Des données récentes suggèrent que l'exécution d'une tâche induisant des saccades améliore la stabilité par rapport à la fixation statique. Cependant, elles supposent la linéarité du contrôle postural en interprétant uniquement la zone de déplacement et/ou la vitesse de balancement. A l'inverse, des mesures non linéaires pourraient apporter une meilleure compréhension du contrôle postural. L'objectif est d'examiner l'effet des mouvements oculaires sur différentes mesures linéaires et non linéaires de la stabilité. On a demandé à 21 adultes en bonne santé (24,0±3,3 ans) de se tenir debout sur une plate-forme de force, pieds joints, et de regarder le moniteur situé devant eux. Cinq conditions ont été testées : yeux fermés, regard aléatoire, point statique fixe, saccade et poursuite visuelle. Cinq essais de 60 secondes par condition ont été réalisés. Une ANOVA à mesures répétées a été réalisée pour chaque variable de contrôle postural dans chaque direction : antéro-postérieure (AP) et médio-latérale (ML). L'absence de vision a eu un impact négatif sur le contrôle de la posture, comme en témoigne une augmentation de l'aire et de la variabilité du balancement ainsi qu'une réduction des contributions de la bande « ultra-low ». La saccade a conduit à une plus grande stabilité que le regard aléatoire, comme en témoigne une zone plus petite. Cependant, la poursuite visuelle a entraîné une diminution de la stabilité par rapport au regard aléatoire, comme le montre une zone d’oscillation plus grande, ainsi qu'une augmentation de la variabilité. Il convient de noter que l'énergie contenue dans la bande « very-low », qui indique la contribution du système vestibulaire, était plus élevée dans la poursuite visuelle que dans le point statique fixe.

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

La scoliose idiopathique de l'adolescent est une pathologie fréquente responsable d'une déformation tridimensionnelle du rachis. Des troubles infra-cliniques du contrôle postural sont décrits impliquant le vestibule, la proprioception et la vision, mais la littérature fait état de ces troubles pour des scolioses évoluées. Ainsi, notre étude a eu pour but de mesurer s'il existait des différences de contrôle postural en relation avec l'importance de la déformation pour des scolioses peu évoluées, au moment du diagnostic. Une population de 65 adolescentes présentant une scoliose idiopathique (11,4 ± 2,3 ans) a été soumise, au moment du diagnostic, à un examen clinique et radiographique (angle de Cobb), ainsi qu'à des tests posturographiques statiques et dynamiques, avec et sans conflits sensoriels. Deux groupes ont été constitués en fonction de l'importance de la déformation scoliotique. L'angle de Cobb était de 14,8 ± 5,1°. Trente cinq patientes présentaient un angle de Cobb entre 5 et 14° (groupe I) et 30 patientes présentaient un angle entre 15 et 25° (groupe II). Ce groupe des scolioses les plus importantes présentait des oscillations posturales plus amples, caractérisées lors des tests statiques par des oscillations du centre de pression des pieds dans une plus grande surface, à la fois en condition yeux ouverts et yeux fermés. Ce groupe présentait également des oscillations latérales plus importantes, mais uniquement en condition yeux fermés. Dans les conditions de conflits sensoriels, les patients du groupe II ont montré un contrôle postural significativement moins performant, particulièrement dans les conditions de conflits visuels et somesthésiques. De plus, lors des tests dynamiques, les stratégies d'anticipation étaient moins bien utilisées dans le groupe II que le groupe I pour stabiliser leur posture lors des mouvements d'oscillation lente imposés par la plate-forme. Les performances moindres du contrôle postural chez les patientes présentant un angle de Cobb supérieur ou égal à 15°, en particulier dans les conditions de conflits sensoriels, reflètent une difficulté d'intégration centrale des informations / Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is related to disorders of postural control with potential involvement of vestibular, proprioceptive and visual inputs. So far no assessment of postural control has been done in an AIS population at the onset of spine deformation. The aim of this study was to evaluate whether the amplitude of spine deformation in AIS is an important factor for postural control at disease onset. This cross-sectional study included 65 female patients with AIS (mean age: 11.4 ± 2.3 years), which were clinically and radiologically (Cobb angle) assessed at the time of diagnosis and evaluated in posturography, including static tests ? with and without sensory conflict ? and dynamic tests. Two groups were formed according to the mean Cobb angle of the primary curve. The mean Cobb angle was 14.8 ± 5.1°; 35 patients were included in group I with a Cobb angle of 5 to 14°, and 30 patients into group II with a Cobb angle of 15 to 25°. The latter group displayed higher body sways in static tests, characterized by a larger area covered by center of foot pressure in both eyes open and eyes closed conditions, and by higher lateral oscillations in only the eyes closed condition. Group II patients displayed poorer balance control, mainly in visual and somatosensory conflict conditions. Group II patients used fewer anticipatory strategies to stabilize body oscillations than Group I patients, especially in the more challenging sensory conflict and dynamic situations. In conclusion, poorer postural performance, especially in sensory conflict situations observed in patients with a Cobb angle greater or equal to 15° reflects less effective central information processing

L’objectif de cette thèse était de comparer les effets de tâches cognitives sur le contrôle postural chez les jeunes adultes et les personnes âgées afin de confirmer le mode du contrôle postural privilégié dans un paradigme de double-tâche, et ce, en utilisant la Sample Entropie (SampEn). Vingt jeunes adultes et vingt-cinq personnes âgées devaient rester debout sur une plateforme de force tout en performant une tâche cognitive. Il y avait quatre tâches cognitives, dont deux de type discret et deux de type continu. Les tâches cognitives discrètes consistaient en un temps de réaction simple et en un temps de réaction go/no-go. Les tâches cognitives continues étaient une série d’équations, ainsi que le compte de l’occurrence d’un chiffre dans une série de nombres. Les résultats démontrent une réduction de l’aire et de la variabilité des oscillations, ainsi qu’une augmentation de la SampEn pour les jeunes adultes et les personnes âgées lors de la performance des tâches cognitives. Ces résultats suggèrent que performer une tâche cognitive promouvoit l’automatisation du contrôle postural chez les jeunes adultes et les personnes âgées, comme démontré par une stabilité et complexité posturales accrues.

L'enfant ayant une déficience motrice cérébrale (DMC) légère présente des déficits posturaux qui limitent son intégration sociale. L'hippothérapie est une forme d'intervention utilisant le mouvement du cheval pour stimuler des réajustements posturaux. L’objectif de cette recherche était de quantifier l’effet de 10 semaines d’hippothérapie sur le contrôle postural et la motricité d'enfants ayant une DMC légère. Un devis pré-expérimental à mesures répétées où chaque enfant (n=13) est son propre contrôle a été utilisé. Les critères d’inclusion étaient: être âgés entre 4 et 16 ans et avoir une DMC légère. L’intervention d’une durée de 10 semaines consistait en une séance par semaine d’hippothérapie de 30 minutes, où l'enfant était placé dans différentes positions sur le cheval. La motricité globale, particulièrement la capacité à se tenir debout, marcher, courir et sauter a été mesurée par les dimensions D et E du Gross Motor Function Measure (GMFM-88) et la coordination, la vitesse, la force et l’équilibre par le Bruininks-Oseretski Test of Motor Proficiency-Short Form (BOT2-SF). La motricité fine a été évaluée par différentes tâches de précision, d’intégration et de dextérité manuelle (BOT2-SF). Les variables biomécaniques évaluant la stabilité posturale en position assise et debout ont été quantifiées par le déplacement du centre de pression (CdeP). Le déplacement des membres supérieurs a été enregistré lors de tâches unilatérales à l'aide d’un système d’analyse tridimensionnelle du mouvement (VICON). Treize sujets (âgés de 7,3 ± 2,7 ans) ont été évalués avant (mesure de base), après l’intervention et à 10 semaines post-intervention (mesure de suivi). La stabilité posturale de l’enfant sur le cheval a été évaluée à l’aide de modules inertiels multiaxiaux fixés sur le cheval et sur l’enfant (tête, tronc) à deux temps pendant l’intervention. À la suite de l’intervention, la motricité globale s’est améliorée significativement (GMFM-88 dimensions; p=0,005 et BOT2-SF total; p=0,006), et spécifiquement au niveau de la force des abdominaux et des membres supérieurs (p=0,012), de l’équilibre (p=0,025) et des activités de précision de la main (p=0,013). Les analyses du contrôle postural sur le cheval montrent une augmentation de la fréquence cumulée dans la direction médiolatérale (M/L) (p=0,033), et une diminution de l’amplitude de la fréquence cumulée en vertical (p=0,007). Ces résultats peuvent s’interpréter comme étant une augmentation de la rapidité d'adaptation dans la direction M/L doublée d'un amortissement du tronc diminué dans l’axe vertical. Le contrôle postural debout statique s'est amélioré (p=0,013) dans l'axe M/L attribuable aux enfants diplégiques de l'étude. Ces résultats se sont maintenus après la fin de l’intervention. Aucune amélioration du déplacement des membres supérieurs n'a été notée. Nos résultats permettent de suggérer l’utilisation de l'hippothérapie, par les professionnels de la réadaptation, comme complément à l'intervention traditionnelle.

ALK1 est un récepteur de la famille du TGF-β, principalement exprimé dans les cellules endothéliales. Le ligand physiologique et circulant d'ALK1, BMP9, a été découvert par notre laboratoire en 2007, ce qui a ouvert des possibilités d'étude de la fonction d'ALK1. La première partie de ma thèse a été consacrée à l'analyse fonctionnelle de mutants d'ALK1, retrouvés sur des patients atteints de la maladie de Rendu-Osler de type 2, en réponse à BMP9. Cette étude a permis de : 1) proposer l'haploinsuffisance fonctionnelle comme modèle de la maladie ; 2) développer un test diagnostique pour discriminer les mutations pathogènes des polymorphismes rares, basé sur leur réponse à BMP9 ; 3) d'avoir une meilleure connaissance des acides aminés d'ALK1 importants dans la réponse à BMP9. Un second travail a consisté en la production de la forme mature de BMP9 et du domaine extracellulaire d'ALK1 en vue de l'étude de la structure cristallographique du complexe. L'expression des protéines et leur purification sont en phase d'optimisation. Enfin, un troisième projet consistait en l'analyse du rôle de BMP9 dans l'angiogenèse in vivo. La neutralisation de BMP9 par deux stratégies distinctes induit une augmentation de la densité vasculaire dans la rétine de la souris. Le mécanisme est en cours d'investigation. / ALK1 is a TGF-β family receptor, mainly expressed on endothelial cells. The physiologic and circulating ligand of ALK1, BMP9, was discovered by our laboratory in 2007, which opened opportunities for studying the function of ALK1. The first part of my thesis was on the functional analysis of ALK1 mutants from HHT-2 patients in response to BMP9. This study allowed us to: 1) propose functional haploinsufficiency as a model for HHT-2; 2) develop a diagnostic tool to discriminate pathogenic mutations from rare polymorphisms, based on their BMP9 response; 3) increase our knowledge of important amino acids in ALK1 for the BMP9 response. A second work was on the production of the mature form of BMP9 and of the extracellular domain of ALK1 in order to study the crystallographic structure of the complex. The expression of these proteins and their purification are in optimization phase. Lastly, a third project was on the analysis of the role of BMP9 in angiogenesis in vivo. Neutralization of BMP9 using two strategies induces an increase of the vascular density of the retina in mouse. Mechanism of action is under investigation.

L'objectif de ce travail est de fournir quelques éléments de compréhension sur les règles d'organisation de l'activité locomotrice chez l'homme. Son originalité réside dans le fait d'analyser la locomotion humaine dans ses composantes (sensori)motrice et cognitive : ainsi la locomotion est considérée et analysée comme l'activité coordonnée des membres inférieurs combinée à des stratégies de planification communes à l'ensemble des mouvements orientés vers un but spatial. Deux niveaux de description de la locomotion sont pris en compte, l'analyse des processus aboutissant à la formation du pas et ceux liés à la génération de la trajectoire locomotrice. Les effets propres et conjoints du mode et de la vitesse de locomotion, ainsi que de la géométrie des trajets, sur la régulation de l'activité locomotrice, sont étudiés au moyen (principalement) de l'analyse cinématique mais également électromyographique et vidéooculographique. Les origines de certains invariants cinématiques de la locomotion humaine sont étudiées pour ces deux niveaux d'analyse et la caractérisation des mouvements du regard et du corps lors des<br />changements de direction de marche est réalisée. Enfin, quelques approches et principes particulièrement intéressants, comme le principe de segmentation et celui d'optimalité, sont discutés dans le cadre général de l'étude expérimentale et de la modélisation des processus de génération et de contrôle des trajectoires locomotrices.

L’objectif de ce travail était d’améliorer la prévention de la chute des séniors en améliorant la détection des personnes à risque et les outils d’évaluation du contrôle postural ainsi qu’en utilisant un programme de réhabilitation par électrostimulation. Afin de répondre à ces trois objectifs, trois parties ont été développées :Le but de la partie I était d’apporter des outils permettant une meilleure détection des personnes à risque à travers l’identification de facteurs responsables d’un déclin du contrôle postural. Nous avons pu établir lors de trois études que (i) les personnes consommant cinq médicaments et plus par jour présentent un risque accru des troubles de la cognition et de la mobilité, (ii) les chuteurs fracturés ont un déficit de stabilisation après le passage d’obstacle et (iii) les chuteurs fracturés réduisent moins leur vitesse de marche lors de la double tâche. Dans la partie II nous avons évalué pour la première fois le freinage du centre de masse, paramètre corrélé à la qualité du contrôle postural, avec une technique d’analyse cinématique. Il a été mis en évidence que l’analyse sur plateforme de force, habituellement utilisée, présente une plus grande variabilité et conduit à une sous-estimation de l’indice de freinage, en comparaison à cette nouvelle méthode d’analyse. Dans la partie III nous avons testé l’efficacité d’un programme d’électrostimulation des muscles mobilisateurs de la cheville sur les facteurs de risque de chute. Cet entrainement a permis d’augmenter la force des muscles et bien que la réhabilitation d’autres muscles semble nécessaire afin d’améliorer la marche, le programme a réhabilité efficacement les performances d'équilibre / The objective of this work was to improve the prevention of falls in seniors by (i) improving the detection of people at risk, (ii) providing new tools for assessing postural control and (iii) studying the effects of rehabilitation program by electrostimulation on the markers of the risk of falling. In order to meet these three objectives, three parts were developed:The aim of Part I was to provide tools for better detection of persons at risk of falls or fractures through the identification of factors responsible for a decline in postural control. We have been able to establish through three studies that (i) elderly patients who take five or more drugs per day are at higher risk of cognitive and mobility impairments, (ii) subjects who undergo fractures have a stabilization deficit after obstacle crossing and (iii) fractured fallers reduce their walking speed less during dual-task walking.In Part II we evaluated for the first time the braking of the center of mass, a parameter correlated with the quality of the postural control, with a kinematic analysis technique. It has been demonstrated that the technic usually used, the force-plate analysis, presents greater variability and leads to an underestimation of the braking index in comparison with this new method of analysis.In Part III we tested the effectiveness of a training program by electrostimulation of the ankle plantar and dorsiflexors on the parameters related to the fall or its severity. This training increased the strenght, and probably the contraction speed of the ankle muscles. Although the rehabilitation of other muscles seems necessary to improve gait,the training program has rehabilitated dynamic balance.

Parmi toutes les informations sensorielles que le système nerveux central doit intégrer afin d'établir la commande musculaire permettant d'assurer une position debout, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à ce qui est nommé le " toucher léger ". En effet, il a été montré que poser le doigt sur une surface fixe, même légèrement, fournissait une information supplémentaire permettant d'améliorer le contrôle postural. De manière intéressante, lorsque la surface est mise en mouvement, un couplage apparait entre ces mouvements et le balancement postural. Nous avons lors de nos travaux étudié comment cette information était intégrée au contrôle postural. En se basant sur les conclusions de cette étude, nous avons proposé une loi de commande en boucle fermée basée sur la modulation de la vitesse du doigt, qui permet de contrôler la position du centre de pression autour d'une consigne prédéfinie. Nous avons de plus étudié les conditions expérimentales pouvant affecter les performances de cette boucle fermée (instruction, conscience des mouvements du doigt, ajout/retrait d'un sens (la vision), action de rejet volontaire du couplage). Ces études nous permettent de proposer une explication exhaustive des mécanismes expliquant ce phénomène de couplage entre la posture et les mouvements du doigt. La loi de commande proposée permet de guider le centre de pression autour d'une consigne prédéfinie, tout en ne nécessitant ni la coopération ni la concentration des sujets, et présente ainsi un intérêt certain dans les domaines de l'assistance ou de la rééducation. Nous avons donc mené une étude préliminaire en milieu clinique démontrant le potentiel applicatif de cette dernière. / Among the sensory information allowing to control postural balance, we have focused our research on Light Touch. Indeed, it has been shown that lightly touching a motionless surface, provides additional sensory information that improves balance. Interestingly, when the surface is moved slowly, a coupling appears between its motion and postural sway. We have investigated the mechanisms underlying this coupling. Based on our findings, we implemented a closed-loop control law, based on the modulation of the finger velocity, which allows to control the position of the center of pressure around a pre-defined trajectory. We also studied the experimental conditions that could influence the performance of the closed loop (instruction, awareness of finger movements, adding / removing a sensory inputs (vision), voluntary dismissal of action coupling). These studies allow us to offer a comprehensive explanation of the mechanisms underlying this phenomenon of coupling between the posture and movements of the finger. The proposed control law allows to guide the center of pressure around a pre-defined trajectory, without any cooperation from the participants. It could have an interest in the areas of assistance or rehabilitation as a new biofeedback. We therefore conducted a preliminary study in a clinical environment.

Le système postural est un complexe sensori-moteur qui assure deux grandes fonctions, la stabilisation et l’orientation du corps dans l’espace. Le contrôle postural est permis par l’intégration de trois entrées sensorielles - vestibulaire, somatosensorielle et visuelle-, par le système nerveux central qui réalise les transformations appropriées et coordonnées de ces informations pour générer les réponses musculaires adaptées. Durant de nombreuses années, la posture a été considérée comme un système régulé de façon automatique, mais de récentes études ont mis en évidence l’existence d’une régulation par des processus attentionnels. Le paradigme de double-tâche a été utilisé dans de nombreuses études chez l’adulte puis plus récemment chez l’enfant afin de comprendre les interférences entre une tâche cognitive et une tâche posturale. Les interactions dépendent de différents facteurs tels que la difficulté de la tâche cognitive, la difficulté de la tâche posturale, le contexte environnemental, les capacités attentionnelles et l’âge. Le choix de la tâche oculomotrice comme tâche associée à la tâche posturale permet d’observer les réponses comportementales des adultes et des enfants dans des tâches impliquant différents niveaux attentionnels et différentes régions cérébrales. Les tâches oculomotrices sont réalisées à partir de paradigmes expérimentaux permettant de stimuler différents types de saccades. L’objectif de cette thèse est de comprendre les interactions entre le système postural et le système oculomoteur chez l’enfant en utilisant le paradigme de double-tâche. Nous avons d’abord exploré ces interactions chez le jeune adulte puis nous avons comparé les performances posturales et oculomotrices des adultes à celles des enfants âgés de 7 à 12 ans. Nous avons enregistré les mouvements oculaires et les paramètres posturaux lors de la réalisation de trois tâches oculomotrices - fixation, saccades réactives et anti-saccades- réalisées simultanément au maintien de la posture dans deux tâches posturales, - Romberg et Romberg sensibilisé-. Les enfants de 7-8 ans réalisent sur le plan oculomoteur les saccades réactives comme les adultes, leurs paramètres posturaux sont cependant plus élevés. L’augmentation de la difficulté de la tâche oculomotrice comme dans la tâche d’anti-saccades entraine une forte dégradation des paramètres oculomoteurs et posturaux des enfants de 7-12 ans. De façon générale, les résultats montrent que la difficulté de la tâche oculomotrice entraine des modifications des paramètres posturaux et que la difficulté de la tâche posturale ne semble pas modifier les paramètres oculomoteurs. Ces interférences peuvent être associées à un nombre important de structures cérébrales communes activées pour ces deux tâches. / The postural system is a sensory motor complex controlled which permit two high functions, the stabilization and the orientation of body. The postural control is permit by the integration of three sensorial inputs, vestibular, somatosensory and visuals by the central nervous system; it carries adaptative transformations and coordinates this information to generate the appropriate muscles responses. For a long time, the posture has been considered like as an automatic system, but recents studies showed the regulation by attentionals processes. Further studies used the dual-task paradigm in adults and more recently in children, to understand interferences between a cognitive task and a postural task. The interactions depend on various factors such as the difficulty of the cognitive task, the difficulty of the postural task, the environmental context, the attentional capacity and the age. Choose oculomotor task as task associated at postural task allows simple, varying the protocol used to observe the behavior of adults and children in tasks involving different attentionals levels and different brain regions. Several experimental oculomotors paradigms allow to stimulate different types of saccades. The objective of this thesis is to understand, by using the dual-task paradigm, the interactions between the oculomotor system and the postural system in children. Initially, we observed these interferences in young adults then we compared the adults postural and oculomotor performance to those of children aged 7 to 12 years. Three oculomotor tasks, fixation, reactive saccades and antisaccades, were recorded simultaneously to two postural tasks, standard Romberg and tandem Romberg. Children aged 7-8 years achieve on oculomotor performance the reactive saccade task like adults, by cons their postural parameters are higher than adults. When we increase the difficulty of the oculomotor task, in case in antisaccade task, leads very quickly at the decrease of the oculomotor and postural performances for children aged 7 to 12 years. Generally, results show that the oculomotor difficulty leads to modifications of postural parameters and the postural difficulty do not seem modify the oculomotor parameters. These interferences can be associated with a large number of common brain structures activated for both tasks.