La proprioception cervicale joue un rôle important dans le contrôle postural, mais la nature exacte de sa contribution est controversée. Dans certains cas de « coup du lapin », une atteinte posturale a été démontrée, sans que l'atteinte du rachis cervical puisse être tenue pour seule responsable. Malgré la forte prévalence des pathologies cervicales dégénératives, leurs conséquences posturales ont été peu étudiées dans la littérature scientifique. Il n'existe aucune publication centrée sur les deux types de pathologie responsables de névralgies cervicobrachiales : les hernies discales cervicales et l'arthrose cervicale. Cette étude a eu pour but d'évaluer le contrôle postural de deux groupes de patients présentant une pathologie cervicale dégénérative avec et sans stimulation optocinétique avant et après traitement chirurgical. Dix-sept patients présentant une radiculalgie ont été inclus dans cette étude et répartis en deux groupes selon l'origine arthrosique ou discale de la compression neurologique. Tous les patients ainsi que 31 témoins ont été soumis à un examen de posturographie statique comprenant 12 enregistrements : les quatre premiers enregistrements ont été réalisés la tête dans l'axe (à 0°) : yeux fermés, yeux ouverts sans stimulation optocinétique, yeux ouverts avec stimulation optocinétique dans le sens horaire, puis antihoraire. Ces quatre situations sensorielles ont été répétées tête tournée 30° à gauche, puis 30° à droite. Les patients ont à nouveau été soumis à ces 12 enregistrements six semaines après l'intervention. Aucun patient ne s'est plaint de sensations vertigineuses que ce soit en pré ou en postopératoire. Avant intervention, les yeux fermés, le groupe hernie discale était plus stable que le groupe arthrose. Après intervention, la contribution visuelle au contrôle postural avait diminué dans les deux groupes dans un environnement visuel dynamique, alors que dans un environnement visuel stable, elle n'avait diminué que dans le groupe arthrose. L'importance relative des informations visuelles et proprioceptives pour le contrôle postural varie selon le type de pathologie et la chirurgie tend à réduire la contribution visuelle surtout pour les patients présentant une arthrose cervicale / Cervical proprioception plays a key role in postural control, but its specific contribution is controversial. Postural impairment was shown in whiplash injuries without demonstrating the sole involvement of the cervical spine. The consequences of degenerative cervical spine diseases are underreported in posture-related scientific literature in spite of their high prevalence. No report has focused on the two different mechanisms underlying cervicobrachial pain: herniated discs and spondylosis. This study aimed to evaluate postural control of two groups of patients with degenerative cervical spine diseases with or without optokinetic stimulation before and after surgical treatment. Seventeen patients with radiculopathy were recruited and divided into two groups according to the spondylotic or discal origin of the nerve compression. All patients and a control population of 31 healthy individuals underwent a static posturographic test with 12 recordings; the first four recordings with the head in 0° position: eyes closed, eyes open without optokinetic stimulation, with clockwise and counter clockwise optokinetic stimulations. These four sensorial situations were repeated with the head rotated 30° to the left and to the right. Patients repeated these 12 recordings 6 weeks postoperatively. None of the patients reported vertigo or balance disorders before or after surgery. Prior to surgery, in the eyes closed condition, the herniated disc group was more stable than the spondylosis group. After surgery, the contribution of visual input to postural control in a dynamic visual environment was reduced in both cervical spine diseases whereas in a stable visual environment visual contribution was reduced only in the spondylosis group. The relative importance of visual and proprioceptive inputs to postural control varies according to the type of pathology and surgery tends to reduce visual contribution mostly in the spondylosis group

Ce travail de thèse suit une logique exposée dans trois chapitres, pour terminer par un exposé sur des applications futures. La première partie fait l’inventaire des difficultés de l’apprentissage des habiletés de base de la chirurgie robotique, notamment dans ses aspects de l’exploitation des avantages ergonomiques. Elle se fonde notamment les travaux de master 2 des Docteurs N. Hubert et C. Perrenot auxquels l’auteur a participé. On conclut ainsi à la nécessité de développer un outil de monitoring de l’ergonomie plus efficace que celui existant sur les logiciels du simulateur dV-Trainer®. La deuxième partie décrit la conception et la validation d’un système de capteurs de pression des avant-bras sur les appuis-bras de la console du robot et/ou des simulateurs (Système de Surveillance de Pression - SSP-). Il est créé le concept d’Armrest Load, formule plus efficace d’évaluation des performances des stagiaires en matière d’ergonomie que l’évaluation automatique par le simulateur. La troisième partie décrit l’amélioration du système SSP via l’ajout de fonctions supplémentaires et leurs évaluations : - une alarme informant l’étudiant des mauvaises positions. Ce système crée un réflexe conditionné, accélère l’utilisation ergonomique des appuis-bras du simulateur, mais également améliore les performances globales. - des caméras et une interface, « Contrôleur d’Évènement en Simulation Robotique » (CESIR), permettant au stagiaire de visionner à volonté et pour chaque exercice les vidéos de référence, celles avec les erreurs à éviter et ses propres performances. Ces techniques vidéo, largement répandues dans le milieu sportif sont utilisées pour la première fois en chirurgie et prouvent ici leur efficacité. La partie « conclusion » synthétise les résultats de tout le travail de thèse et expose des perspectives d’amélioration du système CESIR et de son utilisation dans la poursuite de la collaboration franco-chinoise en formation robotique. / This thesis is logically split into three chapters, concluding with a discussion on future applications. The first part makes an inventory of the difficulties in learning the basic skills in robotic surgery, especially in the aspects of exploiting the ergonomic benefits. It relies in particular on the master degrees of Drs N. Hubert and C.Perrenot to which the author participated. It is concluded that there is a need to develop a more efficient monitoring tool for ergonomics than the existing software on the dV-Trainer® simulator. The second part describes the design and validation of a system of forearms pressure sensors attached on the robot’s console and/or simulator’s armrests (SSP- Pressure Surveillance System). The concept of Armrest Load is created, a more effective formula for evaluating the trainees’ performance in ergonomics than the automatic evaluation provided by the simulator. The third part describes the improvement of the SSP system by adding additional functions and their evaluation: - An alarm informing the student of bad positions. This system creates a conditioned reflex, speeds up the ergonomic use of armrests on the simulator, and also improves the overall performance. - Cameras and a "Controller of Event in Robotic Simulation " (CESIR) interface, allowing the participant to view at will the reference video, the one with mistakes to avoid and the video of their own performances. This video technique is widely used in sports but is applied for the first time in surgery and proves its effectiveness. The conclusion part summarizes the results of the whole thesis and outlines the possibilities for CESIR’s improvement and its development in the French-Chinese collaboration in robotic training.

Les microbiotes humains sont considérés comme des organes supplémentaires impliqués dans des pathologies diverses, y compris infectieuses. Les déséquilibres des microbiotes, ou dysbioses, créent des niches écologiques pathologiques ou pathobiomes. Ce nouveau paradigme de l'infection s'applique tout particulièrement aux infections opportunistes. Dans ce travail, nous considérons des infections associées aux soins (IAS), les infections du site opératoire en chirurgie cardiaque, comme le résultat d'une pathologie de niche et nous étudions la dynamique des communautés et des populations microbiennes comme conditions d'émergence et de succès de l'agent infectieux. La diversité et la dynamique du microbiote chirurgical superficiel et profond de patients opérés pour pontage aorto-coronarien montrent un remplacement partiel du microbiote pré-opératoire par un microbiote spécifique avec une résilience partielle lors de la cicatrisation. Un lien significatif est observé entre la composition microbiotique et les marqueurs de risque infectieux. Le suivi de la structure de population d'un agent pathogène reconnu en chirurgie cardiaque, Propionibacterium acnes, montre des fréquences différentielles de phylotypes selon les phases opératoires. La spécificité du microbiote opératoire consiste en une forte diversité de bactéries à Gram négatif dont certaines ont été décrites dans le microbiote de la peau saine. Nous avons réalisé une identification au niveau de l'espèce de ces bactéries de la peau saine qui s'avèrent atypiques parmi les bactéries humaines connues car elles évoquent une origine environnementale. Le réservoir cutané et non environnemental d'un pathogène opportuniste, Roseomonas mucosa, est démontré et trois populations de pathogène opportuniste à réservoir environnemental et/ou humain (Pseudomonas aeruginosa, Ochrobactrum antropi, O. intermedium) sont étudiés en termes de structure de population pour préciser les conditions de leur transmission et leur succès infectieux dans le contexte général du pathobiome et des niches écologiques perturbées. Ce contexte général permet d'organiser les résultats obtenus à diverses échelles (communauté, populations, espèces, phylotypes) pour proposer une vision intégrée et originale de la microbiologie des IAS. / Human microbiota are now considered as supplementary organs involved in diseases such as infections. Microbiota disequilibrium named dysbiosis creates impaired ecological niches (pathobiomes). This new paradigm of infection is particularly relevant for opportunistic infections. In this study, we consider one major type of healthcare associated infection (HAI), the surgical site infections after cardiothoracic surgery as a pathology of niche. We study the dynamics of microbial communities and populations as conditions for emergence and success of infectious agents.The diversity and dynamics of superficial and deep surgical microbiota in patients undergoing coronary artery bypass grafting show a partial replacement of the pre-operative microbiota by a specific surgical microbiota with partial resilience during healing. Significant links are found between microbiota composition and scores for infectious risk. The population structure of Propionibacterium acnes, a pathogen complicating cardiac surgery, shows variable frequencies of phylotypes according to operative stages. Surgical microbiota appears specific with high diversity of Gram-negative bacteria, some of them being previously described in healthy skin microbiota. At the species-level, these bacteria appear atypical among known human bacteria because they are related to environmental bacteria. We demonstrate the cutaneous reservoir of the opportunistic pathogen Roseomonas mucosa deemed, until now, to be environmental. Three populations of opportunistic pathogens (Pseudomonas aeruginosa, Ochrobactrum anthropi, O. intermedium) are structured in order to precise their transmission and their infectivity in the general context of impaired ecological niche and pathobiome.The results obtained at various microbiological scale (community, population, species, phylotype) are organized in this general context in order to delineate an original integrative vision of HAI.

INTRODUCTION Les anévrismes cérébraux représentent une condition potentiellement mortelle. Ils sont traités par voie chirurgicale (« clipping ») ou endovasculaire (dont le « coiling »), et plusieurs essais cliniques randomisés comparant ces traitements utilisent les résultats angiographiques comme mesure du succès du traitement. Le développement d'une classification standardisée et applicable aux deux traitements et aux trois modalités angiographiques (conventionnelle, angioscan et angio-IRM) est nécessaire. Nos objectifs furent de revoir systématiquement les classifications existantes, d’évaluer la fiabilité inter/intra-observateur d’une nouvelle classification angiographique commune, et d’en vérifier la pertinence clinique. MÉTHODES Deux revues systématiques furent effectuées dans 5 bases de données pour recenser les classifications (et leur fiabilité, lorsque rapportée) pour chaque traitement. Les résultats d’angiographie conventionnelle post-clipping (n=30) ou coiling (n=30) de 60 patients furent évalués de manière indépendante, à l’aide d’une nouvelle classification à 3 catégories, par 19 cliniciens ayant diverses pratiques et expériences. Les observateurs devaient également indiquer la prise en charge clinique appropriée pour chaque cas: un suivi espacé, étroit, ou un retraitement. Quinze lecteurs ont procédé à une 2e évaluation des cas (présentée selon un ordre permuté) à 1 mois d’écart. Le même travail fut reconduit, dans un deuxième temps, par 24 observateurs avec 60 cas évalués par angioscan (n=30) ou angio-IRM (n=30). Les accords inter/intra-observateurs furent estimés avec la statistique Alpha de Krippendorff (aK); la corrélation entre le choix de classe et la prise en charge fut calculée avec un test V de Cramer. RÉSULTATS Soixante-dix classifications (44 post-clipping, 26 post-coiling) furent recensées dans la littérature. La fiabilité variait de 0.12 à 1.00, avec une hétérogénéité significative en termes d’observateurs et de patients. L’accord inter-observateur pour la classification retenue était substantiel pour les résultats d’angiographie conventionnelle (aK=0.76; 0.67–0.83) et des autres modalités (aK=0.63; 0.55–0.70); peu importe le traitement, la spécialité ou l’expérience des évaluateurs. La classe est fortement corrélée à la prise en charge (V de Cramer de 0,77 à 0,80 selon la modalité angiographique; p<0,001). CONCLUSION La classification proposée est fiable et pertinente cliniquement. Elle servira d’outil valide pour évaluer les résultats angiographiques d’anévrismes dans les futurs essais cliniques comparant les deux traitements, peu importe la modalité d’imagerie utilisée. / INTRODUCTION Intracranial aneurysms are a medical condition associated with serious morbidity and mortality when ruptured. They are mainly treated with surgical clipping or endovascular coiling, and randomized clinical trials comparing both treatments often use angiographic results as a surrogate outcome of treatment success. The development of a standardized, reliable method to report angiographic results, applicable to both treatments using any angiographic modality (Conventional [CA], Computed tomography [CTA], or magnetic resonance [MRA] angiography) is needed. We sought to systematically review existing methods of classifying treated aneurysms and to assess the inter-/intra-rater reliability of a new angiographic grading scale, as well as its clinical relevance. METHODS We conducted two separate systematic reviews in 5 databases to collect post-clipping and post-coiling grading scales, along with their reliability when reported. The CA of 60 cases of clipped (n=30) and coiled (n=30) aneurysms were independently evaluated by 19 raters of various backgrounds and experiences using a new 3-grade scale. Raters were also asked how they would manage each case (delayed, close follow-up, or retreatment). Fifteen raters performed a 2nd evaluation of the same cases (in a permuted order) at least one month apart. The same methodology was used to study the reliability of the scale when 60 noninvasive angiography cases of clipped (30 CTA) or coiled (30 MRA) aneurysms were evaluated by 24 raters. Inter and intra-rater agreements were assessed using Krippendorff’s Alpha statistics (aK), and the relationship between occlusion grade and clinical management using Cramer’s V test. RESULTS The systematic reviews found 70 grading scales (44 post-clipping, 26 post-coiling) with significant heterogeneity in terms of reliability (kappa values from 0.12 to 1.00), raters, and patients. Overall inter-rater agreement for the grading scale was substantial for CA results (aK=0.76; 0.67–0.83) as well as for noninvasive results (aK=0.63; 0.55–0.70); regardless of background, experience, or treatment used. A strong relationship was found between angiographic grades and management decisions (V=0.80±0.12 for CA; V=0.77±0.14 for CTA/MRA [p<0.001]). CONCLUSION A standardized 3-grade scale was found to be a reliable and clinically meaningful tool to compare the results of clipping and coiling of aneurysms using any angiographic modality. It could be used as a valid tool to adjudicate results of comparative randomized trials, and to standardize the reporting of aneurysm treatments.

Les lésions traumatiques de la moelle épinière entraînent de graves conséquences d’un point de vue personnel, physique et social chez les individus qui en sont victimes. La prise en charge médicale et chirurgicale de ces patients évolue au fil de l’amélioration des connaissances sur ce qui favorise la récupération neurologique et la qualité de vie à long terme. Pour le chirurgien du rachis, les facteurs modifiables qui influencent de façon significative l’issue neurologique à long terme chez les blessés médullaires thoraco-lombaires sont peu explorés dans la littérature. Le délai entre le trauma et l’exécution du geste chirurgical est un de ces facteurs, mais la définition de chirurgie précoce chez cette population spécifique demeure à être objectivée. De plus, il n’y a pas de paramètres sur le scan préopératoire ayant été décrit pour aider la prise en charge en fonction de l’issue neurologique à long-terme. L’objectif général de ces travaux est de préciser ce qui influence la récupération neurologique chez les patients paraplégiques ayant subi une fracture dans la région thoraco-lombaire et évaluer l’impact de la morphologie de la fracture sur l’effet du délai entre le traumatisme et la chirurgie de décompression et de stabilisation de la colonne vertébrale. Le premier volet de ce mémoire concerne l’étude du seuil de délai chirurgical associé à une récupération neurologique optimale. Pour ce faire, une étude clinique rétrospective a été menée en évaluant plusieurs issues neurologiques à long terme chez une cohorte prospective de 35 patients blessés médullaires secondairement à un traumatisme vertébral de la région thoraco-lombaire. Déterminer de façon objective le seuil de délai optimal pour la récupération neurologique a été possible en utilisant une méthode statistique faisant intervenir des modèles de prédiction sous la forme d’arbres décisionnels élaborés par partition objective récursive. Cette méthode a démontré que la chirurgie de décompression et de stabilisation entreprise dans les 21 heures suivant le moment du traumatisme augmente la probabilité d’améliorer l’état neurologique 12 mois après le traumatisme, en termes de sévérité (grade) de la lésion et du niveau neurologique. Le deuxième volet du mémoire concerne l’étude de la morphologie de la fracture la plus commune de la région thoraco-lombaire, la fracture de type « burst ». De nombreux paramètres radiologiques sont connus et définissent ce type de fracture mais aucun n’a été bien évalué en fonction de la récupération neurologique à long terme. Une deuxième étude clinique rétrospective implique l’étude du scan préopératoire à la recherche de paramètres reliés à l’issue neurologique chez les blessés médullaires avec atteinte motrice sévère. Trois caractéristiques morphologiques fortement associées à la récupération ont été identifiées : la présence d’une fracture complète de la lame, le recul de plus de 4 mm de la portion inférieure du mur postérieur du corps vertébral et la présence de comminution du fragment de corps vertébral rétropulsé dans le canal spinal. Ces paramètres sont des facteurs de pronostic défavorable de récupération neurologique plus importants que l’atteinte neurologique initiale ou l’estimation du degré d’énergie impliquée durant le traumatisme. Puisque ces paramètres décrivent la géométrie du canal spinal endommagé lors d’une fracture de type « burst », ils offrent un reflet de l’énergie locale dissipée dans le canal spinal et transmise aux éléments neuraux. Le troisième volet du mémoire implique l’intégration des nouvelles connaissances issues des deux articles présentés, à la recherche de l’influence de certains paramètres morphologiques sur l’effet de la chirurgie précoce sur la récupération neurologique. Les analyses complémentaires effectuées sur la cohorte de patients atteints de fracture de type « burst » n’ont pas démontré que l’avantage procuré par une chirurgie de décompression et stabilisation précoce était modifié ou altéré par la présence d’un des paramètres démontrés comme importants d’un point de vue neurologique. Ces travaux permettent de mieux guider le chirurgien du rachis dans la planification du geste chirurgical de par une meilleure compréhension des facteurs prédictifs de l’issue neurologique à long terme. En déterminant un seuil de délai objectif optimal de 21 heures, ils permettent d’établir une recommandation pour la définition même de la chirurgie précoce chez le blessé médullaire thoraco-lombaire. Ils proposent également une base pour l’étude subséquente de nouveaux paramètres clés quantifiables sur le scan préopératoire, un examen essentiel et disponible chez tous les patients, et de leur relation potentielle avec le choix de l’approche chirurgicale idéale ainsi qu’avec de multiples issues neurologiques et non-neurologiques. / Traumatic spinal cord injury (TSCI) is a debilitating condition that leads to many adverse consequences on a personal, physical and social standpoint for the injured victim. Medical and surgical care evolved along with the progression of understanding regarding what factors lead to better neurological recovery and overall quality of life in paralyzed patients. With respect to surgical care, modifiable factors significantly related to neurological recovery in thoracolumbar TSCI are not well known. In this regard, the optimal timing threshold for surgical spinal decompression and stabilization has not been demonstrated objectively. Moreover, there are no radiological parameter on the pre-operative computed tomography scan (CT scan) that have been shown to predict long term neurological outcome. The main goal of the presented work is to provide precise identification of such factors, and therefore evaluate the impact of the spine fracture specific morphological features on the effect of early surgical care. The first part involves the assessment of the optimal surgical timing threshold for neurological recovery. A retrospective clinical study was conducted to evaluate several neurological outcome measures in a prospective cohort of 35 thoracolumbar TSCI patients. Thresholds were obtained from the elaboration of prediction models with the use of Classification And Regression Tree (CART) statistical analysis. The first article demonstrated that for optimal recovery of the neurological level of injury, a timing threshold of a maximum of 21 hours should ideally be respected between the traumatic event and the beginning of the surgical intervention. The second part encompasses the study of the morphology of the fractured vertebrae in thoracolumbar burst fractures. Many radiological descriptors are used to describe these severe spine compression injuries but few have been evaluated with regards to neurological recovery. A second retrospective clinical study was conducted and associated a thorough examination of the preoperative CT scan reconstructions to the assessment of long term neurological outcome. Three morphologic parameters were found to be linked to poor prognostic of neurological recovery: complete lamina fracture, comminution of the posteriorly retropulsed fragment and vertebral body postero-inferior corner translation of 4 mm or more. Such features, all three describing the disrupted anatomy of the spinal canal, could be potential indicators of the amount of energy locally dissipated to the neural elements. These parameters were found to be more important to predict neurological outcome than the initial neurologic examination and global trauma energy indicators. The third part integrates the notions derived from the two presented studies and aims to assess for the influence of the presence of specific fracture parameters on the effect of early surgery regarding neurological outcome. Additional analyses did not show that the advantage of early surgery, defined in the first article, was influenced by the presence of any of the relevant fracture features demonstrated in the second article. Therefore, this work emphasizes on the importance of early surgery for better neurological recovery and serves to guide the surgeon in planning the timing of the intervention. Defining the concept of early surgery is key in implementing future retrospective or prospective research protocols. It also highlights the importance of new morphological features of the most common type of thoracolumbar fracture. It sets standards for further research involving preoperative CT scan parameters and their potential relationship with surgical approach, neurological and non-neurological outcomes.