Dans un environnement imprévisible, l'homme n'est pas toujours capable d'adapter son comportement à une situation donnée et commet alors des erreurs. Dans environ 95% des cas, ces erreurs sont commises consciemment. Cependant, le traitement de l'erreur par le cerveau ne s'opère pas de façon binaire. En effet, l'enregistrement de l'activité électromyographique (EMG) des muscles effecteurs des réponses, révèle, dans environ 15% des essais, une amorce de réponse incorrecte, une ébauche d'erreur. Dans ces essais, les sujets ont été capables de détecter, d'inhiber et de corriger leurs ébauches d'erreurs avant de produire la réponse correcte. Ces processus nécessitent-ils l'intervention de la conscience ? Quels en sont les marqueurs ?Nous montrons dans une première étude que les sujets sont capables d'une détection consciente de leurs ébauches d'erreurs dans un faible nombre de cas seulement (environ 30%). Nous mettons en évidence deux prédicteurs d'une telle détection : la taille de la bouffée EMG associée à l'ébauche d'erreur ainsi que le temps mis par les sujets, depuis le début de cette bouffée, pour la corriger et fournir la réponse correcte. Dans une deuxième étude, nous montrons qu'un indice électroencéphalographique (EEG), la Négativité d'erreur (Ne), pourrait servir de stimulus interne pour le cerveau, à la détection consciente des ébauches d'erreurs et des erreurs. Leur accès conscient interviendrait plus tardivement dans les ébauches d'erreurs que dans les erreurs, mais serait reflété dans les deux cas par des activités EEG similaires, la Positivité d'erreur (Pe). Ainsi, la correction des ébauches d'erreurs interfère avec leur accès conscient en le ralentissant. / In an unpredictable environment, man is not always able to adapt its behavior to a given situation and then makes mistakes. In about 95% of cases, these mistakes are made consciously. However, error processing in the brain does not occur in binary mode . Indeed, the recording of the electromyographic (EMG) activity of muscles involved in responses, reveals that, in about 15 % of the trials, there is a subthreshold incorrect EMG activity, called partial error, that precede the correct one. In these trials, the subjects were able to detect, inhibit their partial errors and correct them to produce the correct response.Does these processes require intervention of consciousness? What are the related markers ?We show in a first study that subjects are capable of conscious detection of their partial errors in a small number of cases (about 30 %).We highlight two predictors of such detection : the size of the EMG burst associated with the partial error and the time taken by the subjects, since EMG onset , to correct and to provide the correct response.In a second study , we show that an electroencephalographic (EEG) index, the error negativity (Ne) , could serve as an internal stimulus to the brain, for conscious detection of errors and partial errors. Their conscious access would occur later in partial errors than errors but would be reflected in both cases by similar a similar EEG activity, the error positivity (Pe). Thus, correction of partial errors interfere with their conscious access by slowing it.

Les travaux de cette thèse s’inscrivent à la frontière des neurosciences et de la physiologie musculaire. Trois études se sont articulées de la préparation et l’exécution motrice. La première étude (A) a relié l'activité cérébrale à l'activité musculaire lors de la préparation motrice. Les résultats ont montré que des régions, telles que le cortex moteur primaire et l’aire motrice supplémentaire sont impliquées dans l'activité du muscle fléchisseur (FDS) alors que d’autres régions, telles que les ganglions de la base, les aires fronto-pariétales et le cervelet, sont impliquées dans l'activité du muscle extenseur (EDC). L’étude (B) a exploré le rôle du réseau cérébro-cérébelleux et du réseau striatal lors de l’exécution d’une tâche cognitive et motivationnelle. Les données ont révélé que la partie antérieure du lobule VI droit était activée par l'exécution motrice tandis que sa partie postérieure était spécifiquement activée par les encouragements verbaux. Les mesures de l’interaction psychophysiologique ont permis de faire immerger une boucle de connectivité fermée et formée par le cortex cérébral, le cervelet et les noyaux rouges. La troisième étude (C) concerne l’effet de la consigne réalisée lors de l’exécution motrice sur les paramètres neuromusculaires de FDS et EDC. Les résultats ont montré que la Force Maximale Volontaire, la Pente Maximale de Montée de Force et l’éléctromyographie associée étaient plus élevées (p < 0.05) avec la consigne accompagnée d’encouragement verbal. / The present work fits on the border of neurosciences and muscular physiology. Three studies explored the brain and muscle activities following motor preparation and execution. The first study (A) linked brain and muscle activity during motor preparation. The results revealed that regions (e.g primary motor cortex and supplementary motor area) are involved in the activity of the flexor muscle (FDS) while other regions (e.g basal ganglia, fronto-parietal areas and cerebellum) are involved in the activity of the extensor muscle (EDC). The study (B) explored the role of cerebro-cerebellar and striatal networks during the execution period of cognitive and motivational task. The data showed that the anterior part of the right lobule VI was activated by the motor task, while its posterior part was specifically activated by verbal encouragement. Measurements of psychophysiological interaction revealed a closed connectivity loop formed by the cerebral cortex, the cerebellum and the red nuclei. The third study (C) concerned the effect of instruction on neuromuscular parameters of FDS and EDC muscles during motor execution. The results showed that the Maximum Voluntary Force, the Maximum Rate of Force Development and the associated electromyographic signal are the highest (p < 0.05) with cognitive, motivational and verbal encouragement condition.

La lecture de phrases évoquant un contexte émotionnel engendre un modèle mental de situation émotionnel. Le but de cette thèse était d’étudier les conséquences électrophysiologiques et comportementales de la détection d’une expression faciale émotionnelle ne correspondant pas à l’attente créée par un modèle de situation émotionnel. Nous avons également étudié la manière dont l’empathie autoévaluée (à l’aide du questionnaire EQ ; Baron-Cohen et Wheelwright, 2004) pouvait affecter la manière dont cette incongruité pragmatique émotionnelle était traitée. Les résultats comportementaux ont montré, chez 32 participants, que l’incongruité pragmatique émotionnelle est plus difficile à détecter que la congruité pragmatique émotionnelle (plus d’erreurs de reconnaissance et des temps de réponses allongés). L’allongement des temps de réponses en condition incongrue était d’autant plus grand que les habiletés sociales (mesurées à l’aide du questionnaire EQ) des participants étaient faibles. Les potentiels évoqués neuroélectriques affectés par l’incongruité pragmatique émotionnelle étaient la N400, la LPN et, de manière marginale, la P300. L’activité neuroélectrique évoquée dans la fenêtre temporelle de la N400 n’était pas affectée de la même manière par l’incongruité émotionnelle, selon le score à la sous-échelle EQ d’empathie cognitive des participants. Enfin, nous avons testé si les patients schizophrènes pouvaient valider les prérequis nécessaires au traitement de l’incongruité pragmatique émotionnelle (effectuer une simulation émotionnelle et catégoriser une expression faciale émotionnelle). D’après nos résultats, ces prérequis peuvent être remplis, même s’ils semblent affectés par la pathologie, en particulier en ce qui concerne la catégorisation des visages neutres. En conclusion, cette thèse a permis de mieux comprendre les mécanismes de la détection de l’incongruité émotionnelle et de mettre en valeur son importance sociale. / Reading sentences setting up an emotional context generates a mental model of the emotional situation. The aim of this thesis was to study the electrophysiological and behavioral consequences of the detection of an emotional facial expression that does not match the expectancy created by an emotional situation model. We have also studied how self-reported empathy (measured with the EQ, Baron-Cohen and Wheelwright, 2004) could affect the way this pragmatic emotional incongruence was processed. Behavioral results among 32 participants evidenced that pragmatic emotional incongruence was harder to detect that pragmatic emotional congruence (more recognition errors, longer response times). Response times increased with decrease in the social skills (subscale score at the EQ questionnaire). The neuroelectrical event-related potentials affected by pragmatic emotional incongruence were the N400, the LPN and, marginally, the P300. The neuroelectrical evoked activity in the N400 time window was modulated by participants’ score at the cognitive empathy EQ scale. Finally, we checked if schizophrenic patients could validate prerequisites needed in order to process pragmatic emotional incongruence (perform an emotional simulation and categorize an emotional facial expression). According to our results, these prerequisites could be filled, even if they appear to be affected by the pathology, in particular as regards the categorization of neutral faces. To conclude, this thesis improved our current understanding of the underlying mechanisms of emotional incongruence detection and underlies its social importance.

Les prothèses myoélectriques modernes peuvent être dotées de plusieurs degrés de liberté ce qui nécessite plusieurs signaux musculaires pour en exploiter pleinement les capacités. Pour obtenir plus de signaux, il nous a semblé prometteur d'expérimenter si les 6 compartiments du biceps brachial pouvaient être mis sous tension de façon volontaire et obtenir ainsi 6 signaux de contrôle au lieu d'un seul comme actuellement. Des expériences ont donc été réalisées avec 10 sujets normaux. Des matrices d'électrodes ont été placées en surface au-dessus du chef court et long du biceps pour recueillir les signaux électromyographiques (EMG) générés par le muscle lors de contractions effectuées alors que les sujets étaient soit assis, le coude droit fléchi ~ 100 ° ou debout avec le bras droit tendu à l'horizontale dans le plan coronal (sur le côté). Dans ces deux positions, la main était soit en supination, soit en position neutre, soit en pronation. L'amplitude des signaux captés au-dessus du chef court du muscle a été comparée à ceux obtenus à partir du chef long. Pour visualiser la forme du biceps sous les électrodes l'imagerie ultrasonore a été utilisée. En fonction de la tâche à accomplir, l'activité EMG a était plus importante soit dans un chef ou dans l'autre. Le fait de pouvoir activer préférentiellement l'un des 2 chefs du biceps, même si ce n'est pas encore de façon complètement indépendante, suggère que l'utilisation sélective des compartiments pourrait être une avenue possible pour faciliter le contrôle des prothèses myoélectriques du membre supérieur. / The latest myoelectric prostheses have several degrees of freedom and therefore require a large number of myoelectric signals to fully exploit their capabilities. Muscle compartments, which are intra-muscular subdivisions innervated by an individual muscle nerve branch, can be exploited to provide additional independent muscle control sites to operate such prostheses. This research presents a work to investigate the activation of the 6 biceps brachii compartments in healthy subjects to see if they have the ability to activate those compartments voluntarily. Therefore, electromyographic (EMG) signals were recorded from an array of seven and ten pairs of equally spaced surface electrodes positioned across the short and long head of the biceps of ten healthy subjects. The EMG signals are collected in two positions: 1) with the subject seated, right elbow flexed ~100°, and 2) with the subject standing with the right arm extended horizontally in the coronal plane (90°shoulder abduction). In both positions, the hand is either fully supinated, neutral, or fully pronated. The average root mean square value of the EMG signals obtained from the pairs of electrodes positioned over the short head are compared with the average obtained for the other pairs placed over the biceps long head. Ultrasound imaging also used to visualize the long and short heads of the biceps in flexed and extended arm while the hand was in different postures. Depending on the task to be accomplished, activity was larger in one head or in the other. Being able to activate either head of the biceps, while not yet completely independently, suggests that the selective use of compartments could be a possible avenue for controlling upper limb myoelectric prostheses.

L'évaluation des tensions musculaires chez l'Homme dans les sciences du mouvement et les études posturales présente un grand intérêt pour le sport, la santé ou encore l'ergonomie. La biomécanique s'intéresse tout particulièrement à ces problèmes utilise la cinématique inverse pour recalculer, à partir de mesures physiques externes, les tensions musculaires internes. Le verrou scientifique principal de cette technique est la redondance musculaire, propre au vivant. En effet les actionneurs (muscles) sont plus nombreux que les degrés de liberté à contrôler. Les problèmes de cinématique inverse sont sous-déterminés, ils présentent plus d'inconnues que d'équations, et nécessitent l'usage de procédures d'optimisation. Dans ce contexte l'usage de l'électromyographie (EMG), signal électro-physiologique mesurable à la surface de la peau et témoin de l'activité musculaire, peut donner une idée de l'activité des muscles sous-jacents. La connaissance de l'activité des muscles permettrait d'introduire de l'information supplémentaire dans cette méthodologie inverse afin d'améliorer l'estimation des tensions musculaires réelles au cours de mouvements ou dans une posture donnée. De plus certaines applications ne permettent pas ou peu l'enregistrement de forces ou positions articulaires externes qui nécessitent un appareillage conséquent et rendent difficile l'étude de situations de la vie courante. L'électromyographie est dans un tel contexte une mesure non-invasive et peu encombrante, facilement réalisable. Elle a cependant elle aussi ses propres verrous scientifiques. L'EMG de surface sur de petits muscles très rapprochés comme les nombreux muscles des avant-bras peut être sujette à ce qui est communément appelé « cross-talk » ; la contamination croisée des voies. Ce cross-talk est le résultat de la propagation des signaux musculaires sur plusieurs voies simultanément, si bien qu'il est compliqué d'associer l'activité d'un muscle à une unique voie EMG. Le traitement numérique du signal dispose d'outils permettant, dans certaines conditions, de retrouver des sources inconnues mélangées sur plusieurs capteurs. Ainsi la séparation de sources peut être utilisée sur des signaux EMG afin de retrouver de meilleures estimations des signaux sources reflétant plus fidèlement l'activité de muscles sans l'effet du cross-talk. Ce travail de thèse montre dans un premier temps l'intérêt de l'EMG dans l'étude de l'utilisation d'un prototype d'interface homme-machine novateur. L'EMG permet en particulier de mettre en évidence la présence forte de cocontraction musculaire permettant de stabiliser les articulations pour permettre un contrôle précis du dispositif. En outre des perspectives d'analyse plus fines seraient envisageables en utilisant des techniques de séparation de sources performantes en électromyographie. Dans un second temps l'accent est mis sur l'étude des conditions expérimentales précises permettant l'utilisation des techniques de séparation de sources en contexte linéaire instantané en électromyographie de surface. L'hypothèse d'instantanéité du mélange des sources en particulier est étudiée et sa validité est vérifiée sur des signaux réels. Enfin une solution d'amélioration de la robustesse de la séparation de sources à l'hypothèse de l'instantanéité est proposée. Celle-ci repose sur la factorisation en matrices non-négatives (NMF) des enveloppes des signaux EMG. / Evaluation of muscle tensions in movement and gait sciences is of great interest in the fields of sports, health or ergonomics. Biomechanics in particular has been looking forward to solving these problems and developed the use of inverse kinematics to compute internal muscle tensions from external physical measures. Muscular redundancy remains however a complex issue, there are more muscles than degrees of freedom and thus more unknown variables which makes inverse kinematics an under-determined problem needing optimization techniques to be solved. In this context using electromyography (EMG), an electro-physiological signal that can be measured on the skin surface, gives an idea of underlying muscle activities. Knowing muscle activities could be additional information to feed the optimization procedures with and could help improving accuracy of estimated muscle tensions during real gestures or gait situation. There are even situations in which measuring external physical variables like forces, positions or accelerations is not feasible because it might require equipment incompatible with the object of the study. It is often the case in ergonomics when equipping the object of the study with sensors is either too expensive or physically too cumbersome. In such cases EMG can become very handy as a non-invasive measure that does not require the environment to be equipped with other sensors. EMG however has its own limits, surface EMG on small and closely located muscles like muscles of the forearm can be subject to “cross-talk”. Cross-talk is the cross contamination of several sensors it is the result of signal propagation of more than one muscle on one sensor. In presence of cross-talk it is not possible to associate an EMG sensor with a given muscle. There are signal processing techniques dealing with this kind of problem. Source separation techniques allow estimation of unknown sources from several sensors recording mixtures of these sources. Applying source separation techniques on EMG can provide EMG source estimations reflecting individual muscle activities without the effect of cross-talk. First the benefits of using surface EMG during an ergonomics study of an innovative human-computer interface are shown. EMG pointed out a relatively high level of muscle co-contraction that can be explained by the need to stabilize the joints for a more accurate control of the device. It seems legitimate to think that using source separation techniques would provide signals that better represent single muscle activities and these would improve the quality of this study. Then the precise experimental conditions for linear instantaneous source separation techniques to work are studied. Validity of the instantaneity hypothesis in particular is tested on real surface EMG signals and its strong dependency on relative sensor locations is shown. Finally a method to improve robustness of linear instantaneous source separation versus instantaneity hypothesis is proposed. This method relies on non-negative matrix factorization of EMG signal envelopes.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The detection and classification of EMG motor unit action potentials (MUAP) is an important tool in the study of the neuromuscular system, allowing for a number os applications, such as the diagnoses of motor disorders. However, although there are several methods described in the literature to perform such actions, the majority relies on complex algorithms and specific instrumentation. Depending on the system, the computational cost or the detection mechanism, sometimes involving electrode arrays, may limit its use in clinical applications, biofeedback or embedded systems for controlling artificial prostheses. Another important issue is the detection and classification of firing MUAPs in signals with low signal to noise ratio (SNR). A method capable of operating with low SNR is paramount for applications, such as the use of electromyography in human machine interfaces (HMI), where the positioning and fixation of the electrodes may be performed by a non-trained user, and the signal can be contaminated by high levels of electromagnetic interference. As a solution for such problems, two complementary methods were proposed: the first (MD-FC) is based on the use of banks of matched filters for detection and classification MUAPs in EMG signals, whereas the second (MAD-FC) is proposed as an improvement from the first, aiming situations with a high probability of overlapping firing MUAPs. The proposed methods sought to achieve those goals without an excessive increase in computational cost, treating signals with variable noise levels and considering the overlapping of MUAPs. The results showed that the MD-FC system is able to accurately detect 96% of isolated MUAPs in signals with SNR of 10 dB and up to 10 active motor units. However, the performance is reduced in the presence of high levels of overlapping MUAPs, as expected. The second method (MAD-FC) was designed to improve the detection of overlapping MUAPs. The results showed that the MAD-FC is able to detect and classify firing MUAPs in signals with up 10 active motor units and SNR of 20 dB at rates of success higher than 79.80%, on average. When the SNR is decreased to 10dB the rates of success reach at least 75.19%, on average (even in this case with a high percentage of overlapping). In general, the MAD-FC showed rates of success around 20% better than the MD-FC method. Both methods are quite efficient when using computational resources. They were created in order to process EMG windows of 50 milliseconds in less than 5 milliseconds, when using a standard desktop computer. This feature allows their use in applications requiring MUAPs detection and classification in real time. / A detecção e classificação dos potenciais de ação de unidade motora (PAUMs) de sinais EMG é uma ferramenta importante no estudo do sistema neuromuscular. A partir de informações dessa classificação é possível diagnosticar distúrbios motores. Entretanto, apesar de existirem diversas propostas na literatura para executar tais ações, a grande maioria depende de algoritmos complexos e instrumentação específica. Dependendo do sistema, o custo computacional ou o mecanismo de captação envolvendo, matrizes de eletrodos, pode limitar sua utilização em aplicações clínicas, biofeedback ou em sistemas embarcados para controle de próteses. Outra questão importante consiste na detecção e classificação de disparos em sinais com baixa relação sinal ruído (SNR). Um método capaz de operar em sinais com baixa SNR é interessante em aplicações onde não se pode controlar completamente a coleta do sinal. Como exemplo, podemos citar aplicações da eletromiografia em interfaces homem máquina (IHM), onde o posicionamento dos eletrodos pode ser realizado por um usuário com pouco treinamento e o ambiente pode conter alto nível de interferência eletromagnética, diminuindo a SNR do sinal captado. Como solução para tais problemas, foram propostas duas metodologias complementares: a primeira delas (MD-FC) se baseia no uso de bancos de filtros casados para detecção e classificação de PAUMs em sinais EMG, enquanto a segunda (MAD-FC) é uma proposta de aprimoramento da primeira para situações com altas probabilidades de sobreposição de disparos de MUAPs. As metodologias propostas buscaram atingir aqueles objetivos sem um aumento excessivo no custo computacional, tratando sinais com níveis variados de ruídos e considerando a questão de sobreposição de PAUMs, comuns em sinais EMG. Os resultados demonstraram que o sistema MD-FC é capaz de detectar disparos isolados com precisão de 96% em média para relação sinal ruído de 10 dB com até 10 unidades motoras ativas, porém seu é desempenho diminuído na presença de altos níveis de sobreposição de PAUMS. O segundo MAD-FC que foi elaborado de forma a aprimorar a detecção sobre ondas sobrepostas, e é capaz de detectar e classificar os disparos de sinais com até 10 unidades motoras ativas com taxa de classificação correta maior do que 79,80% em média e com SNR de 20 dB. Para sinais com SNR de 10 dB esse valor é de 75,19% em média. Em geral, o método MAD-FC apresentou performance superior ao MD-FC em cerca de 20%. Os dois métodos são bastante eficientes no uso de recursos computacionais. Eles foram criadas de forma a analisar os sinais EMG em janelas de 50 milissegundos em menos de 5 milissegundos a partir de um computador desktop padrão, o que permite sua utilização em sistemas de detecção e classificação de PAUMs em tempo real. / Doutor em Ciências

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-05-09T15:15:18Z No. of bitstreams: 1 lilianecunhaaranda.pdf: 1248132 bytes, checksum: a0aa518814e1294a6d9eca11f4e4bb1f (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-06-08T15:59:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lilianecunhaaranda.pdf: 1248132 bytes, checksum: a0aa518814e1294a6d9eca11f4e4bb1f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-08T15:59:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lilianecunhaaranda.pdf: 1248132 bytes, checksum: a0aa518814e1294a6d9eca11f4e4bb1f (MD5) Previous issue date: 2015-06-03 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O impacto metabólico no custo energético (CE) dos exercícios resistidos (ER) é pouco conhecido na literatura científica. As diversas possibilidades de organização do treino, utilização de diferentes plataformas instáveis (PI), a atividade eletromiográfica (EMG) e a medida do componente anaeróbio no CE que muitas vezes é desprezada nos estudos sobre ER, podem alterar o valor do CE. O presente estudo teve como objetivos: 1) comparar o efeito agudo dos ER no método de treinamento circuitado (MTC) em plataformas estáveis (PE) e PI sobre o CE, pico do lactato sanguíneo (PLS) e percepção subjetiva do esforço (PSE); 2) comparar a atividade EMG e a força em 15 repetições máximas no supino reto e agachamento livre em PE e PI. A amostra foi composta de 20 homens saudáveis (24,65 ± 3,48 anos, 1,79 ± 0,08 m, 80,61 ± 9,14 Kg e 11,86 ± 3,49 % de gordura). No primeiro estudo propusemos um circuito com sete ER em PE e PI. Encontramos um CE total maior em PI vs. PE (p=0,01), assim como a PSE total (p=0,02), entretanto o PLS foi maior em PE vs. PI (p=0,05). Conclui-se que o uso das PI no MTC é uma excelente alternativa para os indivíduos que buscam uma maior demanda energética nos ER. No segundo estudo verificamos que o valor da carga levantada para o agachamento livre na PE foi significativamente superior em relação a PI (p=0,001), diferença esta não encontrada no supino reto (p=0,231). Em relação à atividade EMG, não foram observadas diferenças significativas no deltoide anterior (p=0,06), peitoral maior (p=0,14), bíceps femoral (p=0,50) e vasto lateral (p=0,76) em ambas as plataformas. As PI produzem uma similar atividade EMG em relação às PE mesmo utilizando uma menor carga. / The metabolic impact on energy cost (EC) of resistance exercise (RE) is little known to date in the scientific literature. The various possibilities for organizing training, using different unstable surfaces (US), electromyographic (EMG) activity and the measurement of the anaerobic component in EC, which is often overlooked in studies on RE, can change the value of EC. This study aimed to: 1) compare the acute effect of RE on the circuit training method (CTM) in stable surfaces (SS) and US on the EC, peak blood lactate (PBL) and perceived exertion (PE); 2) compare the EMG activity and strength in 15 repetition maximum bench press and squat free PE and PI. The sample consisted of 20 healthy men (24.65 ± 3.48 years old, 1.79 ± 0.08 m, 80.61 ± 9.14 kg and 11.86 ± 3.49% fat). In the first study we proposed a circuit with seven RS on a SS and an US. We found a higher total EC on US vs. SS (p = 0.01) and total PE (p = 0.02), but the PBL was higher on the SS vs. the US (p = 0.05). We can conclude that the use of US in the CTM is a great alternative for individuals seeking greater energy demand in the RE. In the second study, it was found that the value of the load lifted in the free squat on the SS was significantly higher than on the US (p = 0.001), a difference not found in the bench press (p = 0.231). Regarding the EMG activity, no significant differences were observed in the anterior deltoid (p = 0.06), pectoralis major (p = 0.14), biceps femoris (p = 0.50) and vastuslateralis (p = 0.76) on both surfaces. The US produces a similar EMG activity in relation to SS even using a lower load.

L'objectif général de ce projet était d'analyser l'activité lors de compétitions de niveau international en rugby à XV et d'explorer l'évolution du niveau d'activité au cours du match pour quantifier la fatigue. Dans une première étude il a été démontré que le niveau d'activité ne variait pas de façon significative au cours du match si l'on quantifiait l'activité des joueurs par l'analyse de la vitesse et du rapport entre la durée d'activité et la durée de la récupération. Par contre, on observe une diminution significative de l'accélération moyenne sur la deuxième mi-temps, cette diminution étant plus particulièrement marquée pour le groupe constitué des troisièmes lignes et des talonneurs. Dans une deuxième étude, nous avons proposé d'étudier la fatigue lors de 12 répétitions d'exercice statique simulant la poussée en mêlée. Les résultats démontrent une diminution significative de la force produite de 11,7 % ce qui est relativement faible si l'on considère le protocole qui consistait à répéter 12 fois 5 s de poussée maximale entrecoupées de périodes de récupération de 15 s. Le faible coût métabolique de la contraction isométrique en comparaison de la contraction concentrique pourrait expliquer la diminution relativement faible de la force produite. L'ensemble de ces résultats suggère que l'enchaînement des séquences de jeu statiques et dynamiques et des périodes de récupération lors d'une compétition internationale permet de maintenir le niveau global d'activité / The overall objective of this project was to analyze the activity at international level competitions in rugby union and to explore the evolution of the level of activity during the match to quantify fatigue. In the first study it was demonstrated that the level of activity did not vary significantly during the match if velocity and the ratio between duration of activity and of recovery periods were analyzed. A significant decrease in the average acceleration in the second half was evidenced; this decrease was particularly marked for the group constituted by back rows and hookers. In a second study, we proposed to study fatigue during static exercise simulating the scrum. The results show a significant decrease in the force produced by 11.7 %, which is relatively low considering that the protocol consisted in 12 time 5 s of maximum effort interspersed with recovery periods of 15 s. The low metabolic cost of isometric contraction compared to concentric contraction could explain the relatively small decrease of the force produced. Taken together, these results suggest that the players’ combinations of action, static or dynamic, and recovery times were optimal for preventing large decrease in physical performance

No description available.

L'hémiparésie est une des déficiences fréquemment observée après un accident vasculaire cérébral (AVC). Elle s’accompagne d’une gestion anormale de la co-contraction musculaire et des déficits de production de force qui contribuent de manière significative à réduire la performance de la marche. Une réorganisation des stratégies musculaires est mise en place pour répondre aux contraintes de stabilité et de propulsion du centre de masse au cours de la marche. Cependant, la littérature reporte très peu de données sur les actions musculaires des membres, parétique et non-parétique, au cours de la marche. De plus, les patterns de co-contraction ont été évalués à partir des seules données EMG chez les patients post-AVC. Par ailleurs, les patients post-AVC présentent une fatigabilité plus importante que les individus sains. Alors que plusieurs facteurs sont impliqués dans la fatigue, le rôle de la co-contraction reste mal connu. L’objectif principal de ce travail était de caractériser les altérations des stratégies musculaires des membres inférieurs chez des patients hémiparétiques post-AVC au cours de la marche et lors de la fatigue induite par des contractions maximales volontaires concentriques isocinétiques. Ce travail introduit l'utilisation novatrice d'une modélisation neuromusculo-squelettique assistée par EMG pour estimer les forces musculaires générées autour des articulations du genou et de la cheville au cours de la marche chez des patients post-AVC. De plus, nous avons montré qu’une quantification de la co-contraction à partir des moments musculaires est préférable par rapport à des mesures EMG. Les résultats ont montré que les forces réduites développées par les fléchisseurs plantaires de la cheville et les extenseurs du genou du côté parétique seraient à l’origine des troubles de la marche hémiparétique. Les forces musculaires élevées produites par les quadriceps et les fléchisseurs du genou du côté nonparétique, ainsi que la force élevée générée par les fléchisseurs du genou du côté parétique, par rapport aux sujets sains, pendant la phase d’appui correspondrait à une réorganisation comportementale, permettant d’augmenter la stabilité et d’ajuster la propulsion du centre de masse. Cette réorganisation des patterns de coordination musculaire se manifeste également par des niveaux élevés de co-contraction (basée sur les moments musculaires) observés du côté parétique et non-parétique au cours de la marche. Il s’agit d’une stratégie d'adaptation permettant d’améliorer la stabilité articulaire. Cependant, la cocontraction plus élevée au cours de la marche peut contribuer à l’augmentation du coût énergétique chez les patients et entraîner une fatigue plus rapide. L’étude de la fatigue neuromusculaire chez les patients post-AVC a mis en évidence une fatigabilité moindre par rapport aux sujets sains en présence d’un niveau plus élevé de co-contraction (basée sur les données EMG). Le déclin de l’activité EMG agoniste lors de contractions concentriques répétées, s’est produit parallèlement à un déclin de l’activité EMG antagoniste diminuant la force d’opposition au mouvement et entraînant une moindre diminution du moment net. Ceci semble être un mécanisme potentiel par lequel la production du moment net est préservée chez les patients post-AVC qui sont intrinsèquement plus faibles. Les résultats de ce travail soulignent l’importance de développer des programmes de rééducation centrés sur le renforcement des fléchisseurs plantaires et des extenseurs du genou et sur la sélectivité du contrôle des mouvements tel que l’entraînement en puissance. / Hemiparesis is one of the most frequent deficits after stroke. It is accompanied by an abnormal muscle co-contraction pattern and an altered force production that significantly contribute to reduced gait performance. These alterations lead to a reorganization of muscle coordination patterns to ensure stability and adjust the propulsion of the center of mass during walking. However, less is known about muscle actions in the paretic and non-paretic lower limbs during walking. In addition, co-contraction patterns were evaluated from only EMG data in post-stroke patients. Furthermore, post-stroke patients manifest higher levels of fatigability than healthy individuals. While several factors are involved in fatigue, the role of co-contraction remains poorly understood. The main objective of this thesis was to characterize the alterations of the muscle strategies of the lower limbs in post-stroke hemiparetic patients during walking and during fatigue induced by isokinetic concentric maximal contractions. This thesis introduces the novel use of an EMG-driven modelling approach to measure muscle forces generated around the knee and ankle joints of the paretic and non-paretic lower limbs during gait in post-stroke patients. In addition, we have shown that quantification of co-contraction from muscle moments is preferable compared to EMG measurements. The results showed that the reduced forces exerted by the plantar-flexors and the knee-extensors on the paretic side, gives a possible explanation for hemiparetic gait abnormalities. Increased forces generated by the knee-flexor and knee-extensor muscles on the non-paretic side, as well as increased force generated by the knee flexors on the paretic side, compared to healthy subjects, during the stance phase would be a behavioral reorganization to better support body weight and properly adjust the forward center of mass. This reorganization of muscle coordination patterns is also reflected by the increased levels of co-contraction (based on muscle moments) observed on the paretic and non-paretic side during walking. This seems to be an adaptive, compensatory strategy to ensure postural stability. However, increased co-contraction during walking can contribute to an increased energy cost in patients and lead to a more rapid fatigue development. The study of neuromuscular fatigue in post-stroke patients showed less fatigability compared to healthy subjects, in the presence of a higher level of co-contraction (based on EMG data). Decreasing agonist EMG during repeated concetric contractions, occurred in parallel with decreasing antagonist EMG, reducing the relative opposing force and resulting in a less decline in net torque. This seems to be a potential mechanism by which net torque output is preserved in post-stroke patients who are inherently weaker. The results of these studies underline the importance of developing rehabilitation programs focused on the strengthening of plantar flexors and knee extensors and on the selectivity of movement control, such as power training.