Le mouvement sportif est fortement contraint par les interactions possibles avec le milieu dans lequel il évolue, par le matériel qu'il utilise, ou par ses adversaires ou partenaires. Ma recherche s'est donc orientée sur l'étude de ces interactions pour comprendre leurs influences sur l'efficacité du geste et la performance. En fonction des différentes activités sportives cette analyse du mouvement est basée soit sur une approche purement biomécanique, soit sur une approche orientée vers le contrôle moteur. En effet l'approche biomécanique permet une compréhension précise de la performance motrice lorsque l'activité sportive peut se faire sans interactions directes avec l'adversaire. Cette notion implique que le mouvement du sportif ne soit pas modulé par celui de son adversaire. La natation, l'athlétisme font partie de cette catégorie de sport sans interactions directes. Dans ces activités la modélisation du mouvement peut se faire sur des critères cinématiques, dynamiques ou énergétiques. Néanmoins si le mouvement n'est pas modulé par celui de l'adversaire il peut l'être par le matériel utilisé : les chaussures en athlétisme ou les palmes en natation peuvent influer sur les critères biomécaniques. Nous nous intéresserons également aux activités où le mouvement du sportif est modulé par celui de son adversaire. Ces activités, généralement de duels, seront considérées comme activités avec interactions directes. De ce fait l'approche purement biomécanique du mouvement ne permet pas de comprendre la performance. En effet, l'action du sportif est dépendante de sa capacité à prélever des informations sur la séquence motrice de son opposant. L'analyse de la prise d'informations visuelles en relation avec l'action du sportif peut se révéler essentiel pour une optimisation du processus d'entrainement. D'une manière générale, quel que soit le type d'interaction l'objectif poursuivi est d'isoler par différentes méthodes les paramètres de l'efficacité du geste sportif. Pour isoler ces paramètres il est nécessaire de contrôler les différentes variables pour étudier leur influence sur la performance. La réalité virtuelle est un moyen de contrôle des variables pour l'analyse des interactions sportives. Les travaux présentés portent sur la validation et l'utilisation de la réalité virtuelle pour la compréhension des duels sportifs.

Ce travail doctoral a pour objectif de mettre en place des méthodes permettant de quantifier les efforts subits par le nageur avec palme, lors de la pratique de 3 activités (Natation, Randonnée Aquatique et Body-Board). Pour ce faire, un modèle utilisant des procédures de dynamique inverse a été mis en place. Dans la première phase de cette étude, la cinématique tridimensionnelle des 3 segments du membre inférieur gauche a été analysée. Il en résulte 3 cinématiques fondamentalement différentes. Avec un modèle type Bottum-Up, la mesure d’efforts distaux est nécessaire. Un robot palmeur a donc été développé, afin de reproduire la cinématique du pied pour chacune des ces pratiques et ainsi permettre une mesure fiable des forces et moments au centre articulaire de la cheville. Ainsi, nous avons quantifié via le modèle, les moments au genou et à la hanche. Ainsi, via le robot nous pouvons quantifier l’effet d’un design de palme sur les efforts subit par l’utilisateur à la cheville, et s’assurer par le modèle que les efforts ne sont pas répercutés sur le genou ou la hanche. En plus de cette étude biomécanique, une analyse de l’activité musculaire a été réalisée sur les principaux muscles moteurs du membre inférieur, pour différentes cinématiques et différents designs de palme. Les résultats nous ont prouvé que le design de la palme a un effet non uniforme sur l’ensemble des muscles, et que pour chacune des pratiques, les demandes musculaires ne sont pas similaires. / The present work had in objective to develop some methods to quantify the joint torque endured by a fin swimmer during is activity for 3 sports (Swimming, Snorkeling, Body-Board). In this way, a model using inverse dynamic methods has been done. During the first step of this study, the 3D kinematic of each activity was mad on the 3 segments of the lower limbs, and this allows defining 3 specifics motions. For a Bottom-Up model, a forces measurement on distal segment is needed to make the calculation. So, a swimming fin robot has been develop to reproduce the foot kinematics for each activity and measure all forces and torques on the ankle joint. By this way, with all this inputs, by the model we can quantify the demands on knee and hip. With this robot, we measure the effect of design modification on muscular request on the joint ankle, and by the model we assure torques are not postpone on knee or hip. In addition to this biomechanical study, a muscular activities study has been realise on the main muscle, and this for different kinematics and different fin blade shapes. The results acknowledge that the fin designs differentiate the effect on specific muscles, and that for each activity the muscular requests are not the same.

En 2010, 130 enfants ont perdu la vie lors d’un accident sur les routes françaises. Une meilleure connaissance des mécanismes lésionnels lors d’un accident pourrait permettre d’améliorer leur sécurité. Si les modèles de mannequins de crash-test existants permettent d’obtenir certaines informations sur les niveaux d’effort subis localement et sur la cinématique, les modèles numériques par éléments finis peuvent fournir des informations complémentaires sur le comportement des organes internes. Or il n’existe actuellement que très peu de modèles numériques d’enfants. L’objectif de ce projet est de développer et évaluer un modèle éléments finis d’un enfant de 6 ans passager d’un véhicule (FEMOCS6). L’acquisition géométrique de ce modèle a été réalisée à partir d’images scanner d’enfants pour le tronc et la tête et de la mise à l’échelle de géométries d’adultes pour les membres. La géométrie maillée est composée d’environ 390 000 éléments triangulaires et 460 000 éléments tétraédriques. L’étude de la problématique de l’enfant nous a permis de définir certaines hypothèses de modélisation et de déterminer les propriétés mécaniques implémentées dans le modèle. Les propriétés matériaux proviennent en partie de travaux de caractérisation des tissus de l’enfant mais par manque de données la plupart des propriétés sont issues des valeurs de l’adulte. Le comportement mécanique du modèle a ensuite été évalué par la simulation d’essais décrits dans la littérature : impacts, compressions dynamiques et chocs avec utilisation d’un dispositif de retenue. Le modèle évalué pourra alors permettre d’étudier l’efficacité des différents dispositifs de retenue d’enfants existants. / 130 children died in the French roads in 2010. A better knowledge of the mechanisms of injuries could lead to an improvement of their safety. Crash test dummies provide data on the local forces and on kinematics but finite element models can provide further data on the mechanical behaviour of internal organs. However, few numerical models of children currently exist. The purpose of this project is to develop and assess a finite element whole-body model of a 6 year old child (FEMOCS6). The geometry of this model was provided by medical imaging data of children for the trunk and the head and by a scaling down of an adult geometry for the limbs. Meshed geometry is made up of about 390 000 tria elements and 460 000 tetra elements. The study of the specificities of children led to the definition of modelling hypotheses and of the mechanical properties. Material properties were partly provided by characterizations of paediatric tissues from literature but a lack of data led to the use of adult data for the most of the tissues. The mechanical behaviour of the model was assessed by the numerical simulations of paediatric tests from the literature: impacts, dynamical compression and sled tests with a restraint system. The model could allow to study efficiency of existing child restraint system.

Le tennis elbow est une pathologie fréquente affectant le membre supérieur. Cette pathologie s'observe également dans un large éventail d'activités manuelles allant de la manipulation d'outils de maçonnerie à la manipulation d'une souris d'ordinateur. Malgré son prévalence élevée, les mécanismes sous-jacents au développement du tennis elbow demeurent paradoxalement largement méconnus et n'offrent pas de consensus scientifique. Toutefois, les outils, les instruments ou les objets manipulés, formant une interface avec la main, sont soupçonnés d'être en partie responsables de l'apparition de cette affection. Cependant, le manque de moyens d'investigation biomécanique sur la main ramène cette assertion au statut d'hypothèse. Dans ce travail de thèse, l'idée que les caractéristiques physiques de la raquette (i.e. taille et forme du manche ; inertie de la raquette) puissent avoir une influence sur le risque d'apparition du tennis elbow a été testée. Pour cela, nous avons mené une démarche structurée en trois étapes. Tout d'abord, une approche expérimentale contrôlée nous a permis de quantifier les efforts exercés au niveau de l'interface main-manche lorsque l'on serre simplement ce dernier. Pour cela, un instrument de mesure des forces a été développé (i.e. ergomètre à 6 poutres couplé à une nappe de pression Tekscan). Cela nous a permis de définir une taille et une forme de manche optimale pour les forces de serrage. Dans un second temps, ce manche optimal (i.e. de section circulaire et de périmètre égal à 17,9% de la longueur de la main) a été testé au cours de frappes de tennis. / Lateral epicondylalgia (LE) have been reported to occur at least once in a range of 40% to 50% of tennis players and in a large number of workers using hand tools. Despite high prevalence, the mechanisms underlying the development of tennis elbow are paradoxically misunderstood and suffer from a lack of scientific consensus. The characteristics of the handled tools (e.g. the grip size and the shape) are believed to be partly responsible for the occurrence of these disorders. However, the available material and technique for investigation and the proceedings studies did not gave evidence for this hypothesis. In this work, the idea that the size and shape of a tennis racket handle can affect the risk of developing tennis elbow was tested in three main steps. First, a controlled experimental approach was performed in order to quantify the forces exerted at the interface hand / handle when squeezing simply a handle. A special force ergometer has been developed to measure the forces at the hand/handle interface. This study enabled us to define an optimal size and shape (i.e. circular perimeter equal to 18% of the length of the hand) to perform a maximal squeezing force. In a second step, the optimal handle was tested during tennis strokes. Our results show that with and without fatigue, the grip force was lower for the optimal handle compared to bigger or smaller handle. Finally, in a last step, a biomechanical model of the hand was used to assess the impact of the tennis racket grip size on the forces applied on muscles affected by tennis elbow during a simulation. Our results suggest that the optimal grip size reduces muscle tensions of hand extensor muscle.

Les traumatismes du rachis incluent des fractures osseuses, des lésions disco-ligamentaires et des blessures médullaires. Ils impliquent un fort coût pour le système de santé, ainsi qu’une prise en charge (durée d’hospitalisation, atteinte de l’intégrité physique) lourdement handicapante pour leurs victimes. Les séquelles peuvent aller d’une déformation du profil sagittal à la tétraplégie. Leurs causes principales sont les accidents véhicules moteurs, les chutes et les accidents sportifs. Il existe de multiples mécanismes d’apparition des fractures vertébrales (compression, flexion-extension, cisaillement, torsion) et des blessures médullaires (contusion, traction, cisaillement), ce qui rend leur étude complexe. Malgré l’important investissement mis dans la recherche à ce sujet, des lacunes persistent dans la compréhension de ces traumatismes, qui ralentissent la progression des dispositifs de protection du rachis, et le développement des techniques chirurgicales. Dans ce contexte, l’objectif principal de ce doctorat est d’améliorer la compréhension fondamentale des mécanismes de fractures vertébrales et des blessures de la moelle épinière. Une première partie du travail a visé à développer des connaissances fondamentales sur les propriétés géométriques et mécaniques des vertèbres et de la moelle épinière. Ce type de propriétés a été utilisé pour créer et calibrer un modèle par éléments finis du rachis thoracolombaire. Ce modèle a ensuite été utilisé pour étudier le lien entre chargements mécaniques et une classification clinique des patrons de fractures vertébrales, ainsi que l’effet de différents éléments d’influences sur la mécanique de la contusion médullaire. / Spine traumas include bony fractures, intervertebral disc and ligaments lesions, and spinal cord injuries. They imply a high cost for the health system, as well as a highly incapacitating surgical management (length of hospitalization, physical handicap), and result in aftereffects such as sagittal curve deformity or tetraplegia. Their principal causes are motor vehicle accidents, falls and sports accidents. Multiple mechanisms of occurrence exist for vertebral fractures (compression, flexion-extension, shear, torsion) and spinal cord injury (contusion, traction, shear), which makes them complex to study. Despite major investments in research on this topic, there is a lack of the understanding of some aspects regarding these traumas. This slows down the progress in protection devices and surgical strategies development. In this context, the main objective of this Ph.D. is to improve fundamental knowledge of vertebral fractures and spinal cord injuries mechanisms. A first part of this work has been to develop fundamental knowledge on geometrical and mechanical properties of the vertebrae and the spinal cord. This type of properties has been used to create and calibrate a finite element model of the thoracolumbar spine. This model was then used to study the link between mechanical loadings and a clinical classification of vertebral fracture patterns, as well as the effect of various parameters on spinal cord contusion mechanisms.

L'analyse de la posture constitue un élément fondamental dans l'évaluation diagnostique et thérapeutique des patients atteints de déformations rachidiennes. Classiquement basée en pratique courante sur des radiographies du rachis en totalité, de nombreux paramètres posturaux ont été décrits et corrélés à la qualité de vie des patients. Toutefois, l'analyse radiographique conventionnelle ne permet pas systématiquement d'appréhender la posture véritable d'un individu. Une approche biomécanique de la posture en laboratoire d'analyse du mouvement permet donc de s'affranchir de ces contraintes et de caractériser la posture à l'aide de nouveaux paramètres. Un protocole spécifique biomécanique d'analyse de la posture, utilisant des plateformes de force et un système optoélectronique, a été développé afin de caractériser la posture libre d'un individu. D'autre part, ce protocole d'analyse peut ensuite être adapté à la pratique clinique quotidienne en couplant les données issues de la radiographie à celles d'une plateforme de pression. L'analyse d'une cohorte de volontaires sains a ainsi été réalisée, confirmant la faisabilité technique du calcul des moments nets inter segmentaires à l'aide de radiographies et d'une plateforme de pression. Les résultats de ce travail mettent en évidence la faisabilité et la fiabilité du protocole de mesure des moments inter-segmentaires. Ces résultats ouvrent des perspectives en pratique clinique courante avec la possibilité de réaliser cette analyse en pré et postopératoire a des fins diagnostics mais également pour évaluerl'influence du traitement chirurgical sur la modification des contraintes exercées sur le rachis. / Postural analysis is of primary importance for clinical and therapeutic evaluation of spinal deformity patients. This evaluation is currently based on full-spine radiographs and various parameters have been described and correlated with health related quality of life scores. However, this radiographic analysis is not applicable to every patient and can be sometimes misleading for physicians. A biomechanical postural approach using gait analysis is therefore necessary in order to avoid limits from the radiographic analysis. It provides new parameters for postural evaluation. A dedicated biomechanical "free-posture" protocol has been developed using force plates and gait analysis markers. Results from this approach revealed the reliability of the inter-segmental moment's measurements. Evolution of postural parameters during growth according to age was also described using a pediatric cohort. Concurrently, this biomechanical protocol can also be adapted to daily clinical practice, by the combination of a pressure platform and full-spine x-rays. Reliability of this combination was reported on a cohort of volunteers on whom spinal constraints were measured. These results are a source for potential new methods of postural outcomes evaluation in daily practice as they can be calculated during preoperative and postoperative courses.

Chez l’Homme, le contrôle de tout mouvement nécessite la prise en compte d’informations sensorielles issues de différents systèmes. Une partie de ces informations constitue la proprioception, un « sixième sens » méconnu mais primordial dans le contrôle du mouvement. Ce sens permet aux personnes de déterminer les positions spatiales et les vitesses de déplacement des différents segments corporels les uns par rapport aux autres. Le système de traitement des informations proprioceptives repose sur des mécanismes nerveux complexes, et dont l’évaluation est difficile. Il est toutefois possible, à l’instar d’une acuité visuelle relative au sens de la vision par exemple de déterminer une acuité proprioceptive. Des travaux portant sur l’articulation de la cheville ont établi un lien entre acuité proprioceptive et niveau de performance dans une activité donnée. Dans ce contexte une optimisation du système proprioceptif, basé sur une stimulation de la peau présente un grand intérêt. Diverses solutions de supports externes de cheville ont ainsi été développées pour ce travail de thèse qui s’est intéressé à la possibilité d’intégration d’une « fonction proprioceptive » à une chaussure de sport destinée notamment à la course à pied et/ou au tennis. Les effets comportementaux de cette fonction dans des tâches motrices globales ont été étudiés. Ce travail a mis en évidence i) que l’application d’un support externe de cheville permettait d’augmenter la quantité de signal proprioceptif transmise au système nerveux lors d’une tâche simple d’équilibre orthostatique et ii) que ce signal n’était pris en compte que chez certains individus possédant un profil sensoriel intégrant peu les informations proprioceptives de la cheville. Enfin, il semble que les effets comportementaux de supports externes de cheville dans des tâches plus complexes soient en revanche très limités. / In humans, every single movement needs regulation based on sensory information arising from different systems. A part of this sensory information forms the sense of proprioception, a little known “sixth sense” that is yet essential in movement regulation. This sense allows people to know the position and speed of their body segments relative to each other. The central processing of proprioceptive information is complex, and its assessment is difficult. It is yes possible to determine a proprioceptive acuity, in the manner of a visual acuity related to the sense of vision. Studies on the ankle joint evidenced that the proprioceptive acuity correlates to the performance level in a given activity. In this context, optimizing the proprioceptive system by stimulating the skin would be of great interest. Various external ankle supports solutions were developed for this thesis that interested in the possibility to implement a “proprioceptive function” in a sport shoe, especially intended for running and/or playing tennis. Behavioral effects of this function in global motor tasks were specifically studied. This thesis showed that (i) wearing an external ankle support increase the amount of proprioceptive signal conveyed to the central nervous system in a simple upright standing task and (ii) that this signal is effectively used only in individuals with a preferred sensory strategy that do not use much of the ankle proprioceptive information. Eventually, the behavioral effects of such external ankle supports in more complex tasks are very limited.

La construction d'ouvrages de protection répond à la nécessité de se protéger d'aléas naturels comme les phénomènes d'érosion ou de glissement de terrain. Si le béton est classiquement utilisé pour la construction de tels ouvrages, le bois est régulièrement employé sur des aléas engendrant des contraintes faibles ou modérées. Pour cela, les praticiens s'appuient sur deux approches différentes, le génie civil et l'ingénierie écologique, qui requièrent, dans ce contexte, la mise en œuvre d'une structure construite sur la base d'un agencement de rondins de bois d'essence locale. Il existe cependant des lacunes de connaissances freinant la prescription de ces ouvrages. Les verrous scientifiques concernent notamment l'évaluation du niveau de dégradation, au sens des propriétés mécaniques, des rondins pour le suivi des ouvrages existants.L'objectif de cette thèse est de développer deux méthodes d'évaluation du niveau de dégradation de rondins de sapin blanc à partir de la spectroscopie proche infrarouge (SPIR) et de l'analyse vibratoire. Dans ce travail de thèse, le niveau de dégradation d'un rondin est défini à partir du taux de perte en module d'élasticité ou en module de rupture par rapport à leur valeur à l'état intact.Les résultats obtenus ont montré que les méthodes développées permettaient d'évaluer le niveau de dégradation de rondins aussi bien en conditions semi-contrôlées qu'en conditions naturelles. La méthode par SPIR évalue le niveau de dégradation à partir de modèles de prédiction des indicateurs de référence $Dw_{MOE}$ et $Dw_{MOR}$ basés sur les statistiques multivariées. La méthode par analyse vibratoire mesure le taux de perte en module d'élasticité dynamique ($Dw_{E_n}$) des rondins, qui se caractérisent par leurs imperfections géométriques.Ce travail contribue à approfondir les connaissances sur l'évaluation du niveau de dégradation du bois. Les résultats obtenus permettent d'envisager une application sur des structures réelles. Ces deux méthodes sont effectivement adaptables pour effectuer les mesures textit{in-situ}. / The construction of protective works responds to the need to protect themselves from natural hazards such as erosion or landslides. If the concrete is conventionally used for their construction, wood is regularly used on natural hazards generating low or moderate stresses. For this, practitioners rely on two different approaches, civil engineering and ecological engineering, which require, in this context, the implementation of a structure built on the basis of an arrangement of logs. However, there are knowledge gaps hampering the prescription of these works. In particular, scientists locks concern the assessment of the level of decay, in the sense of mechanical properties, of logs for monitoring existing structures.The aim of this thesis is to develop two methods for assessing the level of decay of silver fir logs from near infrared spectroscopy (NIRS) and vibration analysis. In this thesis, the level of decay is set from the rate of loss in modulus of elasticity (MOE) or modulus of rupture (MOR) in relation to their intact value .The results showed that the methods allowed evaluating the log level of decay both in semi-controlled and in natural conditions. The NIRS method assesses the level of decay from prediction models of $Dw_{MOE}$ and of $Dw_{MOR}$ based on multivariate statistics. The method by vibration analysis measuring the loss rate in dynamic MOE ($Dw_{E_n}$)of the logs, which are characterized by their geometric imperfections.This work helps to deepen knowledge on the assessment of the level of decay of wood. The methods may be considered for application on real structures. These two methods are actually suitable for textit{in-situ} measurements.The objective of this thesis is to develop two indicators, DwNIRS and DwE1, from two complementary methods, the near infra-red spectroscopy (NIRS) and the vibration resonant method (VRM), to assess decay-extent of small-diameters silver fir logs decayed by a microbial community. These indicators are intended to help to practitioners in the diagnostic of the structures. The work is based on a mechanical definition of the decay-extent. A reference indicator DwMOE is defined for this purpose from the normalized loss in modulus of elasticity (MOE) of the logs between intact and decayed states.The thesis is composed of three parts. The first part explores the ability of NIRS to assess decay-extent in semi controlled conditions. Small-diameter logs have been degraded in a greenhouse and monitored at different decay levels. The indicator DwNIRS is calculated from a prediction model using multivariate statistics to predict the reference indicator DwMOE. The second part studies VRM. This method allows measuring dynamically the modulus of elasticity of logs at different decay levels. The third part is dedicated to the comparison of both methods in semi-controlled conditions and also in natural conditions.The results show that both methods allow identifying the effects of the microbial community on wood from early stages of decay. The indicators DwNIRS and DwE1 follow faithfully DwMOE even if the intrinsic variability of wood properties coupled with those bring with the microbial activity alter the precision. Thus, the definition of decay classes from DwNIRS and DwE1 limits the undesirable effects of the variability and brings closer the methods from those already used to assess decay in natural conditions. Finally, the classifications obtained from logs decayed in natural conditions are comparable and allow considering an application on real structures. Both methods are effectively adaptable to in-situ measurements with a limited degradation impact on structures.

Le prolapsus génital est une pathologie fonctionnelle féminine fréquente dont le retentissement sur la qualité de vie des femmes peut être important et constitue aujourd'hui un véritable enjeu de santé publique. / Genital prolapse is a frequent female functional pathology that can have strong impact on quality of life; it is today a real public health issue. Surgical treatment of the various stages of cystocele is a current challenge. We developed an innovative 3D numerical model using the Finite Elements method, to enable simulation of the various surgical techniques. The model also allowed validation of our surgical hypotheses and provided some answers to outstanding questions in cystocele surgery. The first of my PhD studies allowed me to make a complete review of the anatomical pelvic organ support structures involved in prolapse, and to distinguish certain anatomic theories relating clinical expression to specific anatomic lesions. The various theories are actually quite close and complementary, but differ in terms of the mechanism implicated. The second study involved designing a 3D numerical biomechanical model of the pelvic floor, based on Finite Elements analysis coupled to dynamic MRI. The model allowed me to assess the various theories of pelvic organ suspension, and to design simulations of cystocele mobility. The model provided better understanding of the anatomic structures involved in prolapse. The third study involved designing a 3D numerical pathologic model based on data for patients with grade ≥ 3 cystocele. The model enabled analysis and assessment of the impact of the various surgical correction techniques and fixation zones on organ mobility. Although the results have not been validated clinically, the study contributed to the scientific literature on the importance of mesh reinforcement in the management of cystocele. Comparison between the various techniques (sacrocolpopexy, vaginal mesh suspension, sacrospinous fixation) using the POP-Q points found that point Ba was better corrected by sacrocolpopexy than sacrospinous fixation or vaginal mesh suspension. For sacrospinous fixation, the further it is performed from the sciatic spine, the better the apical correction of point C but the poorer the correction of point Ba. These findings could be used to improve surgical correction techniques and standardize practice. Thus, our 3D numerical cystocele model could contribute to selecting the surgical technique for correction of the cervix and anterior vaginal wall. The Finite Elements model of the pelvic system provides better understanding of the mechanisms underlying surgical correction of cystocele and the vaginal apex. It could also enable the results of prolapse surgery to be predicted, adapting technique to the individual patient by preoperative simulation. Simulation provides original and interesting information on mobility in prolapse. The present simulation results obviously need future assessment in comparison with clinical practice. In conclusion, simulation and the implementation of a 3D numerical model of pelvic mobility now allows better understanding of the mechanisms underlying pelvic statics disorder, with simulation of pathological pelvic mobility and of prolapse surgery procedures.

La production de biocarburants de deuxième génération basée sur la transformation de la biomasse végétale est une question d’actualité. La biomasse végétale est représentée par les parois des cellules, qui consistent en un réseau de microfibrilles de cellulose et de polysaccharides enchâssés dans de la lignine. Pour exploiter pleinement le potentiel de cette biomasse, il est nécessaire d’apporter des connaissances complémentaires sur les mécanismes de biosynthèse de ces polymères pariétaux. Par exemple, il est important d’améliorer le rendement de saccharification des microfibrilles de cellulose afin de produire de plus grandes quantités de bioéthanol. Nous avons donc combiné des études basées sur le modèle bien connu Arabidopsis et sur Brachypodium distachyon, la nouvelle espèce modèle pour les graminées tempérées et les céréales monocotylédones dédiées à la production de biocarburants. La cellulose est synthétisée par des complexes membranaires de cellulose synthases (CSC) qui contiennent les sous-unités catalytiques de cellulose synthase (CESAs), et cela requiert d’autres partenaires parmi lesquels KOR1, une endo-β-1,4-glucanase. Le trafic intracellulaire des CESAs semble jouer un rôle crucial dans la régulation du niveau de la synthèse de la cellulose. Nous avons étudié en détails le trafic intracellulaire de KOR1 dans des hypocotyles d’Arabidopsis cultivés à l’obscurité. En parallèle, lors d’un crible visuel de la collection de mutants de Brachypodium de l’INRA de Versailles, nous avons sélectionné un mutant nommé spa. Ce mutant partage des caractéristiques avec les mutants brittle culm du riz et de l’orge, comme par exemple des tiges cassantes, un xylème irrégulier, et une importante déficience en cellulose, surtout au niveau des tiges, qui contiennent 50% de la quantité retrouvée dans une plante sauvage. Des dosages de lignine ont montré une augmentation significative chez spa. De façon itnéressante, ce mutant présente un défaut flagrant du port érigé, au contraire des mutants brittle culm qui sont parfaitement érigés. Les défauts mécaniques du mutant spa s’illustrent par un module de Young trois fois inférieur à celui d’une plante sauvage. Des approches complémentaires ont été mise en œuvre afin d’identifier les défauts génétiques responsables de ce phénotype : le séquençage de gènes candidats reliés à la synthèse de la cellulose a été réalisé ainsi qu’une approche de NGS. De plus, dans le cadre du projet Européen RENEWALL et du projet KBBE CellWall, et grâce à l’outil BradiNet (M.Mutvil, KBBE CellWall) permettant d’accéder aux réseaux de co-expression, des stratégies RNAi sont en cours afin d’inactiver certains gènes seléctionnés selon des critères d’expression spécifiques, et selon leur implication potentielle dans la synthèse de la cellulose, spécifiquement chez les monocotylédones. Parmi ces gènes nous nous sommes concentrés sur la famille des MAP65 (Microtubules Associated Proteins), qui pourraient, au vu de la relation étroite entre microtubules et microfibrilles, jouer un rôle dans la déposition de la cellulose. / The production of second-generation biofuels based on the transformation of plant biomass is a pressing issue. Biomass is represented by cell walls of the plant cells consisting of a network of cellulose microfibrils and polysaccharides encrusted by lignin. To enhance the potential of plant biomass, we need to provide insights on the mechanisms of the biosynthesis of cell wall polymers. For example, it is important to improve the saccharification yield of cellulose microfibrils to produce the highest amount of bioethanol. We therefore combine studies on the well-known model plant Arabidopsis and Brachypodium distachyon, the new model species for temperate graminae and monocotyledonous crops dedicated to biofuel production. Cellulose is synthesized by plasma membrane-bound cellulose synthase complexes (CSC) containing cellulose synthase proteins (CESAs) and requires other partners among which the endo-beta1,4 glucanase KOR1. The intracellular trafficking of CESAs seems to be crucial to regulate the cellulose synthesis rate. We investigated in detail the intracellular trafficking of KOR1 in Arabidospis dark-grown hypocotyls.In parallel we selected by visual screening of the Versailles collection of mutagenized Brachypodium distachyon a mutant called spa. This mutant shares characteristics of the brittle culm mutants of rice and barley, such as brittleness, irregular xylem, and a cellulose content deficiency especially in stems, with 50% of the amount found in the wild type. Lignin assays indicate a higher amount of lignin in spa. Interestingly, this mutant is also "floppy" unlike others brittle culm mutants which are fully erected and the mechanical strength defects of spa is illustrated by a Young’s modulus three times lower than that of WT. Complementary approaches were used to identify the SPA gene: sequencing of candidate genes related to cell wall synthesis or co-expressed with secondary cell wall cellulose synthases and a classical mapping strategy combined with NGS methods. Moreover within the framework of the European RENEWALL and KBBE CellWall projects and thanks to the co-expression network tool BradiNet (M. Mutwil, KBBE project), RNAi strategies are in progress to inactivate a few genes selected according to specific expression criteria and potentially involved in cell wall synthesis specifically in monocots. Among these genes we are focusing on the MAP65 family (Microtubules Associated Proteins), which could play a role in cellulose deposition according to the close relationship between microfibrils and microtubules.