peuvent influencer la limitation de l’AAM in-vivo. En utilisant la technique d’élastographie permettant d’évaluer la raideur passive des muscles et des nerfs individuellement, quatre études ont été réalisées pour : déterminer si l’étirement des structures musculaires et non musculaires limite l’AAM et si les propriétés mécaniques des tissus étirés s'adaptent à l’étirement aigu ou chronique. Les résultats ont montré que l’AAM peut être limitée par des structures musculaires ou non-musculaires. Le positionnement des articulations du membre inferieur est décisif pour étirer de manière spécifique le tissu ciblé et induire des changements au niveau des propriétés mécaniques des muscles et des nerfs après l’application des protocoles d’étirement aigus et chroniques. De plus l’amélioration de l’AAM était spécifique selon les tissus étirés. / Maximal joint range of motion (ROM) of a joint, or joint flexibility, is an important functional outcome used in clinical practice, sports and research designs to estimate the maximal length of passive muscle-tendon unit (MTU). Maximal ROM was thought to be mainly restricted by the tension developed by MTUs being stretched during articular motion (mechanical-based theory). However, there is a growing body of experimental research suggesting that stretch training induces increases in maximal ROM in the absence of significant mechanical adaptations in MTU (sensorybased theory). More recently, non-muscular structures such as peripheral nerves have been pointed to limit the stretching amplitude. This doctoral research aimed to extend the knowledge about the mechanical role of muscular and non-muscular tissues underpinning the limitation of maximal ROM in-vivo. Taking advantage of ultrasound shear wave elastography to assess the passive stiffness of individual muscles and nerve, four studies were conducted to: examine whether mechanical loading of muscular and non-muscular structures limit the maximal ROM, and if their mechanical properties adapt to either acute or chronic stretch training. The results show that maximal ROM can be limited by either muscular or non-muscular structures, depending on the posture of the entire lower limb which is decisive to stretch preferentially the target tissue. Acute and chronic stretching targeting separately each structure induces changes in mechanical properties of muscles and nerves. In addition, improvements in maximal ROM were specific to the tissues that were more loaded and correlated with the changes in their mechanical properties.

Le complexe articulaire de l'épaule est extrêmement sollicité au cours de la pratique du tennis. Le service, notamment, impose des contraintes mécaniques importantes et requiert des positions articulaires extrêmes plaçant l'épaule dans des situations à risque de blessures. La pratique intensive du tennis conduit à des adaptations musculo-squelettiques et fonctionnelles qui seraient bénéfiques à la performance. Cependant, il est difficile de savoir quand elles deviennent excessives ou déséquilibrées ce qui augmenterait les risques de blessures. Alors que la détection des futurs talents commence dès 5-6 ans, peu d'informations sur les caractéristiques de leur épaule, des facteurs de risque de blessures et de la pathomécanique spécifique sont actuellement disponibles. De telles connaissances seraient utiles pour optimiser leur prise en charge par les entraîneurs. L'objectif de ce travail de thèse était de caractériser l'épaule du jeune joueur de tennis, d'identifier des facteurs de risque de blessures et décrire la pathomécanique de l'épaule en lien avec le service du tennis. Afin de caractériser l'épaule du jeune joueur de tennis, 67 joueurs de tennis asymptomatiques âgés de 7 à 13 ans ont été répartis en trois groupes en fonction de leur âge biologique. En comparant les amplitudes articulaires et les forces des muscles de l'épaule, il a été observé que ces caractéristiques musculo-squelettiques s'adaptaient dès le plus jeune. Par la suite, afin d'identifier des facteurs de risque de blessures à l'épaule, ces mêmes caractéristiques ont été comparées entre 31 joueurs avec antécédent de douleur et 60 joueurs asymptomatiques. Les joueurs avec antécédent de douleur présentaient une plus grande amplitude de rotation de l'articulation glénohumérale ainsi qu'une faiblesse des muscles rotateurs externes de l'articulation glénohumérale et des muscles fixateurs de la scapula. Cependant, il restait difficile de savoir si ces maladaptations étaient la cause ou la conséquence de la blessure à l'épaule. Un suivi longitudinal par les analyses de transitions des profils latents a été réalisé pour apporter un éclairage. Par ailleurs, afin de mieux décrire la pathomécanique de l'épaule en lien avec le service, la cinématique des articulations glénohumérale et scapulothoracique enregistrée lors du service a été comparée entre 13 joueurs sans antécédent de douleur et 15 avec antécédent de douleur. Ces joueurs avec antécédent de douleur modifiaient leur cinématique glénohumérale et scapulothoracique à la fin de la phase d'armer du service afin probablement d'éviter la douleur et de poursuivre leur pratique du tennis. Enfin, l'étude précédente a été complétée par une analyse biomécanique du service avant et après affaiblissement du trapèze inférieur par fatigue avec électrostimulation. La faiblesse des fixateurs de la scapula, décrite chez des joueurs avec antécédent de douleur, conduisait à une cinématique scapulaire inappropriée et une diminution d'activation des muscles antérieurs de l'épaule pouvant mettre en péril les structures anatomiques du complexe articulaire de l'épaule. Ces résultats apportent des informations essentielles pour améliorer la qualité des entraînements et la prévention des blessures à l'épaule chez les jeunes joueurs de tennis. Ils soulignent notamment l'importance d'un travail de renforcement des muscles stabilisateurs de l'épaule (muscles rotateurs de l'articulation glénohumérale et stabilisateurs de la scapula) / The shoulder joint complex is largely involved in the tennis strokes. Particularly, the tennis serve applies high mechanical constraints and requires extreme joint positions making the shoulder vulnerable to injuries. Intensive tennis practice leads to musculoskeletal and functional adaptations that are thought to be beneficial to performance. However, it remains unclear when they become unbalanced or excessive that increases the risk of injury. The prospects are scouted from 5 years old, but little is known on their specific shoulder characteristics, risk factors for injury and pathomechanics. Such knowledge would be useful to optimize their monitoring by coaches. This thesis aimed to characterize the young tennis player's shoulder, identify risk factors for injury and describe the shoulder pathomechanisms related to the tennis serve. To characterize the young tennis player’s shoulder, 67 asymptomatic tennis players aged 7 to 13 years old were divided into three groups according to their biological age. The comparison between our three groups highlighted that the glenohumeral ranges of motion and the shoulder muscle strength adaptions occurred from an early age. Then to bring risk factor for shoulder injuries to light, these parameters were also compared between 31 players with a history of shoulder pain and 60 asymptomatic players. Players with a history of shoulder pain presented a larger glenohumeral joint total rotation range of motion as well as a weakness of the glenohumeral external rotator muscles and the scapular stabilizer muscles. A longitudinal study, using a latent profile transition analysis, was conducted to determine whether the factors previously identified were the cause or consequence of the shoulder injury. Furthermore, in the aim to describe the shoulder pathomechanisms related to the tennis serve motion, the glenohumeral and scapulothoracic kinematics of the tennis serve were compared between 13 players without and 15 with a history of shoulder pain. Players with a history ofshoulder pain adapted their glenohumeral and scapulothoracic kinematics at the end of the cocking phase to probably preserve the sub-acromial space and the rotator cuff tendons during the tennis serve. Finally, the previous study was completed by a study analyzing the shoulder biomechanics of a tennis serve before and after the fatigue of the lower trapezius. The weakness of the scapular stabilizer muscles impaired the scapular kinematics and decreased the activation of the anterior shoulder muscles that may jeopardize the shoulder joint anatomical structures. These findings bring new knowledge to improve the young players monitoring and the injury prevention. Particularly, it highlights the importance to strengthen the stabilizer muscles (glenohumeral external rotator muscles and scapular stabilizer muscles)

Les cervicalgies constituent un enjeu médico-économique pour nos sociétés. Ceci justifie des recherches actives sur le rachis cervical afin de mieux appréhender les fondements des cervicalgies et fournir aux cliniciens des pistes permettant d'en prévenir les effets ou d'améliorer les traitements. Cette étude, qui inclut 66 sujets Asymptomatiques et pathologiques (arthrodèses, prothèses, whiplash), présente un protocole expérimental original et non invasif pour mesurer in vivo la cinématique tridimensionnelle de la tête par rapport au thorax. Elle quantifie les amplitudes angulaires des degrés de liberté principaux et couplés pour les mouvements de flexion-extension, d'inclinaison latérale, de rotation axiale et des mouvements complexes ainsi que les mouvements compensatoires des épaules. L'objectif final de ce travail est la comparaison entre les différentes populations

La récupération optimale des amplitudes articulaires (AAs) et de la force musculaire est un objectif crucial de la réadaptation fonctionnelle intensive (RFI) à la suite d’une lésion médullaire (LM). Le but de la présente étude était de documenter les changements d’AAs des membres supérieurs durant la RFI chez des individus (n = 197) ayant subi une LM et d’établir le lien avec l’autonomie fonctionnelle. Les données (AA, force musculaire, spasticité, déficiences secondaires, autonomie fonctionnelle) ont été collectées à l’admission et au congé de la RFI. Des analyses descriptives, des tests d’association entre les changements d’AAs et des variables indépendantes (douleur, spasticité, déficiences secondaires, force) et des analyses multivariées ont été utilisées. Les individus ayant une paraplégie présentent peu de déficit d’AAs à l’épaule comparés à ceux ayant une tétraplégie. Parmi ces derniers, une majorité présente des AAs sous les valeurs de normalité en fin de RFI. Le groupe D, établi selon l’évaluation de l’American Spinal Injury Association (ASIA D) présente des pertes d’AAs plus importante qu’attendue. La douleur au niveau articulaire est un facteur influençant les changements d’AAs, particulièrement dans ce groupe. La force musculaire chez les personnes ayant une tétraplégie sévère (ASIA ABC) est plus faible que celle du groupe ayant une lésion moins sévère (ASIA D). Généralement, le gain de force corrèle avec le gain d’AA. La force musculaire, les AAs et le nombre de déficiences secondaires sont les principaux éléments influençant l’autonomie fonctionnelle. En conclusion, la perte d’AA est plus importante à l’articulation de l’épaule et, pour plusieurs individus, malgré un gain significatif, les AAs n’atteignent pas les valeurs de référence au congé de la RFI. La force musculaire et certaines déficiences secondaires sont des éléments à considérer pour expliquer les pertes d’AAs et d’autonomie fonctionnelle. Les études futures devront clarifier certains aspects dont l’atteinte de la rotation médiale qui semble montrer un patron différent de récupération en comparaison des autres mouvements de l’épaule. De plus, les études devront montrer si ces changements et résultats sont maintenus après le congé de la RFI. / Optimal recovery of range of motion (ROM) and strength are critical objectives of intensive rehabilitation following spinal cord injury (SCI). The aim of this study was to characterize the evolution of ROM and strength at the upper limb and analyze their relationship with functional independence during intensive rehabilitation. Data ROM, strength, spasticity, secondary impairments, functional independence) from 197 participants with SCI were collected at admission and discharge from intensive rehabilitation and were analyzed with descriptive statistics and multivariate analyses (regressions, ANOVA). Specific association analyses were used to determine the level of association between ROM, strength and independent variables such as pain, spasticity and secondary impairments. Lesser deficit in ROM was observed in participants with paraplegia compared to those with tetraplegia. The deficit in individuals with tetraplegia was larger to an extent that most of them did not reach normality in ROM at shoulder joint. Surprisingly, individuals with less severe injury according to the American Spinal Injury Association classification (ASIA D) showed larger deficit of ROM than expected. Joint pain was related to reduce ROM, particularly in participants with ASIA D lesion. Values of muscle strength in individuals with more severe tetraplegia (ASIA ABC) are lower than the ones observed in individuals with less severe injury (ASIA D). Overall, strength and ROM were correlated, except for medial rotation movement. ROM, strength, and secondary impairments are the major determinants of functional independence. In conclusion, shoulder joint was the most affected joint of the upper limb, and, despite of significant gains of ROM, abnormalities were greater than expected. Strength and some secondary impairment were related in loss of ROM and functional independence throughout rehabilitation. More study will be needed to understand the medial rotation movement at the shoulder that seems to evolve differently from other movements, and to determine whether or not changes observed during rehabilitation are maintained over time.

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La récupération optimale des amplitudes articulaires (AAs) et de la force musculaire est un objectif crucial de la réadaptation fonctionnelle intensive (RFI) à la suite d’une lésion médullaire (LM). Le but de la présente étude était de documenter les changements d’AAs des membres supérieurs durant la RFI chez des individus (n = 197) ayant subi une LM et d’établir le lien avec l’autonomie fonctionnelle. Les données (AA, force musculaire, spasticité, déficiences secondaires, autonomie fonctionnelle) ont été collectées à l’admission et au congé de la RFI. Des analyses descriptives, des tests d’association entre les changements d’AAs et des variables indépendantes (douleur, spasticité, déficiences secondaires, force) et des analyses multivariées ont été utilisées. Les individus ayant une paraplégie présentent peu de déficit d’AAs à l’épaule comparés à ceux ayant une tétraplégie. Parmi ces derniers, une majorité présente des AAs sous les valeurs de normalité en fin de RFI. Le groupe D, établi selon l’évaluation de l’American Spinal Injury Association (ASIA D) présente des pertes d’AAs plus importante qu’attendue. La douleur au niveau articulaire est un facteur influençant les changements d’AAs, particulièrement dans ce groupe. La force musculaire chez les personnes ayant une tétraplégie sévère (ASIA ABC) est plus faible que celle du groupe ayant une lésion moins sévère (ASIA D). Généralement, le gain de force corrèle avec le gain d’AA. La force musculaire, les AAs et le nombre de déficiences secondaires sont les principaux éléments influençant l’autonomie fonctionnelle. En conclusion, la perte d’AA est plus importante à l’articulation de l’épaule et, pour plusieurs individus, malgré un gain significatif, les AAs n’atteignent pas les valeurs de référence au congé de la RFI. La force musculaire et certaines déficiences secondaires sont des éléments à considérer pour expliquer les pertes d’AAs et d’autonomie fonctionnelle. Les études futures devront clarifier certains aspects dont l’atteinte de la rotation médiale qui semble montrer un patron différent de récupération en comparaison des autres mouvements de l’épaule. De plus, les études devront montrer si ces changements et résultats sont maintenus après le congé de la RFI. / Optimal recovery of range of motion (ROM) and strength are critical objectives of intensive rehabilitation following spinal cord injury (SCI). The aim of this study was to characterize the evolution of ROM and strength at the upper limb and analyze their relationship with functional independence during intensive rehabilitation. Data ROM, strength, spasticity, secondary impairments, functional independence) from 197 participants with SCI were collected at admission and discharge from intensive rehabilitation and were analyzed with descriptive statistics and multivariate analyses (regressions, ANOVA). Specific association analyses were used to determine the level of association between ROM, strength and independent variables such as pain, spasticity and secondary impairments. Lesser deficit in ROM was observed in participants with paraplegia compared to those with tetraplegia. The deficit in individuals with tetraplegia was larger to an extent that most of them did not reach normality in ROM at shoulder joint. Surprisingly, individuals with less severe injury according to the American Spinal Injury Association classification (ASIA D) showed larger deficit of ROM than expected. Joint pain was related to reduce ROM, particularly in participants with ASIA D lesion. Values of muscle strength in individuals with more severe tetraplegia (ASIA ABC) are lower than the ones observed in individuals with less severe injury (ASIA D). Overall, strength and ROM were correlated, except for medial rotation movement. ROM, strength, and secondary impairments are the major determinants of functional independence. In conclusion, shoulder joint was the most affected joint of the upper limb, and, despite of significant gains of ROM, abnormalities were greater than expected. Strength and some secondary impairment were related in loss of ROM and functional independence throughout rehabilitation. More study will be needed to understand the medial rotation movement at the shoulder that seems to evolve differently from other movements, and to determine whether or not changes observed during rehabilitation are maintained over time.