Très répandues dans le monde vivant, les protéines à doigt de zinc constituent une super-famille dont les membres possèdent un site à zinc de formule générale [ZnII(Cys)4-X(His)X] (x=0, 1 or 2). Tandis que la majorité de ces sites joue un rôle purement structural, certains présentent une fonction réactive, comme la détection de stress oxydant par exemple. En effet, les sites doigt de zinc de Hsp33 et de RsrA ont été décrits comme des interrupteurs rédox[1,2] : transmettant l'information « stress oxydant » sous forme d'un signal structural, via l'oxydation/réduction des cystéines coordonnées au zinc, détruisant/reformant le domaine doigt de zinc. Cependant, certains aspects de l'étape d'oxydation restent mal compris.Étant donné le grand nombre des protéines à doigt de zinc et leurs rôles clés, il est de tout intérêt d'identifier les facteurs contrôlant leur réactivité afin de comprendre pourquoi certaines espèces réactives de l'oxygène (ERO) sont capable d'oxyder des doigts de zinc in vivo, contrairement à H2O2. Durant ce projet, nous avons décidé de nous focaliser sur deux ERO très puissantes et jouant un rôle important en biologie : l'acide hypochloreux (HOCl) et l'oxygène singulet (1O2). Nous étudierons la réactivité des doigts de zinc vis-à-vis de ces deux oxydant en utilisant des modèles peptidiques, reproduisant parfaitement la structure de doigts de zinc courants. / Widely spread in the living world, zinc finger proteins constitute a large superfamily, with a zinc site of general formula [ZnII(Cys)4-X(His)X] (x=0, 1 or 2) as a common feature. Whereas the majority of such sites plays a purely structural role, a few of them exhibit a reactive function (e.g. oxidative stress detection). Indeed, zinc finger sites of Hsp33 and RsrA have been shown to act as redox switches[1,2]: transmitting the information “oxidative stress” as a structural signal, by means of oxidation/reduction of its ZnII-coordinating cysteines. However, the precise mechanism of the oxidation step remains poorly understood.Given the occurrence of zinc finger proteins and their key roles, it is of high biological interest to identify factors controlling their reactivity and to understand why some ROS are able to oxidize them in vivo, on the contrary to H2O2. In this project, we decided to focus on two major ROS: hypochlorous acid (HOCl), a key player of the immune response, and singlet oxygen (1O2), produced in significant amount by photosynthetic organisms. By use of peptide model complexes, reproducing perfectly the structure of some archetypal zinc fingers, we investigated the reactivity of zinc fingers toward those ROS.

La thèse propose un concept de microbancs optiques reconfigurables (MOEMS 3D hybrides) à base d'éléments microfabriqués et assemblés à l'aide d'une station robotique : ces nouveaux bancs optiques combinent les avantages du micro-assemblage robotique et des techniques de microfabrication sur silicium. Le positionnement fin des supports optiques sur un substrat s'effectue par une tâche de guidage. La réalisation d'une telle tâche à l'échelle micrométrique est une contribution majeure de la thèse. Elle a nécessité plusieurs avancées. L'absence de modèles fiables et de mesures disponibles pour des contacts plan/plan, un type de contact très fréquent en micro-assemblage, nous a conduit au développement d'un banc de mesure robotisé pour évaluer la force de pull-off. Ensuite, un système robotique équipé de préhenseur à deux doigts de serrage instrumentés a été mis en oeuvre pour mesurer simultanément la force de serrage et la force de contact latéral qui agit sur le micro-objet manipulé durant le guidage. Un modèle de l'évolution de la force de serrage lors de l'apparition de la force de contact latéral est présenté et confronté à une modélisation par éléments finis ainsi qu'à des résultats expérimentaux. Enfin, une stratégie de guidage est établie en prenant en compte la stabilité de la saisie et les spécificités du micromonde. Une commande hybride force/position est choisie pour automatiser le guidage par deux doigts instrumentés (GDDI). Elle a été mise en oeuvre avec succès sur un système robotique.

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

Cette thèse présente la conception et la commande d’une main robotique légère et peu onéreuse pour un robot compagnon humanoïde. La main est conçue pour exprimer des émotions à travers des gestes et pour saisir de petits objets légers. Sa géométrie est définie à l’aide de données anthropométriques. Sa cinématique est simplifiée par rapport à la main humaine pour réduire le nombre d’actionneurs tout en respectant ses exigences fonctionnelles. La main préserve son anthropomorphisme grâce aux nombres et au placement de la base des doigts et à une bonne opposabilité du pouce. La mécatronique de la main repose sur un compromis entre des phalanges couplés, qui permettent de bien connaître la posture des doigts pendant les gestes, et des phalanges capable de s’adapter à la forme des objets pendant la saisie, réunis en une conception hybride unique. Ce compromis est rendu possible grâce à deux systèmes d’actionnement distincts placés en parallèle. Leur coexistence est garantie par une transmission compliante basée sur des barres en élastomère. La solution proposée réduit significativement le poids et la taille de la main en utilisant sept actionneurs de faible puissance pour les gestes et un seul moteur puissant pour la saisie. Le système est conçue pour être embarqué sur Romeo, un robot humanoïde de1.4 [m] produit par Aldebaran. Les systèmes d’actionnements sont dimensionnés pour ouvrir et fermer les doigts en moins de 1 [s] et pour saisir une canette pleine de soda. La main est réalisée et contrôlée pour garantir une interaction sûre avec l’homme mais aussi pour protéger l’intégrité de la mécanique. Un prototype (ALPHA) est réalisé pour valider la conception et ses capacités fonctionnelles. / This thesis presents the design and control of a low-cost and lightweight robotic hand for a social humanoid robot. The hand is designed to perform expressive hand gestures and to grasp small and light objects. Its geometry follows anthropometric data. Its kinematics simplifies the human hand structure to reduce the number of actuators while ensuring functional requirements. The hand preserves anthropomorphism by properly placing five fingers on the palm and by ensuring an equilibrated thumb opposability. Its mechanical system results from the compromise between fully-coupled phalanges and self-adaptable fingers in a unique hybrid design. This answers the need for known finger postures while gesturing and for finger adaptation to different object shapes while grasping. The design is based on two distinct actuation systems embodied in parallel within the palm and the fingers. Their coexistence is ensured by a compliant transmission based on elastomer bars. The proposed solution significantly reduces the weightand the size of the hand by using seven low-power actuators for gesturing and a single high-power motor for grasping. The overall system is conceived to be embedded on Romeo, a humanoid robot 1.4 [m] tall produced by Aldebaran. Actuation systems are dimensioned to open and close the fingers in less than1 [s] and to grasp a full soda can. The hand is realized and controlled to ensure safe human-robot interaction and to preserve mechanical integrity. A prototype(ALPHA) is realized to validate the design feasibility and its functional capabilities.

La dextérité manuelle est au centre de notre interaction physique avec le monde. La sophistication des mouvements des doigts chez l’homme nécessite le contrôle de plusieurs composants clés comme la force, l’indépendance, le timing et le séquençage des mouvements des doigts. La dextérité est souvent affectée dans de nombreuses pathologies impactant l’indépendance et la vie quotidienne des patients. Le but global de cette thèse est d’améliorer la rééducation de la dextérité chez ces patients par une meilleure mesure et compréhension de la dextérité et de ses composants. Nous avons développé le Finger Force Manipulandum (FFM), un outil permettant de quantifier les principaux composants de la dextérité chez des sujets sains et des patients. Afin de valider cet appareil, nous avons testé la faisabilité de son utilisation chez des patients souffrant d’un important déficit de dextérité après un accident vasculaire cérébral. Le FFM permet, chez ces patients (N= 10 vs N= 10 sujets sains), de quantifier les différents composants de la dextérité et d’identifier des déficits dans chacun d’entre eux (exemple : les patients font trois fois plus d’erreur que les témoins pour le contrôle de force ; P=0,0002). Les mesures sont plus sensibles que certains tests cliniques comme l’ARAT : elles permettent de détecter des déficits de la dextérité même chez des patients atteignant le score maximum de l’ARAT. Le FFM permet également de créer un profil de dextérité affectée chez chaque patient permettant ainsi de détecter quel composant est significativement affecté et permet aussi de suivre la récupération. Dans une maladie affectant légèrement la dextérité, comme la schizophrénie, lorsque l’on compare les scores FFM des patients stabilisés (N= 35) avec ceux des témoins (N= 20) on constate que les patients ont une performance diminuée de façon significative dans chacun des quatre composants de la dextérité. Certaines des mesures du FFM corrèlent avec des échelles cliniques comme la PANSS (R=0,53, P=0,0019) mais aussi avec des échelles neuropsychologiques. Ces mesures FFM sont également assez sensibles pour détecter une évolution au cours du temps : certains composants restent stables après une remédiation cognitive alors que d’autres s’améliorent. En conclusion, le FFM est un nouvel outil qui permet de quantifier les différents composants de la dextérité. Il est utilisable même chez des patients avec un important déficit manuel et permet d’identifier des profils individuels de dextérité affectée. Il est également assez sensible pour détecter de faibles diminutions de performances motrices comme celles retrouvées chez des patients schizophrènes et pourrait permettre d’identifier certains marqueurs moteurs ayant trait au background neuro-développemental des patients schizophrènes (détection précoce) et à l’évolution de la maladie. / Manual dexterity is essential for our physical interaction with the world. The high degree of dexterity in humans requires sophisticated control of several key components such as the control of force, of independence, timing and sequencing of finger movements. Manual dexterity is affected in various pathologies, impacting activities of daily living and leading to loss of independence. The main purpose of this thesis is to improve rehabilitation of dexterity in these patients by a better behavioral quantification and a clearer understanding of manual dexterity and its components of control. We developed the Finger Force Manipulandum (FFM), a new tool allowing for the quantification of the main components of the dexterity in healthy subjects and in patients. To validate this device, we tested the feasibility of its use with stroke patients suffering from moderate-to-severe deficits of dexterity. In these patients, the FFM allowed for quantification of four components of dexterity and for identification of deficits in each of them (example: patients (N=10) made three times more error than controls (N=10) in force control; P=0.0002). These measures (components) are more sensitive than clinical tests, such as the ARAT: patients reaching the maximum ARAT score still showed deficits of dexterity with the FFM. Based on the four FFM scores, individual profiles of affected dexterity were calculated, highlighting the individual deficit of each patient. This allowed for quantitative longitudinal follow up during recovery. In a disease affecting dexterity mildly, such as schizophrenia, the FFM scores of stabilized patients (N = 35) indicated a significantly lower performance compared to control subjects (N = 20) in each of the four dexterity components. Some of the FFM measures correlated with clinical scales, such as the PANSS (R=0.53, P=0.0019), and also with some neuropsychological scales. These FFM measures also provide indicators for the evolution of dexterity over time: certain components remained stable after cognitive remediation, while others improved. In conclusion, the FFM is a new tool, which allows for quantification of manual dexterity (by measuring various underlying components). It is suitable for patients with moderate-to-sever manual deficits and allows for identification of individual profiles of affected dexterity. It also detects minor manual deficits in schizophrenic patients, and may allow for identification of potential behavioral markers related to the neurodevelopmental background of schizophrenic patients (early detection) and to the evolution of the disease.

The observations made in brain-lesioned patients and the result of functional brain imaging studies converge to the hypothesis that the posterior parietal cortex (PPC) is involved in calculation and number processing. However, if numerical disorders generally result from a left parietal lesion, the results of some brain imaging studies suggest that the right PPC could also play a role in number magnitude processing. In order to clarify this question, we used transcranial magnetic stimulation to induce a virtual lesion of the left or right PPC in healthy subjects while they performed number comparison. Our results show that the integrity of the left PPC is a necessary condition for the precise discrimination required during close number comparison; whereas the comparison of far numbers can be performed by either hemisphere as suggested by the fact that this task is affected only by the simultaneous virtual lesion of both hemispheres. In order to better identify which processes underlie the numerical competence of the PPC, we then studied the possible interactions between number processing and visuo-motor functions. Indeed, a meta-analysis performed on functional imaging data revealed that number processing depends on parietal regions, but also on certain premotor areas, which are very close to those involved in the control of finger movements. In a first series of experiments, we thus observed an excitability increase in motor circuits during the enumeration of dots presented on a computer screen. Given that the counting task was performed with both hands at rest, this increase was interpreted as reflecting the mental simulation of pointing movements or sequential finger rising as counting goes on. In a second series of experiments, we showed that information related to number magnitude could interfere with the aperture of the finger grip required to grasp an object. These results suggest that the conformation of the hand to object size shares, with the representation of numbers, common processes for magnitude estimate. In conclusion, our thesis supports the hypothesis that our numerical capacities rely, at least partially, on visuo-motor functions involving the PPC; this could explain why the numerical capacities of the left hemisphere, which is dominant for motor activities, are more precise. / Les observations réalisées chez les patients cérébrolésés ainsi que le résultat des études d'imagerie cérébrale fonctionnelle convergent vers l'hypothèse selon laquelle le cortex pariétal postérieur (CPP) est impliqué dans le traitement des nombres et le calcul. Cependant, si les troubles du calcul résultent le plus souvent d'une lésion pariétale gauche, les résultats de certaines études d'imagerie fonctionnelle suggèrent que le CPP droit pourrait également jouer un rôle dans le traitement de la magnitude des nombres. Afin de clarifier cette question, nous avons utilisé la stimulation magnétique transcrânienne pour induire une lésion virtuelle du CPP gauche ou droit chez des sujets sains réalisant une tâche de comparaison de nombres. Nos résultats montrent que l'intégrité du CPP gauche est une condition nécessaire à la discrimination précise requise lors de la comparaison de nombres proches; la comparaison de nombres éloignés peut, quant à elle, être réalisée par l'un ou l'autre hémisphère comme le suggère le fait que cette tâche n'est affectée que par lésion virtuelle simultanée des deux hémisphères. Afin de mieux appréhender les processus sur lesquels s'appuient les compétences numériques du CPP, nous avons ensuite étudié les interactions possibles entre le traitement des nombres et les fonctions visuo-motrices. En effet, une méta-analyse réalisée sur des données d'imagerie fonctionelle a révélé que le traitement des nombres dépend de régions pariétales, mais également de certaines aires prémotrices, proches de celles impliquées dans le contrôle des mouvements des doigts. Dans une première série d'expériences, nous avons ainsi observé une augmentation de l'excitabilité des circuits moteurs lors du comptage de points présentés sur l'écran d'un ordinateur. Etant donné que la tâche de comptage était réalisée avec les mains au repos, cette augmentation a été interprétée comme le reflet d'une simulation mentale de mouvements de pointage ou d'extension séquentielle des doigts pendant le comptage. Dans une deuxième série d'expériences, nous avons montré que l'information relative à la magnitude des nombres pouvait interférer avec l'ouverture de la pince bidigitale requise pour saisir un objet. Ces résultats suggèrent que la conformation de la main adaptée à la taille des objets partage, avec la représentation des nombres, des processus communs d'estimation de la magnitude. En conclusion, notre travail supporte l'hypothèse selon laquelle nos capacités numériques pourraient, en partie du moins, reposer sur des fonctions visuo-motrices impliquant le CPP ; ceci pourrait expliquer pourquoi les capacités numériques de l'hémisphère gauche, dominant pour les activités motrices, sont plus précises.

The observations made in brain-lesioned patients and the result of functional brain imaging studies converge to the hypothesis that the posterior parietal cortex (PPC) is involved in calculation and number processing. However, if numerical disorders generally result from a left parietal lesion, the results of some brain imaging studies suggest that the right PPC could also play a role in number magnitude processing. In order to clarify this question, we used transcranial magnetic stimulation to induce a virtual lesion of the left or right PPC in healthy subjects while they performed number comparison. Our results show that the integrity of the left PPC is a necessary condition for the precise discrimination required during close number comparison; whereas the comparison of far numbers can be performed by either hemisphere as suggested by the fact that this task is affected only by the simultaneous virtual lesion of both hemispheres. In order to better identify which processes underlie the numerical competence of the PPC, we then studied the possible interactions between number processing and visuo-motor functions. Indeed, a meta-analysis performed on functional imaging data revealed that number processing depends on parietal regions, but also on certain premotor areas, which are very close to those involved in the control of finger movements. In a first series of experiments, we thus observed an excitability increase in motor circuits during the enumeration of dots presented on a computer screen. Given that the counting task was performed with both hands at rest, this increase was interpreted as reflecting the mental simulation of pointing movements or sequential finger rising as counting goes on. In a second series of experiments, we showed that information related to number magnitude could interfere with the aperture of the finger grip required to grasp an object. These results suggest that the conformation of the hand to object size shares, with the representation of numbers, common processes for magnitude estimate. In conclusion, our thesis supports the hypothesis that our numerical capacities rely, at least partially, on visuo-motor functions involving the PPC; this could explain why the numerical capacities of the left hemisphere, which is dominant for motor activities, are more precise. / Les observations réalisées chez les patients cérébrolésés ainsi que le résultat des études d'imagerie cérébrale fonctionnelle convergent vers l'hypothèse selon laquelle le cortex pariétal postérieur (CPP) est impliqué dans le traitement des nombres et le calcul. Cependant, si les troubles du calcul résultent le plus souvent d'une lésion pariétale gauche, les résultats de certaines études d'imagerie fonctionnelle suggèrent que le CPP droit pourrait également jouer un rôle dans le traitement de la magnitude des nombres. Afin de clarifier cette question, nous avons utilisé la stimulation magnétique transcrânienne pour induire une lésion virtuelle du CPP gauche ou droit chez des sujets sains réalisant une tâche de comparaison de nombres. Nos résultats montrent que l'intégrité du CPP gauche est une condition nécessaire à la discrimination précise requise lors de la comparaison de nombres proches; la comparaison de nombres éloignés peut, quant à elle, être réalisée par l'un ou l'autre hémisphère comme le suggère le fait que cette tâche n'est affectée que par lésion virtuelle simultanée des deux hémisphères. Afin de mieux appréhender les processus sur lesquels s'appuient les compétences numériques du CPP, nous avons ensuite étudié les interactions possibles entre le traitement des nombres et les fonctions visuo-motrices. En effet, une méta-analyse réalisée sur des données d'imagerie fonctionelle a révélé que le traitement des nombres dépend de régions pariétales, mais également de certaines aires prémotrices, proches de celles impliquées dans le contrôle des mouvements des doigts. Dans une première série d'expériences, nous avons ainsi observé une augmentation de l'excitabilité des circuits moteurs lors du comptage de points présentés sur l'écran d'un ordinateur. Etant donné que la tâche de comptage était réalisée avec les mains au repos, cette augmentation a été interprétée comme le reflet d'une simulation mentale de mouvements de pointage ou d'extension séquentielle des doigts pendant le comptage. Dans une deuxième série d'expériences, nous avons montré que l'information relative à la magnitude des nombres pouvait interférer avec l'ouverture de la pince bidigitale requise pour saisir un objet. Ces résultats suggèrent que la conformation de la main adaptée à la taille des objets partage, avec la représentation des nombres, des processus communs d'estimation de la magnitude. En conclusion, notre travail supporte l'hypothèse selon laquelle nos capacités numériques pourraient, en partie du moins, reposer sur des fonctions visuo-motrices impliquant le CPP ; ceci pourrait expliquer pourquoi les capacités numériques de l'hémisphère gauche, dominant pour les activités motrices, sont plus précises.

Les complexes d'or(I) tels que l'auranofine et l'aurothiomalate ont été utilisés dans le traitement de la polyarthrite rhumatoïde depuis plusieurs décennies. Plus récemment, de nombreux complexes d'or(I) et d'or(III) ont révélé des activités anti-cancéreuses in vitro importantes. Cependant, du fait de la forte affinité de l'or pour les thiols et les sélénols, ces complexes interagissent dans les cellules avec de nombreuses protéines de façon non spécifique. Ce qui explique les effets secondaires observés chez les patients soumis à des traitements prolongés de chrysothérapie et rend plus difficile la compréhension des mécanismes d'actions de ces complexes. Parmi les cibles thérapeutiques proposées, les protéines à doigts de zinc représentent des cibles très intéressantes. En effet, ces protéines sont très abondantes (environ 8 % du protéome humain) et se retrouvent dans des processus clés de la machinerie cellulaire (régulation de gènes, transcription, apoptose, réparation de l'ADN, résistance au stress oxydant…). Ces protéines possèdent un site Zn(Cys)4-x(His)x (x = 0-2) où le zinc permet d'assurer le bon repliement de la protéine et son bon fonctionnement. Nous nous sommes donc intéressés à déterminer l'interaction de complexes d'or(I) et d'or(III) avec les protéines doigts de zinc à l'aide de modèles peptidiques de ces sites à zinc. Nous avons caractérisé les produits issus de la réaction entre les peptides et l'or et déterminé les cinétiques de déplacement du zinc par l'or. / Gold(I) complexes such as auranofine and aurothiomalate have been used as therapeutic agents for the treatment of rheumatoid arthritis for several decades. More recently, several gold(I) and gold(III) complexes have shown important in vitro anticancer properties. However, because of the high affinity of gold for sulfur and selenium ligands, these complexes interact with lots of proteins in a non-specific manner. This explains some of the side effects observed in patients treated with gold complexes and also why the mechanism of action of these complexes remains misunderstood. Among all the therapeutic target of gold salts that has been proposed, zinc fingers proteins are very interesting targets. Indeed, these proteins are very abundant (ca. 8 % of human proteome) and are involved in key processes of the cell (genes regulation, transcription, apoptose, DNA repair, resistance to oxidant stress…). These proteins contains a Zn(Cys)4-x(His)x (x = 0-2) center where zinc assure the proper fold and function of the protein. We were interested to study the interaction of some gold(I) and gold(III) complexes with zinc finger proteins by using peptidic models these zinc sites. By using different spectroscopic methods, we have characterized the products obtained by reaction between the zinc fingers and the gold salts and determined the kinetics of zinc displacement by gold.

Le contrôle moteur fin et précis des doigts est une habileté importante dans la vie quotidienne pour écrire ou manger par exemple. Ce contrôle moteur est pris en charge par le cortex moteur primaire (M1) qui transmet le signal neuronal à la moelle épinière via la voie corticospinale. Le macaque rhésus est un excellent modèle pour étudier ce système moteur car, comme chez l’humain, il possède cette voie cortico-motoneuronale directe. Bien que les déficits du contrôle moteur de la main suite à des inactivations de M1 aient été étudiés sur des modèles de singes, peu d’études ont décrit les changements musculaires sous-tendant ces déficits. Le but de cette étude était d’évaluer les effets d’une inactivation partielle de M1 sur le comportement et l’activation du patron musculaire du membre supérieur chez le macaque rhésus. Pour ce faire, nous avons effectué des injections intra-corticales de Muscimol, un agoniste du GABA, pour inactiver temporairement l’aire de représentation de la main de M1. Des singes ont été entrainés à réaliser une tâche d’atteinte et de préhension qui requière l’utilisation du pouce et de l’index pour attraper une pastille de nourriture. En parallèle, les activités électromyographiques (EMG) des muscles proximaux et distaux du membre supérieur contralatéral aux sites d’injections ont été enregistrées. L’inactivation partielle de M1 entraine différents déficits moteurs comme une diminution du taux de succès, une perte des mouvements indépendants des doigts, une première flexion de l’index plus lente, et l’apparition de nouvelles stratégies de préhension pour attraper la pastille. Dans le cas de trouble sévère, les singes ont présentés tous ces déficits comportementaux. Ces troubles moteurs étaient sous-tendus par des activités musculaires anormales. En effet, les analyses EMG ont mis en évidence des changements dans les latences et les patrons d’activations musculaires des muscles proximaux et distaux au cours de la phase d’atteinte, d’ajustement et de préhension. Dans le cas de trouble modéré, les patrons d’activations musculaires étaient préservés malgré certain déficits visibles. Cependant, les patrons d’activations musculaires étaient altérés si la tâche demandait une rotation de l’avant-bras et de la main. Ces résultats montrent que les déficits comportementaux et les changements musculaires dépendent de la sévérité des troubles moteurs et/ou de la difficulté de la tâche (i.e. une rotation de l’avant-bras). / Fine digit movements contribute to many different aspects of our daily life and require appropriate muscle coordination. The main pathway through which M1 sends motor commands to spinal motor neurons is via the corticospinal tract. The rhesus macaque, like humans, have this direct corticomotoneuronal pathway of M1, making it a useful model to study this system. Although the effect of M1 inactivation on the control of the hand in term of behavioral changes has been studied in monkeys, little is known of how muscle activation patterns of the upper limb during reaching and grasping in monkeys becomes altered. The goal of this study was to evaluate the effect of a partial inactivation of the primary motor cortex (M1) in rhesus macaques on both behavioral performance and muscle activations. To do so we performed intra-cortical injections of Muscimol, a GABA agonist, to inactivate the hand area of M1. Monkeys performed a reach-to-grasp task that required a precision grip to retrieve a food pellet from a well. Electromyographic (EMG) activity of the proximal and distal muscles of the contralateral upper limb were recorded and quantified relative to the behavioral performance. We found that depending on the severity of the impairment, the Muscimol injection could induce several different movement abnormalities, such as decrease in the success rate, loss of independent finger movements, longer duration of the first flexion of the index finger, and use of alternate types of grasp to retrieve the food pellet. In cases of severe impairment, monkeys displayed all these movement abnormalities concurrently. In addition, we observed that behavioral deficits were associated with muscle discoordination. Indeed, EMG analysis revealed that the latencies and the muscle activation patterns were altered during the reach, hand preshaping and the grasp phases of the movement. These inappropriate EMG activities were visible on both proximal and distal muscles of the upper limb. In cases of mild impairment, monkeys had fewer behavioral deficits, but still showed some changes in the temporal muscle activation patterns. In contrast to the severe cases, the muscle activation patterns were more preserved. Interestingly, in the mild cases, the muscle activation patterns were altered if a rotation of the forearm was required by the task. Thus, we found that behavioral and muscular activation changes were dependent on the severity of the impairment and/or the difficulty of the task (i.e. required a rotation of the forearm).

L'exploitation artisanale de l'or peut libérer des éléments métalliques dans l'environnement, ce qui peut entraîner des expositions professionnelles et environnementales. Cette étude pilote visait à évaluer l'exposition aux métaux et métalloïdes chez les travailleurs d'une mine d'or artisanale, les habitants d'un village minier et les habitants d'un village non minier au Mali par une biosurveillance multiéléments. Un échantillonnage par convenance de 315 personnes a été réalisé, réparti de manière égale dans chaque localité (105 par site) et stratifié par groupe populationnel (hommes adultes, femmes adultes et personnes âgées de moins de 18 ans). Des échantillons d'ongles d'orteils et d'ongles de doigts ont été prélevés sur chaque participant de ces différents groupes et 21 éléments (argent, aluminium, arsenic, baryum, béryllium, cadmium, cobalt, chrome, cuivre, fer, gallium, lithium, manganèse, nickel, plomb, sélénium, strontium, thallium, uranium, vanadium et zinc) ont été quantifiés dans ces matrices par spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS). Les résultats ont montré que les concentrations de 12 éléments dans les ongles des doigts ou des orteils (en particulier l’arsenic, le cobalt et le cuivre à la fois dans les ongles des doigts et des orteils) étaient plus élevées dans le groupe des travailleurs de la mine par rapport aux groupes des villages miniers et non miniers. Dans le groupe des travailleurs de la mine en particulier, les concentrations d’arsenic dans les ongles des mains et des pieds étaient significativement plus élevées chez les hommes. Les concentrations d’arsenic dans les deux matrices étaient également significativement plus élevées chez les fumeurs par rapport aux non-fumeurs. Les concentrations de nickel, strontium et zinc dans les ongles des doigts et des orteils étaient statistiquement plus élevés chez les femmes que chez les hommes. La plupart des métaux présentaient également une forte corrélation positive dans l’ensemble. Au vu des résultats, il serait pertinent d'étendre cette étude en incluant une évaluation de l'exposition par biosurveillance humaine avec d'autres matrices biologiques telles que le sang et l'urine, couplée à des évaluations environnementales pour mieux identifier d'autres sources potentielles d'exposition tout en tenant compte des facteurs de confusion potentiels et pour comparer les résultats obtenus aux normes internationales. Mots-clés : Exploitation minière artisanale et à petite échelle de l'or, biosurveillance humaine, ongles des orteils, ongles des doigts. / Artisanal gold mining can release metallic elements in the environment that can result in occupational and environmental exposures. This pilot study aimed to assess exposure to metals and metalloids in artisanal gold mine workers, inhabitants of a mining village and inhabitants of a non-mining village in Mali by multi-element biomonitoring. A convenience sampling of 315 individuals was performed equally distributed in each location group (105 per location) and stratified by populational group (adult males, adult females, and people <18 years). Toenail and fingernail samples were collected from each participant of these different groups and twenty-one elements (silver, aluminum, arsenic, barium, beryllium, cadmium, cobalt, chromium, copper, iron, gallium, lithium, manganese, nickel, lead, selenium, strontium, thallium, uranium, vanadium, and zinc) were quantified in those matrices by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The results showed that concentrations of 12 elements in fingernails and/or toenails (in particular arsenic, cobalt, and copper both in toenails and fingernails) were higher in the mine worker group compared to the mining and non-mining village groups. In the mine worker group specifically, arsenic concentrations in both fingernails and toenails were significantly higher in males. Arsenic concentrations in both matrices were also significantly higher in smokers compared to non-smokers. Nickel, strontium and zinc concentrations in both fingernails and toenails were statistically higher in females than in males. Most metals also had a strong positive correlation overall. In view of the results, it would be relevant to extend this study by including a human biomonitoring exposure assessment with other biological matrices, such as blood and urine, coupled with environmental assessments to better identify other potential sources of exposure while accounting for potential confounders and to compare the results obtained to international standards. Keywords: Artisanal and small-scale gold mining, human biomonitoring, toenails, fingernails