Introduction. L’objectif de cette étude est de déterminer la réponse mécanique du colon en traction uniaxiale jusqu’à la rupture et quels sont les facteurs la modifiant.Matériel et méthodes Nous avons réalisé des essais dynamiques uniaxiaux de spécimens coliques humains. Trois vitesses de sollicitation étaient testées : dynamique (1m/s), intermédiaire (10cm/s) et quasi-statique (1cm/s).Résultats Vingt-huit colons humains réfrigérés ont été testés avec un total de 344 spécimens. Le colon présente un comportement mécanique bicouche. Le comportement mécanique est variable en fonction de la localisation sur le cadre colique. Le sexe représente également un facteur responsable d’une modification de la réponse mécanique du colon. La durée de conservation des corps et le tænia coli ne représentaient pas un facteur influençant le comportement mécanique dynamique du colon.La réponse mécanique enregistrée est différente en fonction de l’orientation de la sollicitation : les niveaux de contrainte et de déformation étaient plus élevés sous sollicitation transversale.La vitesse de sollicitation modifie la réponse mécanique enregistrée avec des niveaux de rupture plus faibles sous sollicitation dynamique.Le type de conservation modifie la déformation et la force nécessaires pour obtenir des lésions coliques.ConclusionLe colon se comporte comme un matériau viscoélastique ductile et bicouche. Son comportement mécanique est dépendant de la localisation sur le cadre colique, du sexe, des méthodes de conservation et des vitesses de sollicitation. Cette étude permettra l’intégration de données biomécaniques dans des modèles de traumatologie virtuelle ou de simulation chirurgicale. / IntroductionThe objective of this study is to determine the mechanical response of the colon in uniaxial traction until rupture and what are the modifying factors.Material and methodsWe performed uniaxial dynamic tests of human colonic specimens. Three loading speeds were tested: dynamic (1m/s), intermediate (10cm/s) and static (1cm/s).ResultsTwenty-eight refrigerated human colons were tested with a total of 344 specimens. The colon exhibits a bi-layered mechanical behavior.The mechanical behavior is variable according to the localization on the colonic frame with a more elastic behavior of the right colon and the sigmoid colon. Gender is also a factor responsible for a change in the mechanical response of the colon. The shelf life of the body and tænia coli were not a factor influencing the mechanical behavior of the colon under dynamic solicitation.The recorded mechanical response is different depending on the orientation of the stress: the stress and strain levels were higher under circumferential stress.The loading speed changes the recorded mechanical response. The colon is more elastic in a quasi-static situation and has lower levels of rupture under dynamic stress. Under dynamic loading, the type of preservation does not modify the stiffness of the tissue but modifies the stress and strain necessary to obtain colonic lesions.ConclusionThe colon behaves like a ductile and bilayer viscoelastic material. Its mechanical behavior is dependent on the location on the colonic frame, gender, methods of conservation and rates of solicitation. This study will allow the integration of biomechanical data into models of virtual trauma or surgical simulation.

Une lésion du foie est une cause potentielle de mortalité lors d'un accident de la route. D'une part, les conséquences corporelles des accidents de la route ont été colligées dans le département de la Côte d'Or, avec un intérêt spécifique pour les lésions hépatiques. Une lésion abdominale était présente chez 14 % des blessés hospitalisés. Dix-sept pour cent des lésions abdominales intéressaient le foie. La présence d'une lésion abdominale était un facteur de gravité des blessures. D'autre part, un protocole expérimental était élaboré afin de connaître le comportement du foie lors d'un choc. Des corps donnés à la science ont été soumis à des décélérations brutales frontales et latérales. Nous avons mis en évidence des caractéristiques non connus du comportement du foie en cas de choc et nous proposons des modèles de comportement. Une meilleur connaissance de l'épidémiologie et de la biomécanique des lésions hépatique est indispensable afin d'améliorer leur prévention.

La littérature équine comprend peu d’études relatives aux coordinations cavalier-cheval. Ces dernières n’ont été examinées qu’en situations expérimentales sur des durées courtes. Le récent développement des technologies embarquées ouvre de nouvelles perspectives en permettant l’enregistrement combiné des déplacements du cavalier et du cheval durant plusieurs heures. Ce travail de thèse vise, au travers de l'identification de variables macroscopiques, à définir les caractéristiques du couplage cavalier-cheval (CCC) en situation naturelle de course d’endurance. Utilisant les concepts et outils de l’approche des systèmes dynamiques, nos résultats valident une méthodologie permettant d'identifier sur la seule base du CCC les allures et techniques de monte utilisées en compétition d’endurance. Les caractéristiques quantitatives et qualitatives du CCC évoluent différemment tout au long de la course en fonction du niveau d’expertise du couple. Les couples élites présentent une augmentation de vitesse et du pourcentage de petit galop assis alors que les couples expérimentés conservent la même répartition des quatre allures/techniques et les mêmes vitesses. La détérioration de la qualité du couplage observée chez les deux groupes pourrait être attribuée à la fatigue pour les expérimentés alors qu’elle pourrait provenir en partie de l’élévation de la vitesse chez les élites. Cette méthode d’analyse du couplage a fourni les premières observations sur l’influence d’un style de monte émergent sur la performance d’endurance. Nos perspectives visent à développer un dispositif selle-sangle instrumenté permettant l'optimisation du CCC en situation d'entraînement et de compétition. / Equine literature includes only a very limited number of studies related to horse-rider coordination. In addition, these were only investigated in experimental situations limited to a few minutes and during prescribed horse gait and riding techniques. The recent development of mobile technologies offers new perspectives allowing several hours of synchronized horse and rider recordings. This PhD work aims, through some remarkable macroscopic variables, to characterize the horse-rider coupling (HRC) in the various contextual situations of endurance races. Using concepts and tools of self-organizing dynamic system approach, a method was developed and validated to identify, on the sole basis of HRC, horse’s gaits and riding techniques used in endurance competition. This method revealed the emergence of four HRC patterns along endurance race. Quantitative and qualitative characteristics of the HRC were found to evolve differently throughout the race depending on the expertise level of the dyad. Elite dyads present increases in speed and percentage of sitting canter while advanced dyads maintain the same distribution and averaged speeds for the four horse’s gaits/riding techniques. The reduced quality of the coupling demonstrated by both groups at the end of race may be attributed to fatigue for the advanced dyads while it might also result from the increase in speed for the elite dyads. This method developed for the HRC analysis allowed us to study the influence of an emerging riding style on the endurance performance. Our perspectives in the equestrian domain intend to develop an instrumented saddle-girth device to optimize HRC in both training and competitive situations.

Avec le vieillissement de la population (plus d'un Français sur dix a plus de 75 ans), la perte d'autonomie est devenu un enjeu de santé publique majeur. Ce problème socio-économique est expliqué par le besoin continu de connaissances approfondies sur le sujet âgé ainsi que son équilibre. L'analyse de la raideur musculotendineuse à la cheville et de la posture, peut contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes neuromusculaires intervenant dans le maintenant de l'équilibre, à l'aide de paramètres biomécaniques adéquats. Cette thèse financée par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR-08-TECS-009-04 MIRAS), a pour objectif de caractériser les propriétés élastiques (i.e. raideur musculotendineuse) et l'équilibre en s'intéressant particulièrement au sujet âgé en reprise d'autonomie. Ainsi, une caractérisation globale du profil d'une population âgée hospitalisée pour des soins de suite et de réhabilitation a tout d'abord été réalisée. Ensuite pour une meilleure estimation de la raideur à la cheville, une nouvelle méthode de calcul des paramètres inertiels du pied a été proposée et validée ; et l'approche existante (détente-rapide pour le calcul de la raideur) a pu être vérifiée et améliorée. Finalement, une étude de la raideur et de l'équilibre par approche stabilométrique a été réalisée sur un échantillon de sujets âgés hospitalisés. Les résultats de ce travail, sont utiles à l'amélioration des méthodes de calcul de la raideur musculotendineuse et contribuent à l'approfondissement des connaissances biomécaniques sur l'équilibre du sujet âgé.

Ce travail doctoral poursuivait deux objectifs : D'une part, proposer une triple contribution méthodologique à l'analyse de la coordination motrice. Cette contribution consiste premièrement à analyser la sensibilité des résultats d'une procédure de dynamique inverse à la qualité des données d'entrée anthropométriques et à proposer une recommendation quant à la méthode d'estimation des BSP à utiliser pour déterminer au mieux les moments musculaires nets. Deuxièmement, une évolution d'un modèle biomécanique associant des données périphériques de différente nature (cinématique, anthropométrie, torseur dynamique externe, EMG) dans une procédure d'optimisation numérique et permettant d'estimer les moments développés par les groupes musculaires agoniste et antagoniste de l'articulation du genou est présentée. Les évolutions apportées visent à prendre en compte la baisse de capacit'e de production de force du groupe musculaire dûe à la fatigue en se basant sur une analyse fréquentielle du signal EMG réalisée par une transformée en ondelettes. Troisièmement, une méthode d'estimation des tensions musculaires est développée avec pour objectif une prédiction optimale de l'activité musculaire antagoniste. D'autre part, analyser la coordination musculaire lors d'une tâche de "squat" réalisée en présence d'une perturbation interne ou externe des conditions de réalisation de la tâche. L'ajout d'une charge supplémentaire modifiait les conditions externes de réalisation de la tâche tandis que la présence d'une fatigue musculaire représentait une perturbation interne. Les résultats de l'analyse de la coordination musculaire montrent une exploitation de la redondance musculaire orientée vers la stabilité de l'articulation et la production de mouvements coordonnés. De plus, la gestion de cette redondance en présence de fatigue diffère de celle observée lors de l'ajout d'une charge. Le Système Nerveux Central exploite donc différemment, mais toujours de manière optimale, la redondance musculaire pour faire face à une perturbation.

Analyse de la marche des personnes amputées de membre inférieur en situations contraignantes de la vie couranteRESUME : Le projet se situe dans le contexte du handicap moteur et plus spécifiquement concerne les personnes amputées de membre inférieur. Une autonomie de déplacement est redonnée aux patients grâce à l'appareillage et la rééducation qui restituent une partie des fonctions locomotrices. Cependant, l'autonomie des personnes amputées de membre inférieur est limitée par des situations plus contraignantes que la marche sur sol plat (plans inclinés, escaliers, dévers) et rencontrées quotidiennement. Le développement de nouveaux composants prothétiques et protocoles de rééducation peut permettre de réduire les difficultés des patients dans ces situations. Au préalable, il est nécessaire de comprendre le comportement du système ostéo-articulaire et des composants prothétiques lors de la locomotion en situations contraignantes de la vie courante. L'analyse quantifiée de la marche a été utilisée dans cet objectif de caractérisation de la locomotion. Les travaux de thèse s'inscrivent dans un projet de trois ans financé par l'ANR en partenariat avec deux centres d'appareillage et de recherche clinique, le INI-CERAH (Centre d'Études et de Recherche Appareillage des Handicapés) et l'IRR (Institut Régional de Médecine Physique et de Réadaptation), et un industriel, l'entreprise Proteor fabricant de composants prothétiques. Un protocole permettant d'étudier la locomotion et les adaptations de la locomotion entre cinq situations différentes de la vie courante a été mis en place. Une base de données unique et d'envergure, au vue de la littérature, a été créée. Elle regroupe les paramètres de la marche de 22 sujets amputés transtibiaux, de 21 sujets amputés transfémoraux et 30 sujets contrôles, ayant suivi le même protocole. Des paramètres biomécaniques ont été identifiés pour caractériser les adaptations de la locomotion des sujets amputés entre le plat et le dévers et la pente par comparaison aux adaptations des sujets contrôles entre le plat et ces situations. Cette méthode d'analyse novatrice permet d'appréhender la locomotion d'un groupe de sujet en tenant compte de la marche propre à chaque individu du groupe. Ces travaux de thèse apportent un protocole, une base de données et un complément de connaissances sur les mécanismes mis en jeu lors de la locomotion en pente et en dévers.Mots clés : Amputation, Appareillage, Biomécanique, Locomotion, Dévers, Pentes

L'étude des formes de la nature, de leur diversité, de leur reproductibilité ainsi que de leurs origines a toujours suscité un vif intérêt et, en particulier, la forme polygonale des cellules au sein des épithéliums monocouches, depuis leur observation par Hooke en 1665. Le travail de thèse exposé à travers ce mémoire vise une meilleure compréhension de la morphogenèse de ces tissus. Pour y parvenir, trois approches ont été combinées : la biologie expérimentale du développement, l'analyse biostatistique et, principalement ici, la modélisation biomécanique et numérique. L'hypothèse d'une influence des efforts mécaniques dans l'organisation des épithéliums monocouches en formation a conduit au développement d'un modèle bidimensionnel de cellules, basé sur la physique des milieux divisés et permettant une plasticité de forme ainsi qu'une capacité de libre auto-organisation. Les simulations de morphogenèse de tissus constitués de ces cellules ont alors, d'une part, été confrontées aux observations et, d'autre part, permis de faire varier des paramètres difficilement accessibles expérimentalement, principalement ceux régissant l'évolution cellulaire ainsi que les conditions aux limites. Les résultats issus de ces simulations ont ainsi permis de corroborer ceux provenant des expérimentations : les tissus non prolifératifs sont plus organisés que les prolifératifs et l'apoptose semble jouer un rôle stabilisateur de la morphogenèse des épithéliums prolifératifs. En outre, les études numériques montrent que l'organisation des tissus non prolifératifs semble décroître quand leur vitesse de développement augmente. Par ailleurs, les tissus paraissent plus organisés avec une division et une apoptose contrôlées par des critères mécaniques plutôt que lorsque le système prolifère suivant des critères aléatoires. En conclusion, ce travail de thèse montre l'importance des interactions mécaniques dans le processus de morphogenèse épithéliale et représente une première base prometteuse pour des études futures en ce domaine (étude tridimensionnelle, structuration du cytosquelette, tissus hyperprolifératifs, etc.).

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.