L’analyse de l’activité électromyographique (EMG) corrélative de l’imagerie motrice (IM) et l’effet de l’entraînement mental sur l’amélioration et le recouvrement de la force musculaire permettent de mieux comprendre les mécanismes nerveux de l’IM et l’importance du contenu de l’image mentale. Une activité EMG subliminale a en effet été enregistrée lors de l’IM, validant l’hypothèse d’une inhibition incomplète de la commande motrice. Elle était modulée selon l’intensité de l’effort mental et le régime de contraction, comme lors d’une contraction physique. Ces données renforcent l’équivalence physiologique entre IM et exécution réelle. Les programmes d’entraînement et de réhabilitation intégrant l’IM s’appuient sur ces données théoriques. L’amélioration de la force musculaire était significativement plus importante suite à un entraînement combinant répétitions physiques et mentales, comparativement à une pratique physique seule, même si l’effet ne concernait que certains groupes musculaires. Ce travail démontre également l’efficacité d’un entraînement par IM, lorsqu’il est associé à des soins de kinésithérapie, après rupture du ligament croisé antérieur ou brûlure de la main. L’IM jouerait un rôle prépondérant dans l’activation des programmes moteurs et faciliterait la récupération fonctionnelle. L’IM peut donc être considérée comme un complément bénéfique aux programmes d’entraînement et de réhabilitation dans le développement et le recouvrement des fonctions motrices / Analyzing the electromyographic (EMG) activity accompanying motor imagery (MI) as well as the imagery‐related effects on strength enhancement contributes to a better understanding of the neural mechanisms of MI. Accordingly, the subliminal EMG activity recorded during MI supports the hypothesis of an incomplete inhibition of the motor command during mental rehearsal. Interestingly, the pattern of EMG response was modulated by the mental effort and the imagined contraction type, in the same way as during physical movement. Furthermore, the data provided evidence that MI contributed both to increase muscle strength, though strength gains were not observed in all muscles. Finally, MI was found to facilitate motor recovery following anterior cruciate ligament tear as well as in burned patients. These results confirm that MI should be considered a reliable and costeffective technique to improve motor recovery and motor performance.

La dystrophie myotonique de type 1 (DM1) est la myopathie la plus courante chez les adultes. Il s'agit d'une maladie multisystémique touchant donc plusieurs systèmes tels que les systèmes nerveux, cardiaque, digestif, endocrinien, et notamment le muscle squelettique, sur lequel les présents travaux se concentrent. En effet, dans le contexte de cette maladie le muscle squelettique est gravement affaibli : les personnes atteintes souffrent d'atrophie musculaire et subissent une perte progressive de la force musculaire maximale. Pour contrer ces déficiences, le renforcement musculaire est une stratégie thérapeutique prometteuse. L'exercice est sécuritaire et efficace pour augmenter la force musculaire en DM1, mais pour l'instant, les mécanismes biologiques sous-jacents demeurent inconnus. L'étude pilote des travaux présentés dans ce mémoire a montré des gains importants de la force musculaire et de la capacité fonctionnelle chez 11 hommes atteints de DM1 qui ont participé à un programme d'entraînement musculaire supervisé de 12 semaines. Dans le cadre de cette maitrise, afin d'identifier les mécanismes sous-jacents impliqués dans ces gains cliniques, des échantillons musculaires collectés chez les participants avant et après l'entraînement ont été étudiés. L'analyse protéomique a démontré que plusieurs fonctions moléculaires et processus biologiques ont été améliorés par le programme d'entraînement. Plus précisément, la modulation du protéome par l'exercice était liée au métabolisme énergétique, à la myogenèse, l'immunité, la contraction musculaire, la signalisation de l'insuline et l'apoptose. Ces résultats suggèrent que l'adaptation musculaire est possible en DM1 aux niveaux cliniques et biologiques. Finalement, l'identification de biomarqueurs musculaires par la protéomique pourrait permettre de jeter les bases de la médecine de précision afin d'améliorer les soins thérapeutiques à venir en DM1. / Myotonic dystrophy type 1 (DM1) is the most common myopathy in adults. It is a multisystemic disease affecting several systems such as the nervous, cardiac, digestive, endocrine systems, and in particular the skeletal muscle, on which my work focuses. Indeed, the skeletal muscle is severely weakened: affected individuals suffer from muscle atrophy and experience a progressive loss of maximum muscle strength. To counter these deficiencies, muscle strengthening is a promising therapeutic strategy. Exercise is safe and effective to increase muscle strength in DM1 but for now, the underlying biological mechanisms remain unknown. The pilot study of the works here presented showed significant gains in muscle strength and functional capacity of 11 men with DM1 who participated in a 12-week supervised strength training program. To identify the underlying mechanisms involved in these clinical gains, muscle samples collected from participants before and after training were studied. Proteomics analysis showed that several molecular functions and biological processes were improved by the training program. Specifically, the modulation of the proteome through exercise was related to energy metabolism, myogenesis, immunity, muscle contraction, insulin signaling, and apoptosis. These results suggest that muscle adaptation is possible in DM1 at the clinical and biological levels. Finally, the identification of muscle biomarkers by proteomics could lay the foundations of precision medicine to improve future therapeutic treatments in DM1.

Ce projet avait pour but de quantifier, chez cinquante jeunes ayant une déficience motrice cérébrale et marcheurs sans aide, 1) les relations entre la force de muscles du membre inférieur (fléchisseurs et abducteurs des hanches, fléchisseurs et extenseurs des genoux, fléchisseurs dorsaux et plantaires de la cheville) et les capacités locomotrices à la marche (test de marche de six minutes) ainsi que les capacités locomotrices plus exigeantes (10 meter Shuttle Run Test, Timed Up and Down Stairs Test) et 2) les relations entre ces capacités locomotrices et la participation dans les déplacements. Les fléchisseurs et abducteurs des hanches ainsi que les fléchisseurs plantaires ont été retenus comme facteurs explicatifs des résultats aux évaluations de capacités locomotrices. Les résultats pour les capacités locomotrices plus exigeantes expliquaient près de la moitié de la variance de la participation dans les déplacements alors que l'évaluation de la marche n'était pas retenue comme facteur explicatif.

Le but de ce travail est de déterminer les liens éventuels existant entre la force et l’équilibre agoniste / antagoniste des muscles rotateurs médiaux et latéraux de l’articulation scapulohumérale, et la stabilité scapulo-humérale. La première partie de ce travail est un rappel d’anatomie fonctionnelle, de physiologie articulaire et de biomécanique de l’articulation scapulo-humérale, ainsi que des aspects pathologiques en rapport avec la problématique de sa stabilité et de son exploration. La deuxième partie propose une analyse critique de la technique d’exploration de la force musculaire par dynamométrie isocinétique, afin de déterminer un protocole d’évaluation fiable et reproductible. Ainsi, nous choisissons d’utiliser la position d’évaluation la plus reproductible et la plus adaptée pour l’évaluation de sujets pathologiques : la position assise avec 45° d’abduction dans le plan de la scapula avec correction de la gravité. La troisième partie a pour objet de rechercher, à partir d’études cliniques originales, les liens existant entre la force musculaire des rotateurs médiaux et latéraux de l’épaule et l’instabilité antérieure chronique post-traumatique d’une part, et les adaptations de cette force avec certaines sollicitations sportives d’autre part. Bien qu’un déficit de la force musculaire des rotateurs médiaux et latéraux soit associé à l’instabilité antérieure chronique, nos études ne rapportent pas d’association entre le déséquilibre agoniste/antagoniste et l’instabilité antérieure chronique. Dans le cadre de la pratique de sports sollicitant les membres supérieurs, les adaptations de la force, avec une augmentation de la force des muscles rotateurs médiaux et latéraux du côté dominant, sont inconstantes, et surtout, nos résultats ne rapportent aucun déséquilibre agoniste/antagoniste induit par la pratique sportive. En conclusion, notre travail de thèse met en évidence des adaptations de la force musculaire sans perturbation de l’équilibre agoniste/antagoniste des rotateurs médiaux et latéraux de l’articulation scapulo-humérale, associées à l’instabilité scapulo-humérale ou induites par la pratique de sports sollicitant cette articulation. Prenant en compte les limites de notre expérimentation, on peut faire l’hypothèse que les adaptations physiologiques induites par la pratique sportive n’interviendraient pas comme un mécanisme de désadaptation, ou un facteur de risque prédisposant, à l’origine des pathologies de l’articulation scapulo-humérale. Ainsi, notre conclusion serait que l’équilibre agoniste / antagoniste aurait un rôle protecteur de la stabilité articulaire ; la survenue d’un déséquilibre musculaire agoniste / antagoniste serait alors secondaire à une lésion anatomique et marquerait le signe de son évolution longue et/ou péjorative / The aim of this work is to determine the possible links between strength and agonist/antagonist balance of the shoulder internal and external rotators muscle, and the glenohumeral stability. The first part of this work is a reminder of functional anatomy, joint physiology and biomechanics of the glenohumeral joint, and pathological aspects related to the problem of its stability and its exploration. The second part propose a critical analysis of technical exploration of muscular strength by isokinetic dynamometer to determine a reliable and reproducible protocol. We choose to use the more reliable and more suitable position for evaluation of pathological subject: the seated position with 45° of shoulder abduction in the scapular plane, with gravity corrected. The third part is aimed to research, from original clinical studies, the relationship between shoulder internal and external rotators muscle strength and balance, and shoulder instability on the one hand, and adaptations of this strength with sports practice on the other hand. Although a deficit in rotators muscle strength is associated with recurrent anterior instability, our work reporte no association between agonist/antagonist imbalance and recurrent anterior instability. In overhead sports and sports seeking the upper limbs, adaptations of strength, with a rotator strength increase on the dominant side, are inconsistent, and most importantly, our results reporte no agonist/antagonist imbalance induced by the sports practice. In conclusion, this work highlights adaptations in strength and balance of the shoulder internal and external rotators muscle associated with the glenohumeral joint instability, or induced by the sports practice. Tacking into account the limits of our experiment, we can hypothesis that any physiological adaptations induced by sport practice would not intervene as a pathophysiological mechanisms of desadaptation, or not be considered a risk factor predisposing, to glenohumeral joint diseases. Thus, our conclusion is that the agonist/antagonist balance would have a protective role of the joint stability; the occurrence of a muscle agonist / antagonist imbalance may be secondary to an anatomical lesion and mark the sign of its long and/or pejorative evolution

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Notre objectif à court terme est d’établir des courbes de référence Française de la densité osseuse (DMO) et de la composition corporelle masculine une fois que nous aurons toutes les données issues de tous les centres. Nous avons donc réalisé deux études préliminaires dans le cadre de ce projet dont les objectifs sont les suivants :A) Etudier les déterminants de la DMO corps entier mais aussi spécifiques de site osseux en lien avec les mesures de composition corporelle, de force musculaire et de l’activité physique chez l’homme jeune B) Cross-calibration in vitro des paramètres de densité osseuse et de composition corporelle mesurés par l’absorptiométrie bi-photonique à rayons X (DXA) afin d’établir les facteurs correctifs à appliquer in vivo dans le cadre de notre projet de courbe de référence chez l’homme jeune.Grâce à la DXA, notre étude a confirmé que la masse maigre était le facteur le plus important associé aux paramètres de la DMO sur tous les sites osseux étudiés et que la masse grasse avait un impact négatif sur la DMO. Aucune association n'a été trouvée entre activité physique et DMO. La force de préhension était significativement mais modérément corrélée avec la DMO. Concernant la cross-calibration, les résultats ont montré que l’oscillation des résultats entre les différents DXA des centres est un sujet de préoccupation pour les études multicentriques et en particulier pour l’évaluation de la composition corporelle. La cross-calibration nous a permis de calculer les facteurs correctifs à appliquer sur les données issues des centres impliqués. Afin de limiter ces variations, il serait souhaitable de mettre au point un fantôme corps entier standard qui serait utilisé pour les études multicentriques. / Our short-term goal is to establish French reference curves of bone mineral density (BMD) and body composition once we have data from all centers. We have therefore carried out two preliminary studies for this project whose objectives are as follows: A) To study the determinants of whole body BMD but also bone site specific in relation to measurements of body composition, muscle strength and physical activity in young men B) Cross-calibration in vitro of bone mineral density and body composition parameters measured by dual energy X-ray absorptiometry (DXA) in order to establish in vivo the correction factors to be used in our baseline project in young men. Using DXA, our study confirmed that lean mass was the most important factor associated with BMD parameters at all bone sites and fat mass had a negative impact on BMD. Grip strength was significantly but moderately correlated with BMD at all sites. No association was found between physical activity and BMD. Regarding cross-calibration, the results showed that the oscillation of the results between the different DXA centers is a problem for multicenter studies and in particular for the evaluation of body composition. Cross-calibration allowed us to calculate the corrective factors to be applied to the data from the centers involved. In order to limit these variations, it would be desirable to develop a standard whole-body phantom that would be used for multicentre studies.

Le complexe articulaire de l'épaule est extrêmement sollicité au cours de la pratique du tennis. Le service, notamment, impose des contraintes mécaniques importantes et requiert des positions articulaires extrêmes plaçant l'épaule dans des situations à risque de blessures. La pratique intensive du tennis conduit à des adaptations musculo-squelettiques et fonctionnelles qui seraient bénéfiques à la performance. Cependant, il est difficile de savoir quand elles deviennent excessives ou déséquilibrées ce qui augmenterait les risques de blessures. Alors que la détection des futurs talents commence dès 5-6 ans, peu d'informations sur les caractéristiques de leur épaule, des facteurs de risque de blessures et de la pathomécanique spécifique sont actuellement disponibles. De telles connaissances seraient utiles pour optimiser leur prise en charge par les entraîneurs. L'objectif de ce travail de thèse était de caractériser l'épaule du jeune joueur de tennis, d'identifier des facteurs de risque de blessures et décrire la pathomécanique de l'épaule en lien avec le service du tennis. Afin de caractériser l'épaule du jeune joueur de tennis, 67 joueurs de tennis asymptomatiques âgés de 7 à 13 ans ont été répartis en trois groupes en fonction de leur âge biologique. En comparant les amplitudes articulaires et les forces des muscles de l'épaule, il a été observé que ces caractéristiques musculo-squelettiques s'adaptaient dès le plus jeune. Par la suite, afin d'identifier des facteurs de risque de blessures à l'épaule, ces mêmes caractéristiques ont été comparées entre 31 joueurs avec antécédent de douleur et 60 joueurs asymptomatiques. Les joueurs avec antécédent de douleur présentaient une plus grande amplitude de rotation de l'articulation glénohumérale ainsi qu'une faiblesse des muscles rotateurs externes de l'articulation glénohumérale et des muscles fixateurs de la scapula. Cependant, il restait difficile de savoir si ces maladaptations étaient la cause ou la conséquence de la blessure à l'épaule. Un suivi longitudinal par les analyses de transitions des profils latents a été réalisé pour apporter un éclairage. Par ailleurs, afin de mieux décrire la pathomécanique de l'épaule en lien avec le service, la cinématique des articulations glénohumérale et scapulothoracique enregistrée lors du service a été comparée entre 13 joueurs sans antécédent de douleur et 15 avec antécédent de douleur. Ces joueurs avec antécédent de douleur modifiaient leur cinématique glénohumérale et scapulothoracique à la fin de la phase d'armer du service afin probablement d'éviter la douleur et de poursuivre leur pratique du tennis. Enfin, l'étude précédente a été complétée par une analyse biomécanique du service avant et après affaiblissement du trapèze inférieur par fatigue avec électrostimulation. La faiblesse des fixateurs de la scapula, décrite chez des joueurs avec antécédent de douleur, conduisait à une cinématique scapulaire inappropriée et une diminution d'activation des muscles antérieurs de l'épaule pouvant mettre en péril les structures anatomiques du complexe articulaire de l'épaule. Ces résultats apportent des informations essentielles pour améliorer la qualité des entraînements et la prévention des blessures à l'épaule chez les jeunes joueurs de tennis. Ils soulignent notamment l'importance d'un travail de renforcement des muscles stabilisateurs de l'épaule (muscles rotateurs de l'articulation glénohumérale et stabilisateurs de la scapula) / The shoulder joint complex is largely involved in the tennis strokes. Particularly, the tennis serve applies high mechanical constraints and requires extreme joint positions making the shoulder vulnerable to injuries. Intensive tennis practice leads to musculoskeletal and functional adaptations that are thought to be beneficial to performance. However, it remains unclear when they become unbalanced or excessive that increases the risk of injury. The prospects are scouted from 5 years old, but little is known on their specific shoulder characteristics, risk factors for injury and pathomechanics. Such knowledge would be useful to optimize their monitoring by coaches. This thesis aimed to characterize the young tennis player's shoulder, identify risk factors for injury and describe the shoulder pathomechanisms related to the tennis serve. To characterize the young tennis player’s shoulder, 67 asymptomatic tennis players aged 7 to 13 years old were divided into three groups according to their biological age. The comparison between our three groups highlighted that the glenohumeral ranges of motion and the shoulder muscle strength adaptions occurred from an early age. Then to bring risk factor for shoulder injuries to light, these parameters were also compared between 31 players with a history of shoulder pain and 60 asymptomatic players. Players with a history of shoulder pain presented a larger glenohumeral joint total rotation range of motion as well as a weakness of the glenohumeral external rotator muscles and the scapular stabilizer muscles. A longitudinal study, using a latent profile transition analysis, was conducted to determine whether the factors previously identified were the cause or consequence of the shoulder injury. Furthermore, in the aim to describe the shoulder pathomechanisms related to the tennis serve motion, the glenohumeral and scapulothoracic kinematics of the tennis serve were compared between 13 players without and 15 with a history of shoulder pain. Players with a history ofshoulder pain adapted their glenohumeral and scapulothoracic kinematics at the end of the cocking phase to probably preserve the sub-acromial space and the rotator cuff tendons during the tennis serve. Finally, the previous study was completed by a study analyzing the shoulder biomechanics of a tennis serve before and after the fatigue of the lower trapezius. The weakness of the scapular stabilizer muscles impaired the scapular kinematics and decreased the activation of the anterior shoulder muscles that may jeopardize the shoulder joint anatomical structures. These findings bring new knowledge to improve the young players monitoring and the injury prevention. Particularly, it highlights the importance to strengthen the stabilizer muscles (glenohumeral external rotator muscles and scapular stabilizer muscles)

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) touche un garçon sur 3500, contraint à l'usage du fauteuil roulant à l'âge de 10 ans, et entraîne le décès à une vingtaine d'années. Cette maladie demeure incurable, et les pistes thérapeutiques envisagées nécessitent d'être validées en amont, dans les modèles murins, puis au stade pré-clinique, dans les modèles canins.L'un d'eux, le chien GRMD (Golden Retriever Muscular Dystrophy), est le plus largement utilisé, et présente l'intérêt de partager, avec le patient qu'il modélise, de nombreuses similitudes génotypiques et phénotypiques. Les différentes fonctions touchées doivent donc pouvoir faire l'objet de mesures objectives et quantitatives, à l'aide d'outils dédiés. Par ailleurs, une problématique inhérente à l'utilisation de ce modèle est sa grande variabilité sur le plan phénotypique.L'objectif du travail mené ici a été de développer des outils d'évaluation du chien GRMD, afin de mieux connaître et maîtriser cette hétérogénéité clinique.La mesure de force de flexion du tarse a permis de démontrer que la force tétanique maximale pouvait être utilisée comme indice d'évaluation à différents stades de la maladie, sans que le déficit de force musculaire puisse être relié à l'atteinte motrice globale. De plus, la relaxation s'est avérée altérée chez les chiens GRMD, en corrélation avec leur atteinte motrice.La locomotion, évaluée par accélérométrie tri-dimensionnelle, a pu montrer des altérations multiples, mesurées par différentes variables. Certaines variables sont altérées de manière précoce, tandis que d'autres anomalies s'installent durant les premiers mois, traduisant l'aggravation de la fonction locomotrice.La dysfonction respiratoire, évaluée par spirométrie en respiration de Tidal, et cinématique diaphragmatique sur images radioscopiques, a également pu être objectivée par différents indices. Une moindre mobilité diaphragmatique, une rétraction caudale du diaphragme, et un effondrement du débit expiratoire en fin d'expiration, s'installent au cours des premiers mois.Afin de contrôler l'hétérogénéité clinique ainsi mesurée, une recherche de marqueurs prédictifs de l'évolution clinique a été menée. Différents indices histologiques et cliniques ont été évalués sur leur valeur pronostique à un stade précoce. La fréquence des cycles locomoteurs à 2 mois et le défaut de relaxation à 4 mois se sont avérés prédictifs de formes accélérées.Enfin, les différents outils mis en place ont été évalués dans le cadre du suivi d'animaux au cours d'un essai thérapeutique, qui a, de plus, permis de disposer d'une population de référence sous traitement immunosuppresseur. Une amélioration fonctionnelle des animaux traités a pu être démontrée par nombre des indices mesurés.Ces résultats démontrent que les outils développés sont utilisables au cours d'essais pré-cliniques, et permettent, malgré l'hétérogénéité clinique qu'ils mesurent, de démontrer un bénéfice fonctionnel. Plus largement, ces données permettent d'optimiser l'utilisation pré-clinique du modèle GRMD.