Le vieillissement est accompagné d’une prévalence importante de la sarcopénie (perte de masse musculaire) pouvant engendrer fatigue, risques de chute et incapacités physiques, exacerbant ainsi un cercle vicieux impliquant la sédentarité et une diminution de la dépense énergétique. Récemment, des études ont démontré que les comportements sédentaires (dépense énergétique avoisinant celle de repos, en position assise ou allongée) étaient un facteur de risque de diabète de type 2, de maladies cardiovasculaires et de mortalité prématurée, indépendamment du niveau d’activité physique à intensité modérée ou élevée. Ainsi, on peut être physiquement « actif » et quand même accumuler de longues périodes à être assis. Pourtant, l’entraînement peut favoriser l’augmentation de la masse musculaire et de la dépense énergétique, améliorer la sensation de bien-être et d’activation tout en diminuant la sensation de fatigue. Aucune étude à ce jour n’a analysé les effets de l’exercice ou de l’entraînement sur les comportements sédentaires chez des personnes sarcopéniques pouvant être plus fatigables. Le premier objectif est donc de vérifier quels sont les effets d’une séance d’exercice sur les comportements sédentaires (CS) et la dépense énergétique d’activités physiques (DÉAP) du reste de la journée lors d’une journée avec exercice (JEX) et d’une journée sans exercice physique (JSEP). Le deuxième objectif vise à vérifier la persistance de ces effets après une intervention en entraînement de 16 semaines chez des personnes âgées sarcopéniques. Six hommes âgés de 65 à 75 ans, sarcopéniques non obèses (âge = 65 ± 5,51 ans ; indice de masse corporelle = 26,38 ± 1,58 kg/m², avec un indice de masse musculaire appendiculaire = 8,32 ± 0,46 kg/m²) ont suivi un entraînement musculaire contre résistance progressif d’une heure à raison de 3 séances par semaine pendant 16 semaines. La masse grasse (MG) et la masse maigre (MM) ont été mesurées à l’aide d’un DEXA, puis les indices de masses musculaires totale et appendiculaire ont été calculés [IMM et IMMapp, MM (kg)/taille (m²)]. Le niveau d’activités physiques (questionnaire PASE) ainsi que le métabolisme de repos ont également été évalués. Les comportements sédentaires ont été estimés grâce au journal d’activités physiques (JAP) et la dépense énergétique d’activités physiques par accélérométrie à l’aide de l’Actical (ACT) dont l’unité de mesure est le compte d’activités. Avant l’intervention, les sujets tendaient à être moins souvent assis, étaient plus souvent debout, ont passé plus de temps et ont dépensé plus d’énergie à faire des activités d’intensité modérée (p = 0,03) pendant la JEX comparativement à la JSEP. Après 16 semaines d’entraînement, il n’y avait plus de différence entre la JEX et la JSEP. De même, une diminution du pourcentage de la MG, une augmentation de la MM, de l’IMM et de l’IMMapp, du score de PASE, du compte d’activités ont aussi été remarquées après l’intervention (p ≤ 0,05). Une diminution de la DÉAP des activités sédentaires a également été décelée à la fin de l’intervention (p = 0,03). L’exercice et l’entraînement musculaires auraient donc des effets aigus et chroniques sur la diminution des comportements sédentaires et sur l’augmentation de la DÉAP chez des individus sarcopéniques, réfutant du même coup la croyance générale voulant que les personnes âgées qui font de l’exercice aient plutôt tendance à demeurer inactives le reste de la journée. L’entraînement pourrait dont être considéré comme une intervention à part entière dans la lutte contre la sédentarité chez des personnes sarcopéniques. D’autres études sont néanmoins nécessaires pour confirmer ces résultats préliminaires.

L'objectif de ce travail était de valider une méthode simple permettant de déterminer la sollicitation des métabolismes aérobie et anaérobie en cours d'activité en prenant l'exemple du tennis. Son principe général est de séquencer l'activité globale composite en sous-activités appelées activités fondamentales AF et de déterminer pour chacune d'entre elles la consigne énergétique DEc(i) afin de modéliser l'adaptation des filières énergétiques grâce au modèle bioénergétique Astrabio©. Des étalonnages permettent d'obtenir les fonctions d'astreinte qui relient DEc(i) à un paramètre mécanique M pertinent, vitesse de déplacement ou cadence de coups, pour les 6 AF sélectionnées au tennis. Une méthode d'analyse vidéo simple utilisant une seule caméra est appliquée lors des matchs de tennis pour déterminer les AF et estimer M. Ces paramètres sont introduits dans le modèle Astrabio© qui détermine la DEc(i) de chaque AF, DE aérobie et DE anaérobie par différence. Les quantités d'énergie aérobie prédites à chaque jeu des matchs ne présentent pas de différence statistique avec celles réellement mesurées par la méthode d'analyse directe de DE (K4b2). Elle met en évidence qu'en dépit d'une DE aérobie moyenne assez faible comprise entre 40% et 60% VO2max, le tennis se caractérise en réalité par des efforts supra-maximaux pouvant atteindre 300% VO2max lors des frappes de balle et le métabolisme anaérobie représente environ 30% de l'énergie totale dépensée sur un match. Cette méthode présente l'intérêt majeur d'être facilement applicable et de décrire l'astreinte réelle d'une activité en fournissant une estimation des DE aérobie et anaérobie à partir de l'analyse vidéo de l'activité

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

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

La commande prédictive de type Model Predictive Control (MPC) s’est imposée au fil du temps dans de nombreux domaines industriels. Elle permet en effet d’optimiser avec succès les performances du système contrôlé tout en respectant de nombreuses contraintes propres à l’application visée. Cependant, l’utilisation de la commande MPC dans les domaines de la commande de moteurs et de générateurs demeure problématique. En effet, ces applications à forte dynamique imposent de choisir de faibles périodes d’échantillonnage, or, ce type d’algorithme demande de résoudre pour chaque période d’échantillonnage un problème d’optimisation complexe. Cette difficulté est renforcée car le champ applicatif visé portant sur les applications embarquées aéronautiques où la vitesse de base des machines électriques est très élevée, de même que leur fréquence d’alimentation. De plus, du fait que les systèmes étudiés sont embarqués, il est également très important de minimiser les pertes énergétiques de l’ensemble convertisseur-machine. Dans ce contexte la commande prédictive par approche MPC peut être d’un grand intérêt. De plus, ce type d’application intègre des contraintes supplémentaires liées à l’environnement sévère dans lequel évoluent ces systèmes, contraintes additionnelles de fiabilité qu’il faut bien sûr ajouter dans l’algorithme de commande prédictif. La conséquence immédiate sera de renforcer la complexité des algorithmes et donc rendre plus difficile l’implantation en temps réel. Cependant, les gains attendus en termes de performance et de fiabilité sont importants. Le sujet proposé demande ainsi dans une première partie, de synthétiser une loi de commande prédictive d’un actionneur synchrone aéronautique. Une mission type sera choisie et l’optimisation portera à la fois sur le niveau des performances du contrôle que la minimisation de la dépense énergétique. Par ailleurs, une étude de robustesse sera menée qui prendra en compte l’impact de l’environnement de l’actionneur. L’aspect robustesse sera ainsi intégré à l’étude de la commande. La seconde partie du travail portera sur le portage de l’algorithme sur cible FPGA. Une attention toute particulière sera apportée à la minimisation du temps de calcul sans détérioration des performances, le tout sous contrainte de place. Il faudra privilégier une architecture de type Système-sur-Puce qui allie la flexibilité d’un ou plusieurs cœurs processeurs et de modules matériels dédiés à l’accélération de certaines parties critiques du traitement. / Nowadays, Model Predictive Control (MPC) has emerged in many industrial fields. It allows the optimization of the controlled drive performances while respecting a number of constraints specific to the application. However, the use of MPC in the fields of motors and generators control remains problematic. Indeed, these highly dynamic applications require small sampling periods. However, these types of algorithms necessitate the resolution of complex optimization problems at each sampling period. These difficulties are reinforced in our case as the chosen field is the aeronautical embedded applications where the drive speed, as well as the frequency, is important. In addition, as the systems are embedded ones, it is important to minimize the overall energy losses of the inverter-drive system. In this context, the Model Predictive Control can be of great interest. Moreover, this type of applications integrates additional constraints related to the harsh environment in which the systems evolve, such as the reliability, which must be added in the predictive control algorithm. The immediate consequence of these constraints results in an increase of the complexity of the algorithms and therefore it becomes more difficult to implement in real time. However, the expected gains in performance and reliability are important. The proposed subject requires in the first part, to synthesize a predictive control law of an aeronautical synchronous drive. A typical mission will be selected and the optimization will be performed on both the performance level of the control and the minimization of the energy cost. Furthermore, a robustness study is to be conducted that takes into account the environmental impact of the motor drive. The second part will be on the implementation of the algorithm on FPGA target. Particular attention will be paid to minimizing the computational time without any degradation in the performances. Focus will be upon architectures of the type System-on-chip (SoC) that combines the flexibility of one or more processor cores and dedicated hardware modules for accelerating critical parts of the treatment.

La cachexie cancéreuse est caractérisée principalement par une perte de poids progressive qui concerne 30% à 80 % des patients selon le type su cancer. Elle conduit au décès du patient cancéreux dans 20 % des cas. Ce syndrome implique de nombreux troubles métaboliques susceptibles d'altérer le métabolisme énergétique ainsi qu'une fonte des tissus adipeux et musculaires. Le patient cachectique semble présenter un déséquilibre énergétique. Le muscle squelettique représente près de 40 % du poids corporel. Une chute de sa capacité à produire de l'énergie est susceptible de créer un déficit énergétique au niveau du corps entier et une oxydation des réserves de l'organisme en compensation .<br />Nous avaons comparé le métabolisme énergétique de patients cancéreux cachectiques ou non-cachectiques. Nos résultats montrent qu'au repos, malgré un état inflammatoire chronique, les patients cachectiques présentent une dépense énergétique identique à celle de patients cancéreux non-cachectiques. En dépit de la perte de poids des patients cachectiques, les deux groupes étudiés présentent une efficacité et une fonction mitochondriales musculaires similaires. L'analyse transcriptionnelle réalisée grâce à notre puce à ADN (Mitoligo) ne révèle aucune différence d'expression de gènes liés au métabolisme énergétique entre les deux groupes.<br />La perte de poids observée au stade précoce de cachexie cancéreuse que nous avons étudié n'est pas associée à une élévation de la dépense énergétique de repos ou à un déficit énergétique musculaire.

L’effet de l’entraînement en aérobie (de différentes durée et intensité) sur l’apport énergétique (AÉ) est très bien documenté, dans la littérature. Il a été montré que certains facteurs, tels que le sexe, l’indice de masse corporelle, le niveau d’activité physique et les caractéristiques cognitives du participant peuvent influencer l’AÉ, à la suite d’une séance d’entraînement. Cependant, seulement deux études ont comparé l’effet aigu de l’entraînement en résistance et de l’entraînement en aérobie, dans un même devis, et aucune différence n’y a été observée. Les objectifs de la présente étude sont d’évaluer les différences aiguës, après 10 heures et après 34 heures, sur les plans de l’AÉ, de la dépense énergétique (DÉ) et de la compensation énergétique (CÉ), telles qu’elles sont occasionnées par deux modalités d’entraînement différentes (en aérobie et en résistance). Seize hommes et femmes modérément actifs ont participé à trois séances expérimentales réparties aléatoirement : une séance contrôle et deux séances d’exercice équicalorique (4 kcal/kg), soit une séance de résistance (70 % de 1RM) et une séance en aérobie (70 % de VO2peak). L’AÉ ad libitum a été mesuré en aigu (75 minutes), et au cours des 34 heures qui ont suivi la fin de la séance. La DÉ a été mesurée au cours de la même période, à l’aide d’un accéléromètre biaxial. Aucune différence, quant à l’AÉ, entre les différentes modalités n’a été mesurée immédiatement après l’exercice, après 10 heures et après 34 heures. Cependant, les hommes et les femmes ont réagi différemment aux deux modalités d’entraînement, en ce qui concerne l’AÉ aiguë. Plus précisément, l’AÉ des hommes, au cours du dîner, était supérieure dans le cadre de la séance en résistance par rapport à la séance en aérobie; cependant, cette différence disparaît à la fin de la journée. Aucune différence, sur les plans de la DÉ et de la CÉ, n’a été mesurée après 10 heures, non plus après 34 heures. Ces résultats montrent que les différentes modalités d’entraînement provoquent les mêmes effets sur la CÉ en aigus, à court terme (10 heures) et à long terme (34 heures), lorsque leur coût énergétique est le même. Cela dit, l’entraînement en résistance, tout comme l’entraînement en aérobie, ne cause un déséquilibre énergétique négatif qu’à court terme, puisque les effets de chacun disparaissent à la fin de la journée.

L’obésité est aujourd’hui un problème de santé publique important qui touche particulièrement les femmes ménopausées. En effet, suite à la ménopause, les femmes subissent de nombreux changements au niveau hormonal. Ces changements sont associés à une diminution de la masse maigre (MM) et une augmentation de la masse grasse (MG) totale et abdominale. D’autre part, un déséquilibre positif entre les apports et la dépense énergétique est un facteur contribuant au développement de l’obésité. Ce dernier est dû à l’interaction de plusieurs médiateurs comme les facteurs génétiques, environnementaux et sociaux. La mesure de la dépense énergétique (DETQ) joue un rôle important dans la prévention et le traitement de l'obésité. La DETQ est la somme de trois composantes principales à savoir le métabolisme de repos (MR), l’effet thermique des aliments et la dépense énergétique liée aux activités physiques (DEAP). Les méthodes pour la quantifier ou l’estimer varient grandement [questionnaires, surveillance physiologique (fréquence cardiaque et température corporelle), accéléromètrie, calorimétrie directe, calorimétrie indirecte : chambre respiratoire et eau doublement marquée]. Ces méthodes ont des avantages et des limites; lesquelles affectent leur utilisation en clinique. Sur la base de ces observations, il est primordial de développer de nouveaux outils cliniques peu couteux et simples à utiliser afin de quantifier avec plus de précision la DETQ. Dans cet ordre d’idée, des analyses secondaires ont été effectuées sur la base des données de l'étude MONET (137 femmes ménopausées, obèses et sédentaires) afin de déterminer si la DETQ pouvait être estimée à partir du coût métabolique sur vélo stationnaire. Des mesures de la composition corporelle par absorptiométrie double énergie à rayons X (DXA), du MR (calorimétrie indirecte), de la DETQ (eau doublement marquée) et du coût métabolique sur vélo stationnaire (calorimétrie indirecte à 25, 50, 75 et 100W). Nos résultats indiquent une corrélation positive entre le poids corporel et la DETQ (r= 0,54, p ≤ 0,01), le MR (r= 0,71, p ≤ 0,01) et la DEAP (r= 0,21, p ≤ 0,05). Ainsi qu’une corrélation négative entre l’âge et la DETQ (r= -0,19, p ≤ 0,05) et la DEAP (r=-0,18, p ≤ 0,05). Aucune corrélation entre le coût métabolique aux différentes intensités n’a été observée avec la DEAP. Par contre, le VO[indice inférieur 2] max de réserve était corrélé à la DETQ (r= 0,38, p ≤ 0,01), à la DEAP (r= 0,21, p ≤ 0,05) et au MR (r= 0,40, p ≤ 0,01). Les résultats de la régression linéaire multiple indiquent que le poids, l’âge et le VO[indice inférieur 2] max de réserve expliquaient 39,5% de la variance observée de la DETQ (p ≤ 0,01). La présente étude indique que le coût métabolique sous-maximal sur vélo stationnaire ne prédit pas la DETQ dans notre cohorte. Le poids, l’âge ainsi que le VO[indice inférieur 2] max de réserve sont les meilleurs prédicteurs de la DETQ, avec 39,5 % de la variance expliquée. D’autres études sont nécessaires pour confirmer nos résultats et pour identifier de meilleurs prédicteurs cliniques de la DETQ.

L’effet de l’entraînement en aérobie (de différentes durée et intensité) sur l’apport énergétique (AÉ) est très bien documenté, dans la littérature. Il a été montré que certains facteurs, tels que le sexe, l’indice de masse corporelle, le niveau d’activité physique et les caractéristiques cognitives du participant peuvent influencer l’AÉ, à la suite d’une séance d’entraînement. Cependant, seulement deux études ont comparé l’effet aigu de l’entraînement en résistance et de l’entraînement en aérobie, dans un même devis, et aucune différence n’y a été observée. Les objectifs de la présente étude sont d’évaluer les différences aiguës, après 10 heures et après 34 heures, sur les plans de l’AÉ, de la dépense énergétique (DÉ) et de la compensation énergétique (CÉ), telles qu’elles sont occasionnées par deux modalités d’entraînement différentes (en aérobie et en résistance). Seize hommes et femmes modérément actifs ont participé à trois séances expérimentales réparties aléatoirement : une séance contrôle et deux séances d’exercice équicalorique (4 kcal/kg), soit une séance de résistance (70 % de 1RM) et une séance en aérobie (70 % de VO2peak). L’AÉ ad libitum a été mesuré en aigu (75 minutes), et au cours des 34 heures qui ont suivi la fin de la séance. La DÉ a été mesurée au cours de la même période, à l’aide d’un accéléromètre biaxial. Aucune différence, quant à l’AÉ, entre les différentes modalités n’a été mesurée immédiatement après l’exercice, après 10 heures et après 34 heures. Cependant, les hommes et les femmes ont réagi différemment aux deux modalités d’entraînement, en ce qui concerne l’AÉ aiguë. Plus précisément, l’AÉ des hommes, au cours du dîner, était supérieure dans le cadre de la séance en résistance par rapport à la séance en aérobie; cependant, cette différence disparaît à la fin de la journée. Aucune différence, sur les plans de la DÉ et de la CÉ, n’a été mesurée après 10 heures, non plus après 34 heures. Ces résultats montrent que les différentes modalités d’entraînement provoquent les mêmes effets sur la CÉ en aigus, à court terme (10 heures) et à long terme (34 heures), lorsque leur coût énergétique est le même. Cela dit, l’entraînement en résistance, tout comme l’entraînement en aérobie, ne cause un déséquilibre énergétique négatif qu’à court terme, puisque les effets de chacun disparaissent à la fin de la journée.

L’objectif de ce travail était de valider une méthode simple permettant de déterminer la sollicitation des métabolismes aérobie et anaérobie en cours d’activité en prenant l’exemple du tennis. Son principe général est de séquencer l’activité globale composite en sous-activités appelées activités fondamentales AF et de déterminer pour chacune d’entre elles la consigne énergétique DEc(i) afin de modéliser l’adaptation des filières énergétiques grâce au modèle bioénergétique Astrabio©. Des étalonnages permettent d’obtenir les fonctions d’astreinte qui relient DEc(i) à un paramètre mécanique M pertinent, vitesse de déplacement ou cadence de coups, pour les 6 AF sélectionnées au tennis. Une méthode d’analyse vidéo simple utilisant une seule caméra est appliquée lors des matchs de tennis pour déterminer les AF et estimer M. Ces paramètres sont introduits dans le modèle Astrabio© qui détermine la DEc(i) de chaque AF, DE aérobie et DE anaérobie par différence. Les quantités d’énergie aérobie prédites à chaque jeu des matchs ne présentent pas de différence statistique avec celles réellement mesurées par la méthode d’analyse directe de DE (K4b2). Elle met en évidence qu’en dépit d’une DE aérobie moyenne assez faible comprise entre 40% et 60% VO2max, le tennis se caractérise en réalité par des efforts supra-maximaux pouvant atteindre 300% VO2max lors des frappes de balle et le métabolisme anaérobie représente environ 30% de l’énergie totale dépensée sur un match. Cette méthode présente l’intérêt majeur d’être facilement applicable et de décrire l’astreinte réelle d’une activité en fournissant une estimation des DE aérobie et anaérobie à partir de l’analyse vidéo de l’activité / The aim of this study was to present a simple method to access the aerobic and anaerobic components of energy expenditure during activities as tennis. The principle consists in dividing the exercise into several fundamental activities (FA) based on a video recording and to estimate the metabolic power (MP) of each FA, the aerobic energy expenditure (EEO2mod) and the anaerobic energy expenditure thanks to the Astrabio© model. Six FA are selected and each FA is described by a “strain function” connecting MP to the selected pertinent mechanical variable M (speed running V and events frequency ω). The video analysis is used to determine FA, V and ω during tennis match. The parameters V and ω are introduced in the Astrabio© model to calculate MP of each FA. Then, this model calculated the aerobic energy expenditure (EEO2mod) in terms of MP and the anaerobic energy expenditures was calculated by substracting this (EEO2mod). There was no significant difference between calculated and measured oxygen consumptions (p<0.05). This method shows that even when the aerobic EE average is quite low and nearing 50% of VO2max, the total energy expenditure of a point can reach up 2 or 3 times the VO2max of the subjects during points and strokes. In tennis anaerobic metabolism can account for around 30% of the total energy expenditure per game, and almost 70% during points. The interest of this method is to provide a good estimation of aerobic and anaerobic energy expenditures thanks to a simple video analysis. This method presents the advantage that it is easy to apply and requires only simple and inexpensive equipment: a camera, a computer, and a tracking software