La restauration fonctionnelle du membre supérieur chez l'hémiplégique séquellaire reste toujours l'objectif primordial recherché durant le processus de réhabilitation. De nos jours, les techniques émergentes de rééducation montrent de plus en plus d'efficacité et de réalisme, si elles sont accompagnées par les techniques conventionnelles et classiques. De plus, quelques idées anciennes ont évoluées vers l'utilisation du renforcement musculaire du membre atteint afin d'améliorer sa fonction motrice. En effet, le renforcement musculaire isocinétique constitue une technique potentiellement intéressante de rééducation pour des hémiplégiques. Dans le cadre de notre travail doctoral, nous avons utilisé le concept isocinétique pour réhabiliter les déficits moteurs et diagnostiquer les déficits de coordination du membre supérieur hémiplégique. En premier lieu, nous avons essayé de montrer le rôle de l'isocinétisme pour optimiser la prise en charge du membre supérieur chez l'hémiplégique. Nous avons d'abord présenté une revue de littérature sur le renforcement musculaire isocinétique après hémiplégie suite à une lésion cérébrale. Ensuite, nous avons évalué la faisabilité d'un programme basé sur ce type de renforcement, pour le coude et le poignet chez des hémiparétiques. Ainsi, l'utilité et l'efficacité de ce type de réentraînement isocinétique ont pu être mises en évidence. En second lieu, nous avons utilisé l'isocinétisme pour comprendre l'implication du rôle des afférences dans le déficit de coordination bimanuelle après accident vasculaire cérébral causant une hémiplégie. Dans l'ensemble, ces différents résultats autorisent à recommander l'outil isocinétique pour quantifier les déficits moteur et de coordination du membre supérieur chez l'hémiplégique, en vue d'une meilleure élaboration et mise en place de protocoles de rééducation isocinétique. / Functional restoration of the upper limb in sequelae hemiplegic remains the primary objective during the rehabilitation process. Nowadays, emerging rehabilitation techniques show more efficiency and realism, if they are accompanied by conventional and standard techniques. In addition, some old ideas have evolved to use the affected limb muscle strengthening to improve motor function. Indeed, the isokinetic muscle strengthening is a potentially interesting technique for rehabilitation of hemiplegic patients. As part of our doctoral work, we used the isokinetic concept to rehabilitate motor deficits and diagnose coordination deficits for hemiplegic upper limb. First, we tried to show the role of isokinetic to optimize the management of upper limb in hemiplegic patients. We firstly presented a review of literature on isokinetic muscle strengthening after hemiplegia following a brain injury. Then, we evaluated the feasibility of a training program based on this type of reinforcement for the elbow and wrist in the hemiparetic patients. Thus, the usefulness and effectiveness of this type of isokinetic exercise training have been highlighted. Second, we used the isokinetic to understand the contribution of afference-based processes to the impairment of bimanual coordination after stroke causing hemiplegia. On the whole, these results allow recommending the isokinetic tool to quantify motor and coordination deficits of upper limb in hemiplegic patients, for better development and implementation of isokinetic rehabilitation protocols.

Le Trouble Développemental de la Coordination (TDC) se caractérise par une altération des habiletés motrices. Si le déficit du contrôle moteur est univoque, les études testant un déficit d'apprentissage procédural moteur restent peu nombreuses et aboutissent à des résultats divergents. L'objectif principal de ce travail est de mettre en évidence les conditions dans lesquelles les enfants présentant un TDC manifestent ou non un déficit d'apprentissage procédural et de la mémoire procédurale. Quatre études ont été menées pour comparer l'apprentissage procédural moteur d'enfants présentant un TDC et d'enfants contrôles. Nous avons testé des tâches comportementales d'apprentissage variées telles que l'apprentissage d'une nouvelle coordination bimanuelle, l'apprentissage de séquences perceptivo-motrices et l'apprentissage de séquences motrices rythmiques dans différentes conditions. Nous avons investigué les corrélats cérébraux fonctionnels et structurels associés, en utilisant l'électroencéphalographie ou l'imagerie par résonance magnétique. Les résultats indiquent des différences comportementales et cérébrales lors de tâches d'apprentissage, révélées par des variables spécifiques. De plus, certaines conditions expérimentales ont amélioré l'apprentissage procédural et la mémoire procédurale des enfants présentant un TDC. Ces résultats amènent à penser que les conditions favorisant l'apprentissage et la mémoire procédurale des enfants présentant un TDC pourraient contribuer à une meilleure prise en charge. / Developmental Coordination Disorder (DCD) is characterized by impaired motor skills. While the motor control deficit is unambiguous, studies testing motor procedural learning are few and lead to contradictory results. The main objective of this work is to understand the conditions under which children with DCD demonstrate a procedural learning and procedural memory deficits. Four studies were conducted to compare the motor procedural learning of children with and without DCD. We tested various learning behavioural tasks such as learning a new bimanual coordination, learning perceptual-motor sequences and learning rhythmic motor sequences in different conditions. We investigated the associated functional and structural brain correlates, using electroencephalography and magnetic resonance imaging. The results indicate some behavioural and brain differences during learning tasks, revealed by specific variables. In addition, some experimental conditions have improved the procedural learning and procedural memory of children with DCD. These results suggest that conditions in which procedural learning and memory of children with DCD are improved could contribute to better therapeutic interventions.

L'étendue et les causes des déficits de coordination visuo-manuelle des enfants nés prématurés à bas risque ne sont pas vraiment connus. L'objectif principal de la thèse présentée ici était d'étudier le développement de la coordination visuo-manuelle chez douze prématurés à bas risque, nés après 33-36 semaines de gestation et examinés entre 5 et 23 mois d'âge chronologique. Au cours de la thèse, nous avons mené une série d'études avec des objectifs spécifiques. Dans l'étude 1, nous avons observé le développement de la coordination visuo-manuelle, la prise d'objets, le contrôle de la motricité bimanuelle et la latéralité chez ces enfants prématurés vus entre 6 et 12 mois et comparés à des enfants nés à terme à âge gestationnel équivalent. La perception visuelle des enfants a également été testée à 5 mois et mise en relation avec la coordination visuo-manuelle. Les résultats montrent une perception visuelle globalement normale chez les prématurés qui ne différent des enfants à terme que par une fixation visuelle plus faible. Par contre les enfants prématurés présentent un développement plus lent pour l'intégration visuo-manuelle, la prise d'objet, la coordination bimanuelle et la latéralité. L'hypotonicité et l'âge gestationnel sont les principaux facteurs responsables de ce retard. Aucun retard n'est observé pour le développement postural et locomoteur. Dans l'étude 2 nous avons recherché l'effet de la prématurité sur le développement de la compréhension qu'un objet dont toutes les parties ne sont pas à portée de main peut être saisi par n'importe quelle partie (principe de cohésion). Nous avons présenté aux mêmes enfants prématurés une condition « objet composite » dans laquelle une balle colorée est attachée au bout d'un manche blanc, seul le manche étant à portée de main. Dans une deuxième condition (« déconnection invisible »), la balle paraissait connectée au manche mais ne l'était pas. Les résultats montrent que, en tant que groupe, les bébés prématurés ne présentent pas de retard dans leur prise d'un objet composite. Cependant les enfants prématurés hypotoniques ou nés après 33-34 semaines étaient significativement en retard par rapport aux enfants prématurés hypertoniques. Ces résultats des deux premières études montrent que les nourrissons prématurés, même à bas risque, présentent un retard de développement visuo-manuel dans leur première année de vie et on peut se demander si ce retard se prolonge au-delà de la première année. La réponse à cette question est présentée dans l'étude 3. Nous avons comparé le développement de l'utilisation d'un outil chez les enfants prématurés, âgés alors de 15 à 23 mois, avec celui d'enfants nés à terme d'âge gestationnel équivalent. Comprendre l'affordance d'un outil est une étape importante dans la période sensorimotrice. L'utilisation d'un outil pour prendre un objet hors de portée, par exemple, se développe normalement au cours de la deuxième année. Nous avons présenté aux enfants prématurés un jouet coloré hors de portée et un râteau blanc à portée de main dans cinq conditions de relations spatiales entre le jouet et le râteau. En tant que groupe, les enfants prématurés ont présenté un développement normal de l'utilisation de l'outil. Cependant, ce développement normal n'apparaît pas chez tous les enfants prématurés. Les enfants prématurés hypotoniques ou nés après 33-34 semaines de gestation ont montré un retard significatif dans leur acquisition de l'utilisation de l'outil. Ces résultats montrent que les enfants nés prématurés à faible risque peuvent être retardés dans leur développement de nouvelles compétences manuelles au-delà de la première année. En suivant ces enfants au-delà de deux ans, il devrait être possible de déterminer quels sont les tests les plus prédictifs de déficits neuropsychologiques persistants parmi ceux que nous avons utilisés. Ces résultats devraient néanmoins être confirmés dans une population plus large. / The extent of and reasons for visual-manual coordination deficits in moderate and late low risk preterm born infants are not well known. The aim of the thesis presented here was to investigate the development of visual-manual coordination in twelve low risk preterm infants born after 33-36 weeks of gestation and examined from 5 to 23 months of age. We conducted a series of studies with specific goals. The goal of study 1 was to investigate the development of visual-manual and bimanual coordination as well as handedness in the preterm infants between the postnatal ages of 6 and 12 months, after having evaluated their visual functions at 5 months. Gross motor development was also evaluated every month. Preterm infants were compared to a control group of ten full-term infants according to corrected age. Results show that preterm infants had a visual perception close to normal, with only visual fixation being lower than in full-terms. Preterm infants had delayed development of visual-manual integration, grasping, bimanual coordination and handedness. Tonicity and gestational age at birth were the main variables associated to the delays. There was no delay for gross motor development. The goal of study 2 was to investigate at what age preterm infants integrate the notion of object cohesiveness into their action plan. The same preterm and full-term infants as in first study were presented with a composite object task at 6, 8, and 10 months in two conditions, "composite object" condition, in which a bright ball was attached to the end of a neutral handle, and "invisible disconnection" condition in which the ball seemed to be connected to the handle but was not. Only the handle was within reach. Corrected age comparisons between preterm infants and full-terms showed no significant difference between the two groups. However, the hypotonic preterm infants had a significantly lower performance than the hypertonic infants. Based on the results from studies 1 and 2 it seems that preterm infants, in particular the hypotonic infants, have a delayed development in their first year of life, and one can wonder if this delay remains at later stages. To answer this question, in study 3 we compared the development of tool use in the preterm infants, aged 15 to 23 months, with that of full-terms according to corrected age. Understanding the affordance of a tool is an important milestone in early sensorimotor period. Using a tool to bring within reach an out-of-reach object, for instance, has been shown to develop during the second year in full-term infants. Here we presented preterm infants with an attractive toy out of reach and with a rake-like tool within reach in five conditions of spatial relationships between the toy and the tool. As a group, preterm infants showed a normal development of tool use. However not all preterm infants developped tool use without delay. Hypotonic and moderate preterm infants were significantly delayed in their acquisition of tool use. These results, show that some low risk preterm infants can still be impaired for the development of new manual skills beyond the first year. By following these low risk preterm children, it should be possible to evaluate which of the delays observed in our studies are the best predictors of later neuropsychological deficits in childhood. These results should also be confirmed with a larger sample of preterm infants.

Le principal rôle du corps calleux est d’assurer le transfert de l’information entre les hémisphères cérébraux. Du support empirique pour cette fonction provient d’études investiguant la communication interhémisphérique chez les individus à cerveau divisé (ICD). Des paradigmes expérimentaux exigeant une intégration interhémisphérique de l’information permettent de documenter certains signes de déconnexion calleuse chez ces individus. La présente thèse a investigué le transfert de l’information sous-tendant les phénomènes de gain de redondance (GR), de différence croisé– non-croisé (DCNC) et d’asynchronie bimanuelle chez les ICD et les individus normaux, et a ainsi contribué à préciser le rôle du corps calleux. Une première étude a comparé le GR des individus normaux et des ICD ayant subi une section partielle ou totale du corps calleux. Dans une tâche de détection, le GR consiste en la réduction des temps de réaction (TR) lorsque deux stimuli sont présentés plutôt qu’un seul. Typiquement, les ICD présentent un GR beaucoup plus grand (supra-GR) que celui des individus normaux (Reuter-Lorenz, Nozawa, Gazzaniga, & Hughes, 1995). Afin d’investiguer les conditions d’occurrence du supra-GR, nous avons évalué le GR en présentation interhémisphérique, intrahémisphérique et sur le méridien vertical, ainsi qu’avec des stimuli requérant une contribution corticale différente (luminance, couleur équiluminante ou mouvement). La présence d’un supra-GR chez les ICD partiels et totaux en comparaison avec celui des individus normaux a été confirmée. Ceci suggère qu’une section antérieure du corps calleux, qui perturbe le transfert d’informations de nature motrice/décisionnelle, est suffisante pour produire un supra-GR chez les ICD. Nos données permettent aussi d’affirmer que, contrairement au GR des individus normaux, celui des ICD totaux est sensible aux manipulations sensorielles. Nous concluons donc que le supra-GR des ICD est à la fois attribuable à des contributions sensorielles et motrices/décisionnelles. Une deuxième étude a investigué la DCNC et l’asynchronie bimanuelle chez les ICD et les individus normaux. La DCNC réfère à la soustraction des TR empruntant une voie anatomique « non-croisée » aux TR empruntant une voie anatomique « croisée », fournissant ainsi une estimation du temps de transfert interhémisphérique. Dans le contexte de notre étude, l’asynchronie bimanuelle réfère à la différence de TR entre la main gauche et la main droite, sans égard à l’hémichamp de présentation. Les effets de manipulations sensorielles et attentionnelles ont été évalués pour les deux mesures. Cette étude a permis d’établir une dissociation entre la DCNC et l’asynchronie bimanuelle. Précisément, les ICD totaux, mais non les ICD partiels, ont montré une DCNC significativement plus grande que celle des individus normaux, alors que les deux groupes d’ICD se sont montrés plus asynchrones que les individus normaux. Nous postulons donc que des processus indépendants sous-tendent la DCNC et la synchronie bimanuelle. De plus, en raison de la modulation parallèle du GR et de l’asynchronie bimanuelle entre les groupes, nous suggérons qu’un processus conjoint sous-tend ces deux mesures. / The main role of the corpus callosum is the transfer of information across the cerebral hemispheres. Evidence for this function comes from studies investigating the interhemispheric communication of split-brain individuals. Specific experimental paradigms requiring interhemispheric integration have enabled the documentation of disconnection symptoms for split-brain individuals. Along those lines, the present thesis investigated the transfer of information underlying the redundant target effect (RTE), the crossed-uncrossed difference (CUD), and bimanual asynchrony of normal and split-brain individuals, and therefore contributed to further our knowledge of the role of the corpus callosum. The first study investigated the RTE of partial split-brain (anterior section), total split-brain, and normal individuals. The RTE occurs when reaction times (RTs) to multiple stimuli are faster than RTs to a single stimulus. Split-brain individuals typically exhibit an enhanced RTE as compared to normal individuals (Reuter-Lorenz et al., 1995). In order to investigate the conditions in which the enhanced RTE occurs, we tested the RTE in interhemispheric, intrahemispheric, and midline conditions, as well as with stimuli requiring different cortical contributions (stimuli defined by luminance, equiluminant colour, or motion). Our data supported the occurrence of an enhanced RTE for partial and total split-brain individuals as compared to normal individuals. This suggests that an anterior section of the corpus callosum, which disrupts the transfer of motor/decisional information, suffices to produce an enhanced RTE in split-brain individuals. In addition, in contrast with the RTE of normal individuals, that of total split-brain individuals was modulated as a function of a sensory manipulation. We therefore conclude that the enhanced RTE of split-brain individuals is attributable to both sensory and motor/decisional contributions. The second study investigated the CUD and the bimanual asynchrony of normal, partial split-brain, and total split-brain individuals. The CUD refers to the subtraction of mean RTs of uncrossed hand-visual hemifield combination from mean RTs of crossed hand-visual hemifield combination. In the context of our study, the asynchrony reflected the difference between the left-hand RT and the right-hand RT on each trial, irrespective of the side of presentation. The effect of sensory and attentional manipulations was assessed for both measures. Our study contributed to dissociate the CUD and bimanual asynchrony. Specifically, total split-brain individuals, but not partial split-brain individuals, showed a larger CUD than normal individuals, whereas both split-brain groups were less synchronous than normal individuals. We therefore postulate that independent processes underlie the CUD and bimanual asynchrony. Furthermore, the parallel modulation of the RTE and bimanual asynchrony across groups suggest common underlying processes for these two measures.

Le principal rôle du corps calleux est d’assurer le transfert de l’information entre les hémisphères cérébraux. Du support empirique pour cette fonction provient d’études investiguant la communication interhémisphérique chez les individus à cerveau divisé (ICD). Des paradigmes expérimentaux exigeant une intégration interhémisphérique de l’information permettent de documenter certains signes de déconnexion calleuse chez ces individus. La présente thèse a investigué le transfert de l’information sous-tendant les phénomènes de gain de redondance (GR), de différence croisé– non-croisé (DCNC) et d’asynchronie bimanuelle chez les ICD et les individus normaux, et a ainsi contribué à préciser le rôle du corps calleux. Une première étude a comparé le GR des individus normaux et des ICD ayant subi une section partielle ou totale du corps calleux. Dans une tâche de détection, le GR consiste en la réduction des temps de réaction (TR) lorsque deux stimuli sont présentés plutôt qu’un seul. Typiquement, les ICD présentent un GR beaucoup plus grand (supra-GR) que celui des individus normaux (Reuter-Lorenz, Nozawa, Gazzaniga, & Hughes, 1995). Afin d’investiguer les conditions d’occurrence du supra-GR, nous avons évalué le GR en présentation interhémisphérique, intrahémisphérique et sur le méridien vertical, ainsi qu’avec des stimuli requérant une contribution corticale différente (luminance, couleur équiluminante ou mouvement). La présence d’un supra-GR chez les ICD partiels et totaux en comparaison avec celui des individus normaux a été confirmée. Ceci suggère qu’une section antérieure du corps calleux, qui perturbe le transfert d’informations de nature motrice/décisionnelle, est suffisante pour produire un supra-GR chez les ICD. Nos données permettent aussi d’affirmer que, contrairement au GR des individus normaux, celui des ICD totaux est sensible aux manipulations sensorielles. Nous concluons donc que le supra-GR des ICD est à la fois attribuable à des contributions sensorielles et motrices/décisionnelles. Une deuxième étude a investigué la DCNC et l’asynchronie bimanuelle chez les ICD et les individus normaux. La DCNC réfère à la soustraction des TR empruntant une voie anatomique « non-croisée » aux TR empruntant une voie anatomique « croisée », fournissant ainsi une estimation du temps de transfert interhémisphérique. Dans le contexte de notre étude, l’asynchronie bimanuelle réfère à la différence de TR entre la main gauche et la main droite, sans égard à l’hémichamp de présentation. Les effets de manipulations sensorielles et attentionnelles ont été évalués pour les deux mesures. Cette étude a permis d’établir une dissociation entre la DCNC et l’asynchronie bimanuelle. Précisément, les ICD totaux, mais non les ICD partiels, ont montré une DCNC significativement plus grande que celle des individus normaux, alors que les deux groupes d’ICD se sont montrés plus asynchrones que les individus normaux. Nous postulons donc que des processus indépendants sous-tendent la DCNC et la synchronie bimanuelle. De plus, en raison de la modulation parallèle du GR et de l’asynchronie bimanuelle entre les groupes, nous suggérons qu’un processus conjoint sous-tend ces deux mesures. / The main role of the corpus callosum is the transfer of information across the cerebral hemispheres. Evidence for this function comes from studies investigating the interhemispheric communication of split-brain individuals. Specific experimental paradigms requiring interhemispheric integration have enabled the documentation of disconnection symptoms for split-brain individuals. Along those lines, the present thesis investigated the transfer of information underlying the redundant target effect (RTE), the crossed-uncrossed difference (CUD), and bimanual asynchrony of normal and split-brain individuals, and therefore contributed to further our knowledge of the role of the corpus callosum. The first study investigated the RTE of partial split-brain (anterior section), total split-brain, and normal individuals. The RTE occurs when reaction times (RTs) to multiple stimuli are faster than RTs to a single stimulus. Split-brain individuals typically exhibit an enhanced RTE as compared to normal individuals (Reuter-Lorenz et al., 1995). In order to investigate the conditions in which the enhanced RTE occurs, we tested the RTE in interhemispheric, intrahemispheric, and midline conditions, as well as with stimuli requiring different cortical contributions (stimuli defined by luminance, equiluminant colour, or motion). Our data supported the occurrence of an enhanced RTE for partial and total split-brain individuals as compared to normal individuals. This suggests that an anterior section of the corpus callosum, which disrupts the transfer of motor/decisional information, suffices to produce an enhanced RTE in split-brain individuals. In addition, in contrast with the RTE of normal individuals, that of total split-brain individuals was modulated as a function of a sensory manipulation. We therefore conclude that the enhanced RTE of split-brain individuals is attributable to both sensory and motor/decisional contributions. The second study investigated the CUD and the bimanual asynchrony of normal, partial split-brain, and total split-brain individuals. The CUD refers to the subtraction of mean RTs of uncrossed hand-visual hemifield combination from mean RTs of crossed hand-visual hemifield combination. In the context of our study, the asynchrony reflected the difference between the left-hand RT and the right-hand RT on each trial, irrespective of the side of presentation. The effect of sensory and attentional manipulations was assessed for both measures. Our study contributed to dissociate the CUD and bimanual asynchrony. Specifically, total split-brain individuals, but not partial split-brain individuals, showed a larger CUD than normal individuals, whereas both split-brain groups were less synchronous than normal individuals. We therefore postulate that independent processes underlie the CUD and bimanual asynchrony. Furthermore, the parallel modulation of the RTE and bimanual asynchrony across groups suggest common underlying processes for these two measures.