Le but de ce travail est d’améliorer les techniques de mesure cinématique tridimensionnelle (3D) afin d’étudier les schémas cinématiques du complexe de l’épaule et du rachis cervical chez des sujets sains et pathologiques. La première partie de ce travail propose un rappel d’anatomie fonctionnelle, une revue de la littérature de la cinématique du complexe scapulo-huméral et une mise au point sur les techniques de mesure de ces deux complexes articulaires. La deuxième partie de ce travail a pour objectif d’évaluer à partir d’études cliniques originales : - la reproductibilité des techniques de mesure des rotations des complexes scapulo-huméral et cervical et d’en proposer une amélioration par une analyse simultanée des translations du barycentre de la scapula ainsi que par la mesure couplée des deux complexes articulaire. - les schémas cinématiques de la scapula dans différents modèles de pathologies ostéo-articulaires au cours de gestes analytiques et fonctionnels. En conclusion, ce travail de thèse met en évidence : une variabilité intra-individuelle dans la capacité à reproduire un mouvement à l’identique avec le membre supérieur et à conserver la même précision dans le repositionnement de la tête. - des mouvements de translation 3D de la scapula, dont certains de grande amplitude, associés aux rotations des mouvements de faible amplitude du rachis cervical associés aux mouvements du membre supérieur en faveur de son rôle proprioceptif. - des schémas cinématiques scapulaires spécifiques : - de la lésion neurologique en cas de scapula alata dynamique. - de la nature fonctionnelle de la tâche en cas de pathologies ostéo-articulaires communes / The aim of this work was to improve the methods of kinematic assessment of the shoulder complex and of the cervical spine in order to improve understanding of scapular and cervical spine kinematics in asymptomatic and symptomatic subjects. The first part of this work provides a reminder of functional anatomy, a literature review of the 3D kinematics of the shoulder complex and issues relating to measurement techniques of both articular complexes. The second part is based on original clinical studies assessing: - the reliability of the measurement techniques of the rotations of both articular complexes and their enhancement by addition of scapular translations and the coupled mobility of the cervical spine and shoulder complexes. - the patterns of scapular kinematic in different ostéo-articular pathologies In conclusion, this work highlights: - intra-individual variability in the ability to reproduce a movement with the upper arm and in the accuracy of repositioning the head . -3D scapular translations (some with large ranges) associated with scapular rotations. - small movements of the cervical spine associated with upper limb movements relating to the proprioceptive role of the cervical. - spine specific scapular kinematic patterns depending on: - neurological lesions in the case of dynamic scapula alata, - the type of movement in common osteo articular pathologies

Le rachis cervical est une structure multi-corps reliant le thorax et le crâne. Ses dérèglements mécaniques et leurs conséquences sont une problématique actuelle. La biomécanique fournit des outils pertinents pour quantifier la cinématique cervicale à partir de données objectives aidant au diagnostic ou à l'évaluation de l'efficacité d'un traitement thérapeutique. L'objectif de ce travail est d'apporter une contribution à l'analyse de l'impact de pathologies cervicales dégénératives ou traumatiques sur sa cinématique 3D in vivo. Une approche globale permettant de caractériser de manière non-invasive les mobilités cervicales a été mise en place à partir d'un protocole spécifique évalué en précision et reproductibilité. La caractérisation de l'influence de l'âge et du genre a été proposée sur un large panel de sujets asymptomatiques. Cette base de données a servi de référence pour mettre en évidence la faisabilité de la caractérisation de signatures pathologiques à partir de cas d'application. Une approche segmentaire a été proposée afin de quantifier la contribution de chaque étage vertébral dans le mouvement. Une méthode de reconstruction 3D personnalisée du rachis cervical à partir de clichés stéréoradiographiques a été mise en place pour quantifier les amplitudes segmentaires cervicales dans les 3 plans de l'espace en clichés pseudo-dynamiques. Ce travail de thèse permet d'aborder la cinématique 3D cervicale in vivo de manière originale et complète. Cette étude ouvre des perspectives intéressantes sur la combinaison entre approche globale et approche segmentaire du rachis cervical, permettant de mieux comprendre et quantifier les dérèglements cervicaux.

Par ce travail, nous avons voulu mieux cerner les paramètres cinématiques d’une manipulation cervicale, mais également les confronter au ressenti subjectif des sujets qui en ont bénéficié.Pour situer le contexte, nous avons débuté en relatant les données de la littérature quant à la définition, aux indications, à l’efficacité, aux risques, à la cinématique des manipulations vertébrales et à la place de cette technique dans le modèle bio-psycho-social des soins de santé.Nous avons réalisé un ensemble d’études aux Laboratoires d’Anatomie, de Biomécanique et d’Organogénèse (LABO) et d’Anatomie Fonctionnelle (LAF) de l’ULB. Elles portaient, d’une part, sur l’évaluation de la cinématique de la manipulation cervicale et ses répercussions sur le ressenti subjectif des individus en bénéficiant et, d’autre part, sur l’étude de l’axe hélicoïdal au moment de l’impulsion ainsi que l’analyse des effets de la manipulation sur l’amplitude active et l’erreur de repositionnement céphalique d’individus asymptomatiques.Au vu de nos résultats et de ceux de la littérature, une influence majeure du type de technique sur les paramètres cinématiques de la manipulation cervicale existe.Nous avons pu mettre en évidence que les amplitudes, vitesses et accélérations utilisées lors des manipulations cervicales HVBA sont liées à la technique évaluée et dépendent largement du praticien et de son expérience.De manière générale, nos résultats étaient en accord avec la littérature, avec des amplitudes de rotation axiale faibles. Ces résultats peuvent être liés au fait que certains praticiens étaient familiarisés à l’usage de la technique à composantes multiples.Notre évaluation de l’expérience subjective des individus a fait ressortir deux dimensions que nous avons appelées :facteur 1 et facteur 2. Le premier traduirait l’aspect technique de la manipulation, le second celui, plus personnel, de ressenti du relâchement.Il existe des liens clairs entre l’expérience subjective des individus (ESI) et les paramètres cinématiques de la manipulation. Il en va de même entre l’ESI et la présence d’une cavitation. Les manipulations avec cavitation étaient ressenties comme plus amples, plus rapides et réalisées à l’aide d’une prise plus ferme ainsi qu’une manœuvre plus précise.Les praticiens jouissant d’une plus longue expérience ont obtenu de meilleurs scores pour les items en relation avec les aspects techniques de la manipulation.Le recours à l’axe hélicoïdal a démontré un intérêt indéniable dans l’analyse de la cinématique de la phase d’impulsion de la manipulation cervicale et son orientation a fait preuve d’une grande variabilité selon les individus manipulés.La mobilité active de nos sujets asymptomatiques n’a pas été modifiée suite aux manipulations pratiquées.La poursuite de la recherche d’une meilleure compréhension de la manipulation cervicale HVBA, la connaissance et la reconnaissance des facteurs de risque et contrindications, associées à un enseignement de qualité et une pratique régulière (quotidienne) sont, à notre avis, les garants d’un usage optimal de cet outil thérapeutique. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ce travail de thèse porte sur des études de la cinématique 3D de la colonne cervicale in vivo chez des sujets asymptomatiques (N=30); il se divise en quatre parties. La colonne cervicale de tous les sujets est reconstruite en 3D à partir des images de tomodensitométrie dans différentes positions :position neutre, rotation axiale gauche et droite et lors du positionnement pré-manipulatif de la tête.<p>La première partie de ce travail a comme objectif fondamental de déterminer la cinématique 3D inter-segmentaire de la colonne cervicale, lors de la rotation axiale maximale de la tête. Les valeurs déterminées pour tous les paramètres cinématiques 3D vont nous servir comme base de données de référence.<p>Dans la deuxième partie, nous souhaitons contribuer à une meilleure compréhension du rôle des ligaments alaires lors de la rotation axiale. Pour cela, nous avons déterminé la cinématique 3D de l’os occipital par rapport à l’axis. Même s’il est inhabituel d’ignorer l’atlas, il nous a semblé plus juste de considérer les segments osseux qui livrent les principales insertions des ligaments alaires. La biomécanique de ces ligaments dépend des mouvements de l’os occipital par rapport à l’axis.<p>La troisième partie est orientée vers l’objectif principal de la thèse qui vise à déterminer les amplitudes articulaires inter-segmentaires lors de la position pré-manipulative de la colonne cervicale. Cette étude va nous permettre de comparer les amplitudes atteintes lors de la mise en position pré-manipulative avec celles des mouvements physiologiques.<p>La dernière partie a pour objectif principal de déterminer la longueur du trajet de l’artère vertébrale en position neutre, et ensuite de comparer la variation de longueur du trajet de l’artère vertébrale entre la position en rotation axiale maximale de la tête d’une part, et la position pré-manipulative d’autre part, donc lors de l’application d’une technique manipulative à composantes multiples telle qu’utilisée régulièrement en ostéopathie.<p>En comparant la position pré-manipulative à la rotation physiologique, les résultats les plus importants de ce travail sont :(1) les amplitudes segmentaires sont inférieures pour la position pré-manipulative et (2) l’artère vertébrale est moins allongée lors de cette mise en position que lors de la rotation physiologique. Ces deux faits, jusque-là inédits, sont importants en clinique ostéopathique courante et montrent l’importance d’un choix judicieux de la technique manipulative et de son exécution.<p> / Doctorat en Sciences de la motricité / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La prothèse totale du genou (PTG) est une chirurgie couramment pratiquée pour traiter les patients souffrant d’arthrose sévère du genou. Bien que cette technique chirurgicale soit efficace pour diminuer la douleur, améliorer la fonction du genou et rentable d’un point de vue socio-économique, un pourcentage non négligeable de patients n’est pas satisfait suite à la chirurgie, principalement due à une douleur persistante ou due à une perception d’avoir une mauvaise fonction articulaire, sans cause identifiée. Cependant, l’impact de cette chirurgie sur la cinématique tridimensionnelle (3D) du genou demeure mal compris. Dans le but de mieux comprendre pourquoi certains patients ressentent toujours de la douleur suite à cette chirurgie, cette étude analysera, dans un premier temps, l’effet prospectif de la chirurgie sur la cinématique 3D du genou. Puis dans un second temps, comparera la cinématique 3D de sujet souffrant de douleur à celle de sujets asymptomatiques suite à la prothèse. Pour parvenir à ces deux objectifs, deux études distinctes ont été entreprises. Une première étude prospective a porté sur l’évolution de la cinématique 3D du genou d’un groupe de 19 sujets, recrutés sur la liste d’attente pour prothèse totale du genou de deux chirurgiens du CHUM, hôpital Notre-Dame, puis la cinématique a été comparée avec un groupe contrôle de 17 sujets avec des genoux sains. Une seconde étude a comparé la cinématique 3D de 20 sujets souffrant de douleur post-PTG avec 20 sujets avec des genoux asymptomatiques suite à leur chirurgie. La première étude a permis de montrer que la cinématique dans le plan frontal suite à la prothèse totale du genou était corrigée vers celle des sujets sains. Contrairement à celle mesurée dans les autres plans (sagittal et axial) qui, malgré de petites corrections, demeure différente de la cinématique des sujets sains. La seconde étude a permis d’identifier un marqueur biomécanique de la douleur chez les sujets souffrant de douleur post-PTG. Effectivement, contrairement aux sujets asymptomatiques, suite à leur chirurgie, les patients souffrants de douleur marchent avec une contracture en flexion plus importante tout au long de la phase d’appui. Les résultats de ces deux études tendent à montrer que la prothèse totale du genou modifie la cinématique 3D du genou, sans toutefois redevenir semblable à celle d’un genou normal. De plus, certains marqueurs biomécaniques peuvent être associés à de la douleur suite à la chirurgie. Une meilleure compréhension de l’impact de la PTG sur la cinématique 3D du genou permettra d’offrir de meilleurs traitements en préparation et après la chirurgie et pourrait mener à de nouveaux designs de prothèses. / The total knee arthroplasty (TKA) is a common procedure in patients with severe knee osteoarthritis. This surgery has been proved to reduce pain, to improve knee function, and to be cost-effective. However, an important proportion of patients report insatisfaction, pain, and low articular function following the surgery. Moreover, even with this problem, the impact of the TKA on the tridimensional (3D) kinematics is not well understood. Therefore, two studies have been undertaken with the purpose of using the 3D kinematics to understand the post-TKA pain syndrome. During the first study, 19 subjects, recruited on a TKA waiting list of two surgeons of the CHUM, Hôpital Notre-Dame, were prospectively followed to measure the evolution of their 3D knee kinematics. A control group of 17 subjects with normal knees has also been recruited. The second study has compared 20 subjects with knee pain post-TKA with 20 subjects without pain post-TKA. The results of the first study tend to show an improvement in the frontal plan kinematics after the TKA toward the control group. However, the kinematics in the others plans still different of the control group. When the 3D kinematics of a group with pain is compared to a group without pain (second study), a biomechanical marker associated with pain was identified. The group with pain walk with a higher flexion contracture during the stance phase than the group without pain. Those results show that the total knee arthroplasty has an impact on the 3D kinematics; however, this impact is not necessarily toward the control group. Moreover, some biomechanical markers can be associated with the knee pain following the TKA. This show that we still doesn’t really understand the impact of the TKA on the kinematics, and that a better understanding of this impact could allow the surgeons to improve their care to their patients before and after the surgery.

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

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