L'objet de la thèse est de mettre au point un prototype de modèle 2D capable de simuler l'évolution géométrique d'une coupe de bassin affectée par le jeu de failles. Une modélisation mécanique de la déformation tectonique, fondée sur le principe des calculs de structure, n'est pas poursuivie car cette approche est trop complexe pour être appliquée au domaine des bassins sédimentaires. Au contraire, le modèle cinématique développé, FOLDIS, repose sur des hypothèses simplificatrices de nature purement géométrique qui déterminent entièrement le mode de déformation envisagé. Jusqu'à présent, les modèles cinématiques de bassin, tels que THRUSTPACK, destinés à modéliser la déformation tectonique complexe des bassins d'avant-chaînes de montagne n'incluent pas la prise en compte des effets géométriques de la compaction mécanique par diminution de porosité. D'autres types de modèles de bassin, comme TEMIS, destinés à modéliser les écoulements, la compaction associée ainsi que l'évolution physico-chimique de la matière organique et des fluides hydrocarbures, ne peuvent être appliqués que dans des zones où la déformation tectonique est simple. C'est à dire dans des bassins sans failles obliques actives, dont le jeu entraînerait nécessairement des déplacements latéraux des écailles tectoniques ainsi qu'une déformation conjointe des sédiments. Le développement du modèle cinématique FOLDIS a un double objectif: * Il s'agit de proposer une méthode de calcul des déformations tectoniques qui présente des améliorations par rapport aux modèles cinématiques existants. Les configurations d'application du modèle FOLDIS sont en effet plus étendues que celle du modèle cinématique THRUSTPACK par exemple. Pour illustrer cette affirmation, on peut avancer le simple fait que les géométries des failles présentes dans un domaine d'étude du modèle FOLDIS ne sont pas limitées à être toutes définies avec un pendage orienté dans le même sens . * TI s'agit ensuite de prendre en compte le phénomène de compaction dans le modèle. Comme les objets du modèle FOLDIS sont de nature discrète, ils se prêtent bien à une modification de leur géométrie et à une redéfinition de leur contour. Après chaque stade de l'évolution du bassin, il est possible de proposer un couplage des déformations tectoniques avec les déformations liées à la compaction par diminution de porosité. Ce couplage repose sur un calcul géométrique incrémentaI. On effectue une prise en compte successive de la déformation tectonique puis de la compaction mécanique pour chaque intervalle de temps correspondant à un incrément cinématique.

Après un bref rappel concernant l'écrouissage isotrope, on étudie l'écrouissage anisotrope : on développe un modèle basé sur l'hypothèse que la variable interne tensorielle d'écrouissage est un tenseur des déformations plastiques et on l'applique pour modéliser l'anisotropie élastique et plastique induite. A l'aide du modèle développé on étudie l'écrouissage cinématique. On développe aussi un autre modèle qui suppose que la variable interne d'écrouissage n'est pas le tenseur des déformations plastiques; la détermination de cette variable tensorielle se faisant à partir de sa loi d'évolution

La simulation de mouvements d'atteinte effectués par un opérateur assis est particulièrement utile pour les constructeurs d'automobiles. Elle permet d'améliorer l'ergonomie de l'habitacle et des commandes, le plus en amont possible dans la conception. Elle consiste à simuler un mouvement et à prédire son inconfort. Cependant, ce type de simulation se heurte à des problèmes pratiques et théoriques. Pour la partie pratique, une méthode de simulation générique et stable pour tout type de mouvement doit être mise en place. Faire un logiciel de simulation par types de mouvement est plus simple, mais devient vite fastidieux dès que le nombre de mouvements différents est important. Pour la partie théorique, il est jusqu'à présent nécessaire d'enregistrer une nouvelle base à chaque changement dans la définition de la tâche, si petit soit il. En essayant de comprendre comment un changement de tâche influe sur le mouvement, il pourrait être possible d'étendre le domaine de prédiction d'un type de mouvement à un autre type similaire. Deux expériences ont été réalisées pour tenter de pallier les problèmes évoqués précédemment. Pour la partie pratique, une expérience sur l'atteinte a été réalisée dans un environnement automobile. Elle comporte 13 catégories de tâches couramment effectuées par les conducteurs. Elle a permis de mettre au point un procédé de simulation réutilisable pour n'importe quel type de mouvement d'un sujet assis. Pour la partie théorique, une étude exploratoire sur l'impact de l'environnement et de la nature de la tâche sur le mouvement a été menée. Elle a permis d'identifier les facteurs qui sont susceptibles de modifier le mouvement et de comprendre la façon dont ils sont modifiés.

La marche humaine nécessite la génération de force propulsive ainsi que des forces antigravitaires pour maintenir l'équilibre. Pour cela, le système nerveux central est requis d'orchestrer la contraction des muscles des membres inférieurs, notamment les fléchisseurs plantaire de la cheville qui interface entre le sol et le corps humain. Durant la première phase de simple appui, le triceps sural (TS) est en contraction excentrique et son activation aide à soutenir le corps en résistant à la rotation du tibia sur le Tarsus. Par contre, la phase finale de simple appui est marquée par une augmentation des forces de réactions au sol " Push-off ", du couple articulaire de la cheville et de l'activité électromyographique du TS. Le rôle du TS durant la phase finale de simple appui est l'objet de débat dans la littérature, où certains lui attribut le rôle de propulseurs et d'autre de soutien du corps. Dans ce travail, nous postulons que l'augmentation de l'activité du TS en phase finale de simple d'appui sert uniquement à décélérer la chute du centre de masse. En outre, nous postulons que la modulation temporelle de l'activité du TS permet de contrôler la cinématique (cadence et longueur de pas) et la cinétique de la marche. Deux études ont été mises en places pour tester les hypothèses de travail. Des données biomécaniques mesurées à partir d'une plateforme de force et l'activité EMG du soléaire et des gastrocnémiens latéral et médial de la jambe d'appui ont été collecté pour les deux études. Dans la première études des volontaires ont initié la marche sans et avec un ajout de poids de 20 kg attaché au niveau de la ceinture abdominale. L'ajout du poids augmente les forces de propulsion. Une augmentation de l'activité EMG du triceps permettrait de comprendre si le triceps participe à la génération de force propulsive. La deuxième étude est composée de deux expérimentations. Dans la première expérimentations des volontaires ont accompli 3 conditions de initiation de marche à vitesse variée tout en maintenant la longueur de pas constante. Dans la deuxième expérimentation, les sujets ont été incliné et instruit de récupérer leur équilibre en exécutant un pas de longueur différente. Les résultats ont montré que : 1) le triceps ne participe pas au push-off mais freine la chute du centre de masse en phase finale de simple appui. 2) L'amplification d'activité électromyographique durant la marche rapide est due à l'augmentation de demande de support de corps causé par la croissance des forces inertiels du corps. 3) La durée de contraction du TS permet de déterminer la cadence et la longueur de pas, donc la cinématique de la marche. La durée d'activité du TS permet aussi de déterminer la position du centre de masse par rapport au centre de pression au moment du contact avec le sol. 4) Ceci permet au TS de moduler le couple de déséquilibre responsable des forces propulsives, donc la cinétique de la marche.

Le travail s'intéresse aux effets de l'histoire de chargement sur le comportement et la durée de vie en fatigue de deux nuances (THYSSEN et CLI)d'un acier inoxydable austénitique 304L à la température ambiante. Les essais ont été réalisés en utilisant deux catégories d'éprouvettes. Les éprouvettes de la première catégorie (vierges) ont été soumises à des essais classiques de fatigue,alors que celles de la deuxième ont subi, avant les essais de fatigue, un pré-écrouissage monotone ou cyclique en déformation imposée. Les éprouvettes vierges manifestent un adoucissement cyclique suivi d'un durcissement cyclique alors que les éprouvettes pré-écrouies ne présentent qu'un durcissement cyclique. Les résultats montrent une grande influence du pré-écrouissage qui semble bénéfique en contrainte imposée, mais néfaste en déformation imposée,même en présence d'une contrainte moyenne de compression. Ces résultats sont discutés en termes d'évolution cyclique du module d'élasticité, des écrouissages isotropes et cinématiques, et de la densité d'énergie absorbées par cycle, dans différentes configurations : avec ou sans pré-écrouissage, en contrainte ou déformation imposées...

L'analyse morpho-fonctionnelle précise de l'épaule, notamment au niveau de l'articulation glénohumérale (GH), permettrait d'améliorer notre compréhension des dysfonctions de l'épaule associées aux ruptures de la coiffe des rotateurs. Cependant, des difficultés techniques compliquent l'analyse de la morphologie et du mouvement de l'épaule dans un contexte clinique. Dans le cadre de la présente thèse, une méthode d'analyse 3D des translations GH basée sur l'acquisition de séquences de radiographies biplanes sous EOS™ a été développée. Une étude pilote sur 10 sujets sains a d'abord permis de vérifier la facilité d'application d'un protocole d'acquisition des images et d'évaluer la répétabilité de l'identification des repères anatomiques de l'épaule sur les radiographies. La méthode proposée en dernier lieu permet, suite à l'acquisition de radiographies, de reconstruire un modèle personnalisé morpho-réaliste de la scapula et un modèle simplifié de l'humérus. Ces modèles sont ensuite recalés interactivement sur les images acquises à différentes positions du bras et utilisés pour décrire les translations GH à ces positions. La méthode a été validée en termes de précision et de répétabilité sur des images acquises d'épaules cadavériques et de patients ayant des ruptures de la coiffe des rotateurs. La dernière partie du travail présenté ici consiste à appliquer la méthode développée à 30 sujets (25 patients et 5 sujets sains) pour lesquels l'état de la coiffe des rotateurs et la fonction de l'épaule ont été évalués, puis à étudier les corrélations entre les translations GH et la fonction de l'épaule.

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L'hétérogénéité inter-patients des altérations motrices consécutives aux lésions cérébrales rend nécessaire le besoin d'individualiser la prise en charge du patient après AVC. Afin d'apporter une thérapie adaptée aux besoins du patient au moment opportun, il est nécessaire de prendre en compte plusieurs considérations théoriques afin de comprendre comment la rééducation influence la plasticité cérébrale. La récupération motrice est un phénomène complexe et non-linéaire, et identifier ses composantes caractéristiques est délicat. Au travers d'une étude observationnelle, nous avons investigué la récupération de la fonction motrice en condition unimanuelle (membre non-parétique, parétique) et bimanuelle chez des patients cérébro-lésés en phase subaigüe, sans interférer sur leur programme de rééducation classique. Nous avons d'abord validé l'analyse cinématique pour l'évaluation motrice des mouvements d'atteinte d'objets après AVC, en complément des tests cliniques. L'analyse cinématique permet de fournir des indicateurs de la récupération en temps réel de manière plus sensible que les échelles cliniques. En condition unimanuelle, la récupération du membre non-parétique progresse avant de se stabiliser après 9-10 semaines après AVC. En condition bimanuelle, la dynamique de récupération des coordinations bimanuelles change 6 semaines après AVC. Ces périodes pourraient être des fenêtres temporelles clés à prendre en compte en établissant des protocoles de rééducation. L'identification complète et précise de ces patterns naturels de récupération après AVC pourrait permettre de mieux comprendre les réseaux nerveux spécifiques qui sous-tendent les altérations du membre supérieur. A partir de ces indications cliniques prometteuses, proposer une rééducation adaptée au patient et au meilleur moment devient le challenge des travaux futurs. / Poststroke characteristics vary significantly between patients and over time, necessitating the introduction of individualized care. To provide to patients an appropriate and timely therapy, theoretical considerations must be taken into account to understand how a therapy may influence underlying neuroplasticity. Motor recovery is a nonlinear and complex function of time, and identifying its representative features remains intricate. Through observational analysis, we investigated in this thesis the time-related changes in unimanual (nonparetic, paretic upper-limb) and bimanual motor function in subacute poststroke patients, without interfering with standard rehabilitation. Overall, our results firstly validated the relevance of kinematics to assess recovery of reaching movements following stroke, in complement to clinical scores. Kinematics provides accurate real-time indicators of patients' recovery in a more sensitive way to current clinical scales. In unimanual reaching, motor function of nonparetic upper-limb recovered and then leveled off 9-10 weeks poststroke. In bimanual reaching, the dynamic of the recovery pattern of between-hands coordination changed after 6 weeks poststroke. These time-windows might be key periods to consider into designing rehabilitation protocols. Our results contribute to a better understanding of the natural pattern of motor recovery poststroke and could be of interest to understand specific neural network underlying upper-limb impairment. From these promising therapeutic guidelines, next challenge in future research includes tailoring rehabilitation training to patients at the most opportune time.

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L'analyse musculo-squelettique est un outil de plus en plus utilisé dans les domaines d'application tels que l'ergonomie, la rééducation ou le sport. Cette analyse permet une estimation des efforts articulaires et des tensions musculaires mises en jeu au cours du mouvement. Les modèles et méthodes que cette analyse exploite conduisent à des résultats de plus en plus réalistes. Cela a pour conséquence de limiter les performances de ces logiciels : le temps de calcul augmente et il est nécessaire de mettre en place des protocoles ainsi que qu’un post-traitement des données long et complexe pour adapter les modèles au sujet. Enfin, de tels logiciels nécessitent une expertise importante des utilisateurs pour être pleinement opérationnels. Ces différents points limitent dans la plupart des cas l'utilisation de ces logiciels au domaine de la recherche.Dans l'objectif de démocratiser l'utilisation des analyses musculo-squelettiques, cette thèse propose des contributions permettant d’améliorer les performances de telles analyses en conservant un bon niveau de précision, ainsi que des contributions permettant une calibration spécifique au sujet des modèles facile à mettre en œuvre. Tout d'abord, dans un souci de maîtrise complète des outils de l’analyse du mouvement, cette thèse développe une approche globale sur l'ensemble des étapes qui la constitue : les étapes de cinématique, de dynamique et d'estimation des efforts musculaires. Pour chacune de ces étapes, des méthodes de résolution en temps rapide ont été proposées. Une méthode de résolution de la question de la répartition des efforts musculaires utilisant une base de données pré-calculée est notamment largement développée. De plus, un processus complet de calibration utilisant uniquement le matériel disponible dans une salle d'analyse de mouvement classique a été développé, où les données utilisées sont issues de capture de mouvement ainsi que de plateformes de force. / Musculoskeletal analysis becomes popular in applications fields such as ergonomics, rehabilitation or sports. This analysis enables an estimation of joint reaction forces and muscles tensions generated during motion. Models and methods used in such an analysis give more and more accurate results. As a consequence, performances of software are limited: computation time increases, and experimental protocols and associated post-process are long and tedious to define subject-specific models. Finally, such software need a high expertise level to be driven properly.In order to democratize the use of musculoskeletal analysis for a wide range of users, this thesis proposes contributions enabling better performances of such analyses and preserving accuracy, as well as contributions enabling an easy subject-specific model calibration. Firstly, in order to control the whole analysis process, the thesis is developed in a global approach of all the analysis steps: kinematics, dynamics and muscle forces estimation. For all of these steps, quick analysis methods have been proposed. Particularly, a quick muscle force sharing problem resolution method has been proposed, based on interpolated data. Moreover, a complete calibration process, based on classical motion analysis tools available in a biomechanical lab has been developed, based on motion capture and force platform data.