Thèse : Médecine : Paris : 1897. / N° d'ordre : 622.

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

L’objectif général de ce travail doctoral était de comparer les effets de la fatigue musculaire des quadriceps femoris après un exercice musculaire volontaire (VOL) et un exercice musculaire électroinduit (ES) sur le contrôle postural bipodal, ainsi que sur la fatigue centrale. Les résultats montrent qu’à l’issue d’une tâche fatigante unilatérale ou bilatérale, l’exercice ES dégrade davantage la force usculaire que l’exercice VOL. Cependant, le contrôle postural bipodal est indifféremment perturbépar les deux exercices. En outre, les vitesses de récupération des capacités posturales et de force musculaire ne diffèrent pas à l’issue des exercices. Par ailleurs, l'exercice VOL altère davantage la commande centrale que l'exercice ES (immédiatement à l’issue de l’effort), tandis que celui-ci retarde l’apparition de la fatigue centrale et la maintient plus longuement. Etant donné que l'exercice VOL estinduit par la commande centrale et que l'exercice ES est généré par une stimulation artificielle externe, on peut émettre l’hypothèse que l'exercice VOL produit essentiellement une fatigue supraspinale, tandis que l'exercice ES engendre surtout une fatigue spinale. / The overall objective of this thesis was to compare the effect of fatigue of the quadriceps femoris after fatiguing voluntary contractions (VOL) and fatiguing neuromuscular electrical stimulation (ES) on bipedal postural control, and central fatigue. The results show that after unilateral or bilateral muscle fatigue, the ES exercise affected the muscle strength more than the VOL exercise. However, bipedal postural control was similarly deteriorated for both exercises. Moreover, the recovery speeds of postural control and muscle strength abilities did not differ for the both exercises. In addition, the VOL exercise alters central drive quicker than the ES exercise immediately after their completion while the ES exercise delays and prolongs the central fatigue. As the VOL exercise is induced by central command and the ES exercise is generated by artificial external stimulation, one can hypothesize that the VOL exercise especially produces supraspinal fatigue, while the ES exercise especially engenders spinal fatigue.

Chez les mâles, la testostérone joue un rôle important dans l'expression des signaux sexuels attractifs pour la femelle. Cependant, de nombreuses études mettent en évidence l'effet négatif de la testostérone sur les défenses immunitaires ou la résistance aux parasites. Selon l'hypothèse du handicap immunitaire (ICHH, Folstad et Karter, 1992), ce compromis permettrait d'assurer l'honnêteté du signal sexuel ; les mauvais mâles ne pouvant pas exprimer de signaux sexuels de bonne qualité tout en gérant l'immunosuppression due à la testostérone. Ma thèse a pour objectif de définir le rôle de la testostérone dans l'honnêteté des signaux sexuels dans un contexte de communication multimodale. Elle permet également de comprendre les mécanismes physiologiques par lesquels la testostérone module les signaux sexuels acoustiques et visuels chez les mâles Hyla arborea, un amphibien connu pour utiliser ces deux types de signaux pour attirer les femelles. Nos résultats montrent que les signaux sexuels acoustiques et visuels chez cette espèce sont testostéronedépendants. En revanche, puisque la testostérone n'a pas d'effet immunosuppresseur dans notre étude, elle ne serait pas le médiateur direct de l'honnêteté des signaux chez cette espèce. D'un point de vue physiologique, l'effet de la testostérone sur le chant s'explique par l'amélioration des propriétés contractiles des muscles du tronc responsables du chant lié à une augmentation de l'efficacité mitochondriale. D'autre part, les analyses biochimiques montrent que la couleur du sac vocal varie linéairement avec la quantité de pigments caroténoïdes présents dans le plasma, qui pourrait être testostérone-dépendant. Enfin, cette thèse montre également que la testostérone agit sur le comportement de chasse permettant l'acquisition de ressources énergétiques et de caroténoïdes pour le chant et la couleur des mâles / In males, testosterone plays an important role on attractive sexual signal expression. However, numerous studies highlighted that testosterone also has negative effects on immunity defenses and parasite resistance capacity. According to the immunocompetence handicap hypothesis (ICHH, Folstad and Karter, 1 992), this trade-off assures signal honesty because only good males could express powerful signals while managing the immunosuppression of testosterone. My thesis aims to define the role of testosterone on the signal honesty in a multimodal communication context. Moreover it allows us to understand some physiological mechanisms involved in the modulation of acoustic and visual signals in males Hyla arborea, an amphibian known to use both acoustic and visual signals to attract females. Our results show that acoustic and visual signals are testosterone-dependent. In contrast, since testosterone has no immunosuppression effect in our study, it would not be the direct mediator of the signal honesty in this species. From a physiological point of view, the testosterone effects on calls could be explained through the positive effect of testosterone on trunk muscle mitochondrial efficacy and their contractile properties. Besides, biochemical analyses show that vocal sac coloration varies with the amount of carotenoid pigments present in the plasma that could be testosterone-dependent. Finally, this thesis also assumes that testosterone acts on the hunting behavior permitting the acquisition of energy resources and carotenoids for singing and coloration of males

L’objectif de ce travail était de comparer l’importance de la composante nerveuse dans les différences de production de force entre les enfants et les adultes en tenant compte des conditions mécaniques qui sont susceptibles de l’influencer (longueur musculaire, mode et vitesse de contraction) et des effets de la fatigue. Trente et un garçons pré-pubères de 8-12 ans et 37 hommes de 18-30 ans ont été recrutés et répartis dans les 3 études composant ce projet. La première étude portait sur les effets de la longueur musculaire et de la fatigue sur la production de force et le niveau d’activation maximal volontaire (VA) des extenseurs du genou.La seconde traitait des effets de la longueur musculaire sur la production de force et le VA des fléchisseurs plantaires. Enfin, la troisième portait sur les effets du mode et de la vitesse de contraction sur le VA des extenseurs du genou. Les propriétés neuromusculaires ont été évaluées à l’aide de stimulations magnétiques périphériques et de contractions maximales volontaires. Les résultats montrent un VA des extenseurs du genou supérieur chez l’adulte lors de grande longueur musculaire (90°-100° de flexion) (étude 1), mais aucune différence avec l’enfant à courte longueur musculaire (20° de flexion). En revanche, sur des groupes musculaires tels que les fléchisseurs plantaires, aucun effet de la longueur sur le VA n’a été observé chez les enfants et les adultes (étude 2). En ce qui concerne les effets du mode de contraction, nos résultats montrent que le VA est inférieur en conditions excentrique et concentrique par rapport à la condition isométrique, mais aucune différence n’était observée entre les groupes (étude 3). Toutefois, l’effet de cette baisse de VA sur la production de force variait entre les groupes ; une diminution de force accompagnant la diminution de VA n’était retrouvée que chez l’adulte. Enfin,nous avons montré que la baisse du VA au cours d’un protocole de fatigue est plus conséquente chez les enfants par rapport aux adultes (étude 1), ce qui témoigne de l’existence d’une fatigue centrale majorée chez l’enfant. Une maturation inaboutie et les propriétés musculo-tendineuses particulières de l’enfant (compliance supérieure) pourraient expliquer les résultats obtenus au cours de ce travail. / The purpose of this PhD thesis was to compare the contribution of the maximal voluntary activation level (VA) of the motor units to force production differences between children and adults in various mechanical conditions that affect force production (muscle length, contraction mode and velocity), and in fatigue condition. Thirty one pre-pubertal 8 to 12-year old boys and 37 men (18-30 years) were recruited and allocated into the 3 studies ofthis project. The first study was devoted to compare the effects of muscle length and fatigue on the VA and force generating capacity of the knee extensors between children and adults. In the second study, we compared the effects of muscle length on the VA and force generating capacity of the plantar flexors between children and adults. The third study analysed the effect of contraction mode and velocity on the VA and force generating capacity of the knee extensors between children and adults. Neuromuscular properties were assessed with peripheral magnetic stimulation and maximal voluntary contractions. Results showed a higher VA of the knee extensors in adults at long muscle length (90° and 100° knee flexion) but no difference between children and adults at short length (20° knee flexion; study 1). However, the VA of the plantar flexors was not affected by muscle length changes whatever the age group considered (study 2). Results also showed a higher VA in isometric mode compared to eccentric and concentric conditions whatever the age group (study 3). However, the effect of this VA reduction on force generating capacity differed between groups, a concomitant force reduction being observed in adults, but not in children. Finally, we observed a greater VA reduction and therefore greater central fatigue in children during the fatiguing protocol (study 1). A relative immaturity and the particular musculo-tendinous properties of children (higher compliance) may account for the reported results.

La contraction des muscles striés est sous la dépendance du Complexe de Relâchement du Calcium (CRC). Ce complexe protéique est constitué principalement de deux canaux calciques, le récepteur des dihydropyridines, un canal sensible au voltage localisé dans la membrane des tubules-T et le récepteur de la ryanodine (RyR) situé dans la membrane du RS. Le CRC comprend également de nombreuses protéines régulatrices comme la triadine, la calséquestrine, la junctine et FKBP. Des mutations dans les gènes codant les protéines du CRC conduisent à des pathologies rares et souvent sévères. Cette thèse porte sur l'étude des mécanismes physiopathologiques induits par quelques unes de ces mutations pour décrypter les mécanismes pathologiques mis en œuvre mais également pour comprendre le fonctionnement global du CRC dans les muscles squelettique et cardiaque. La première partie de cette étude concerne RYR1, le gène codant l'isoforme squelettique du RyR qui est une cible importante de mutations chez des patients atteints de myopathies congénitales à cores. L'effet fonctionnel de ces mutations, réparties sur toute la séquence de RYR1, est peu connu. Ces mutations pourraient modifier la fonction canal de RyR1 mais également son adressage à la triade ou sa régulation par d'autres protéines du CRC. Parmi ces hypothèses, la modification de la localisation de RyR1 et sa régulation par une protéine régulatrice (la cavéoline-3) ont été révélées par l'étude de deux mutations de RyR1. La deuxième partie de cette étude concerne la tachycardie ventriculaire polymorphe catécholaminergique (TVPC), une pathologie liée à des défauts du CRC cardiaque, pour laquelle des recherches de mutations sont effectuées sur l'isoforme cardiaque du RyR, RYR2, puis dans les autres protéines du complexe. Nous avons identifié au laboratoire les premières mutations dans le gène de la triadine chez un de ces patients. L'impact d'une de ces mutations sur le fonctionnement du complexe a été étudié et nous avons pu caractériser le mécanisme physiopathologique mis en œuvre et conduisant à la TVPC chez ces patients. / The calcium release complex (CRC) plays a central role in both skeletal and cardiac muscle contraction. The composition of the complex is quite similar in both tissues, and differs only by tissue specific isoforms. The core of the complex is composed of the dihydropyridines receptor, a voltage sensor channel of the T-tubule and the ryanodine receptor, the sarcoplasmic reticulum calcium channel. A number of proteins are associated to this calcium channel like calsequestrin, triadin, junction and FKBP. Mutations in the skeletal CRC are responsible for rare and often severe diseases. This thesis work focuses on the study of physiopathological mechanisms induced by some of these mutations to decipher pathological mecanisms but also to understand the overall CRC functioning in skeletal and cardiac muscles. The first part of this study concerns RYR1, the skeletal RyR isoform coding gene. This gene is mostly the target of mutations resulting in core myopathies. The functional effect of these mutations spred on the entire RYR1 sequence is little known. These mutations could directly alter the calcium channel function but also its targeting to the triad or its regulation by other CRC proteins. Among these hypotheses, the modification of RyR1 localisation and regulation by a protein, Caveolin-3, have been highlighted with the study of two RyR1 mutations. The second part of this study concerns the catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT), a rare fatal arrhythmia caused in part by mutations in RYR2 and CASQ2, both belonging to the cardiac CRC,. Recently, we have identified the first mutations in the human triadin gene, TRDN, in a CPVT patient. The goal of this project was to study the molecular and physiological consequences of one of these TRDN mutations allowing the analysis of the pathological mechanisms of this disease, but also a better understanding of the normal function of the cardiac CRC.

Les résultats de récentes études supportent l’idée que la perception de la force aurait un rôle important dans la réalisation des tâches fonctionnelles telles que le passage assis à debout (PAD). Cependant, très peu d’études se sont attardées à quantifier la précision avec laquelle les individus en santé sont capables de percevoir la force musculaire. De plus, aucune étude n’a évalué la perception de la distribution du poids lors du PAD chez la clientèle saine. L’objectif principal était de recueillir des données sur la capacité des individus en santé, jeunes et âgés, à percevoir la force musculaire lors d’une contraction statique des extenseurs du genou et à percevoir la distribution du poids (DP) lorsqu’ils réalisent le passage assis à debout. Cette étude a été effectuée auprès de 31 individus, divisés en deux groupes d’âge (< 50 ans et > 60 ans). Les résultats du premier objectif visant à quantifier les erreurs de perception de la force lors d’une contraction statique des extenseurs du genou ont démontré que les erreurs absolues et brutes sont plus élevées pour les niveaux de force supérieurs à 50 % CVM et que les erreurs brutes sont plus importantes chez les jeunes pour les hauts niveaux de force. Les résultats du second objectif visant à évaluer l’effet de différentes références sensorimotrices sur les erreurs de perception de la force musculaire ont montré qu’une référence à 50 % CVM préalablement montrée au participant et qu’une contraction simultanée des muscles de la préhension de la main diminuent les erreurs brutes et absolues de perception pour le niveau de force 70%. Les résultats du troisième objectif visant à quantifier les erreurs de perception de la DP lors du PAD ont démontré que les sujets jeunes et âgés ont une bonne capacité à percevoir leur DP avec des erreurs absolues et brutes variant respectivement entre 2,9 % et 9,4 % et entre -5,7 % et 5,7 % et des coefficients de corrélations intra-classes supérieurs à 0,75 entre la DP produite et celle perçue. Les résultats contribuent à approfondir les connaissances relatives à la perception de la force et de la DP chez les individus en santé. Ces données pourront servir à titre comparatif lors d’études menées auprès des patients hémiparétiques afin d’évaluer s’ils ont des problèmes perceptifs pouvant expliquer l’asymétrie récurrente qu’ils présentent dans leurs tâches fonctionnelles. / Results of recent studies support the idea that perception of force would have an important role in performing functional tasks such as sit-to-stand (STS). However, very few studies have focused on the quantification of the accuracy with which healthy individuals are able to perceive muscular force. Furthermore, no study has assessed the perception of weight-bearing distribution during the STS in healthy individuals. The purpose of this study was to provide evidence on the capacity to perceive muscular force and weight-bearing distribution in simple and complex tasks in healthy individuals. This study was conducted with 31 individuals, divided into two main age groups (<50 years > 60 years). Its first objective was to quantify the errors in perception of force during a static contraction of knee extensors and to compare these errors between young and elderly groups. Results showed that the absolute and raw errors are greater for force levels higher than 50% of maximum voluntary contraction (MVC) and that raw errors are greater in young participants for high force levels. This study’s second objective was to assess the effect of different sensorimotor references on the magnitude of errors of force perception. The results showed that a reference of 50% MVC presented to the participant beforehand or a simultaneous contraction of hand grip muscles reduced the raw and absolute errors of perception at the level of 70% MVC. A third objective was to quantify the errors of perception of weight-bearing distribution during STS and to measure the effect of age on these errors. The results showed that younger and elderly participants have an ability to perceive their weight-bearing distribution with absolute and raw errors varying respectively from 2.9% to 9.4% and from -5.7% to 5.7%. The intra-class correlation coefficient was higher than 0.75 between the weight-bearing distribution produced and that perceived during STS. The results contribute to extend knowledge about perception of force and weight bearing distribution in young and elderly healthy individuals. This data will be used for comparison in studies conducted with hemiparetic individuals in order to assess if the latter have perceptual problems which may explain the recurrent asymmetry they present in functional tasks.

Les résultats de récentes études supportent l’idée que la perception de la force aurait un rôle important dans la réalisation des tâches fonctionnelles telles que le passage assis à debout (PAD). Cependant, très peu d’études se sont attardées à quantifier la précision avec laquelle les individus en santé sont capables de percevoir la force musculaire. De plus, aucune étude n’a évalué la perception de la distribution du poids lors du PAD chez la clientèle saine. L’objectif principal était de recueillir des données sur la capacité des individus en santé, jeunes et âgés, à percevoir la force musculaire lors d’une contraction statique des extenseurs du genou et à percevoir la distribution du poids (DP) lorsqu’ils réalisent le passage assis à debout. Cette étude a été effectuée auprès de 31 individus, divisés en deux groupes d’âge (< 50 ans et > 60 ans). Les résultats du premier objectif visant à quantifier les erreurs de perception de la force lors d’une contraction statique des extenseurs du genou ont démontré que les erreurs absolues et brutes sont plus élevées pour les niveaux de force supérieurs à 50 % CVM et que les erreurs brutes sont plus importantes chez les jeunes pour les hauts niveaux de force. Les résultats du second objectif visant à évaluer l’effet de différentes références sensorimotrices sur les erreurs de perception de la force musculaire ont montré qu’une référence à 50 % CVM préalablement montrée au participant et qu’une contraction simultanée des muscles de la préhension de la main diminuent les erreurs brutes et absolues de perception pour le niveau de force 70%. Les résultats du troisième objectif visant à quantifier les erreurs de perception de la DP lors du PAD ont démontré que les sujets jeunes et âgés ont une bonne capacité à percevoir leur DP avec des erreurs absolues et brutes variant respectivement entre 2,9 % et 9,4 % et entre -5,7 % et 5,7 % et des coefficients de corrélations intra-classes supérieurs à 0,75 entre la DP produite et celle perçue. Les résultats contribuent à approfondir les connaissances relatives à la perception de la force et de la DP chez les individus en santé. Ces données pourront servir à titre comparatif lors d’études menées auprès des patients hémiparétiques afin d’évaluer s’ils ont des problèmes perceptifs pouvant expliquer l’asymétrie récurrente qu’ils présentent dans leurs tâches fonctionnelles. / Results of recent studies support the idea that perception of force would have an important role in performing functional tasks such as sit-to-stand (STS). However, very few studies have focused on the quantification of the accuracy with which healthy individuals are able to perceive muscular force. Furthermore, no study has assessed the perception of weight-bearing distribution during the STS in healthy individuals. The purpose of this study was to provide evidence on the capacity to perceive muscular force and weight-bearing distribution in simple and complex tasks in healthy individuals. This study was conducted with 31 individuals, divided into two main age groups (<50 years > 60 years). Its first objective was to quantify the errors in perception of force during a static contraction of knee extensors and to compare these errors between young and elderly groups. Results showed that the absolute and raw errors are greater for force levels higher than 50% of maximum voluntary contraction (MVC) and that raw errors are greater in young participants for high force levels. This study’s second objective was to assess the effect of different sensorimotor references on the magnitude of errors of force perception. The results showed that a reference of 50% MVC presented to the participant beforehand or a simultaneous contraction of hand grip muscles reduced the raw and absolute errors of perception at the level of 70% MVC. A third objective was to quantify the errors of perception of weight-bearing distribution during STS and to measure the effect of age on these errors. The results showed that younger and elderly participants have an ability to perceive their weight-bearing distribution with absolute and raw errors varying respectively from 2.9% to 9.4% and from -5.7% to 5.7%. The intra-class correlation coefficient was higher than 0.75 between the weight-bearing distribution produced and that perceived during STS. The results contribute to extend knowledge about perception of force and weight bearing distribution in young and elderly healthy individuals. This data will be used for comparison in studies conducted with hemiparetic individuals in order to assess if the latter have perceptual problems which may explain the recurrent asymmetry they present in functional tasks.