L'arthrose de la main est une pathologie qui engendre des douleurs et des impotences fonctionnelles fortement handicapantes pour la vie quotidienne. Malheureusement, du fait de la complexité biomécanique de la main et du manque de quantification des forces subies par les articulations des doigts, la prévention et la réhabilitation de cette pathologie demeurent problématiques. L'objectif de ce travail doctoral a été de développer une modélisation musculo-squelettique de la main pour améliorer la compréhension de l'arthrose du point de vue biomécanique. Un modèle complet de la main, incluant les cinq doigts et le poignet, ainsi qu'un protocole expérimental de mesure de la cinématique et des forces externes appliquées à la main ont d'abord été développés pour estimer l'ensemble des forces musculaires et des forces articulaires durant la préhension. Ces outils méthodologiques ont permis de clarifier les risques d'arthrose associés aux types de préhension ainsi que ceux spécifiques aux articulations. Afin d'analyser plus précisément les facteurs de risques associés à chaque individu, une méthode d'individualisation des paramètres musculaires a été développée afin de mettre le modèle de la main à l'échelle des capacités réelles des individus. Cette méthode a été employée pour l'analyse de deux patientes et a permis de caractériser les adaptations et les conséquences biomécaniques associées à leurs affections spécifiques. Le modèle de la main et les protocoles expérimentaux développés ont ainsi fournit des données quantifiées qui représentent un intérêt concret pour l'amélioration de la prévention ainsi que pour l'élaboration et l'évaluation de programmes de réhabilitation. / Hand osteoarthritis is a pathology which results in pain and functional impotencies which are problematic for everyday life. Unfortunately, because of the complexity of hand biomechanics and the lack of quantification of finger joint loadings, the prevention and the rehabilitation of this pathology remain problematic. The objective of this doctoral work was to develop the musculoskeletal modelling of the hand to improve the understanding of hand osteoarthritis from a biomechanical point of view. A complete model of the hand, including the five fingers and the wrist, as well as an experimental protocol for measuring hand kinematics and grip forces were first developed to estimate all the muscle forces and joint forces during prehension tasks. These methodological tools have then been used to clarify the risk factors of hand osteoarthritis associated to prehension tasks and to specific joints. To investigate more precisely the risk factors associated to individuals, a method has been developed to individualise muscle parameters of the hand musculoskeletal model in order to provide a better representation of the real performances of each subject. This method has then been applied to the analysis of two osteoarthritis patients and allowed a complete characterization of the specific biomechanical adaptations and consequences associated to their specific affections. The hand musculoskeletal model and the experimental protocols developed during this doctoral work provided quantified data which represents a concrete interest to improve prevention but also to elaborate and evaluate rehabilitation programs.

La performance sportive et la prévention des blessures en cyclisme sont étroitement liées à l'amélioration des capacités physiques, de la technique gestuelle ainsi qu'à l'optimisation du matériel utilisé.Dans ce contexte, nous avons étudié l'influence du recul de selle sur l'efficacité du mouvement de pédalage ainsi que sur les efforts internes au niveau du genou. Une approche de modélisation musculo-squelettique a été développée afin de quantifier indirectement les forces musculaires et articulaires exercées à partir de mesures externes cinématiques et dynamiques. Un intérêt tout particulier a été porté sur l'adéquation entre les mesures des efforts extérieurs, le modèle anthropométrique et les mesures cinématiques afin de diminuer les incohérences dynamiques associées à un système surdéterminé.A partir de ces mesures, les effets du recul de la selle sur la performance ont été évalués à travers l'indice d'efficacité de la force produite à la pédale et un nouvel indice, basé sur le travail mécanique externe. Les résultats ont montré qu'un positionnement de la selle plus reculé augmente l'efficacité du mouvement de pédalage.Concernant la prévention des blessures, notre analyse s'est portée sur l'effet du recul de selle sur deux troubles musculo-squelettiques (TMS) fréquents en cyclisme : le syndrome fémoro-patellaire et le syndrome de la bandelette ilio-tibiale. Nos résultats ont montré que le recul de selle ne modifie pas les forces fémoro-patellaires communément incriminées dans la survenue de ce syndrome. Par ailleurs, une position plus reculée augmente les forces fémoro-tibiales de compression par le biais notamment de la contraction excentrique des muscles ischio-jambiers. Bien que le syndrome de la bandelette ilia-tibiale soit classiquement décrit comme un syndrome de friction (syndrome de l'essuie-glace), le calcul de la force d'interaction entre la bandelette iliotibiale et l'épicondyle fémoral a montré que la compression est le facteur discriminant dans le pathoméchanisme. L'approche méthodologique de simulation développée dans ce cadre possède par ailleurs un fort potentiel afin de corriger les défauts techniques, d'optimiser les réglages matériels et améliorer la prise en charge thérapeutique des TMS.Plus généralement, les développements méthodologiques et implications cliniques issus de ces travaux trouvent des applications directes dans le milieu du cyclisme mais aussi dans l'étude de nombreuses activités sportives (notamment sur ergomètre) du point de vue de la performance, de la prévention des blessures et de la rééducation. / Performance and prevention of injuries in cycling are closely linked to the optimisation of individual's physical capacity and technique as weil as sport equipment.In this context, we have studied the influence of saddle setback on the effectiveness of pedalling and on knee joint loads. A musculoskeletal modelling was developed to estimate muscle and joint forces from experimental kinematic and dynamic measurements. We first focused on the adequacy between sensors data, anthropometrie model and kinematic measurements to obtain dynamically consistent input data.Then, the effect of sadd le setback on perforn1ance was evaluated through the index of pedal force effectiveness and a new index based on extemal mechanical work. Results have showed that a more backward sadd le position increases the effectiveness of pedalling.As regards to in jury prevention, our analysis focused on the effect of the saddle setback on two knee injuries commonly observed in cycling: the patellofemoral syndrome and iliotibial band syndrome. Our results showed that saddle setback do not influence patellofemoral joint forces that are usually linked to this syndrome. Moreover, a more backward saddle position increases tibiofemoral compression forces due to increasing eccentric contraction of the hamstrings.Commonly described as a friction syndrome, the computation of interaction force between iliotibial band and lateral femoral epicondyle have showed that the compression was the discriminating factor in the occurrence of the syndrome. The simulation approach developed here could be used as an additional tool to help correct potentially hartnful sport techniques, optimise equipment setup/design and improve the treatment of injuries.More generally, this thesis brings new methodological improvements and clinical implications that have broader applications on sport perfortnance, injury prevention and rehabilitation.