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

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

Ce présent mémoire porte sur une étude menée avec des personnes devenues hémiparétiques suite à un accident vasculaire cérébral. L'objet de la recherche était de savoir si leur équilibre postural pouvait être amélioré grâce à une courte séance d'une technique de rééducation du mouvement nommée l'approche Trager ou intégration psychocorporelle. Un groupe de douze sujets fut choisi pour mener l'expérimentation à terme. Les résultats ont indiqué une tendance vers la réduction des oscillations du centre de pression et vers une amélioration de la distribution du poids corporel avec la condition pour laquelle les sujets avaient les yeux ouverts, mais ces changements n'ont pu être statistiquement significatifs. Par contre, la mobilité des sujets, leur proprioception ainsi que leur performance aux tests fonctionnels ont bénéficié de l'approche Trager lors de l'expérimentation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Hémiparésie, Équilibre postural, Massage, Approche Trager.

Résumé : L’hémiplégie laryngée (HP) est une affection courante et une cause majeure de contre-performances dans l’espèce équine. Plusieurs études ont montré que la prévalence était variable selon les races et les disciplines étudiées. De plus, un développement important des techniques chirurgicales peu invasives ont émergé ces dernières années. Les objectifs de ce travail étaient de 1) déterminer la prévalence de l’HL chez une population de Trotteurs Français (TF) à l’entrainement et son impact sur les performances, 2) évaluer la pertinence des protocoles actuels de sédanalgésie utilisés lors d’interventions chirurgicales sur cheval debout.Deux études ont été réalisées pour répondre aux objectifs. La première étude portait sur 112 TF en situation d’entrainement. La prévalence a été calculée sur l’ensemble de l’effectif puis une étude longitudinale sur l’évolution du grade HL a été réalisée sur 18 chevaux. La prévalence de l’HL chez ces chevaux était relativement importante mais aucune corrélation avec les performances, ni le sexe ou l’âge des animaux n’a pu être montrée. Une large proportion de chevaux voit son grade d’abduction se dégrader avec le temps. La deuxième étude a comparé 4 protocoles de sédanalgésie. Huit juments saines ont été utilisées et les effets des protocoles ont été notés. Les protocoles testés étaient adéquats pour les interventions envisagées mais des différences notoires ont été démontrées. L’utilisation du butorphanol entrainait des mouvements involontaires et brusques de la tête, tandis que la lidocaïne pouvait engendrer un collapsus pharyngé. Des recommandations pour l’utilisation de ces protocoles ont été émises. / Abstract : Laryngeal hemiplegia (LH) is a common disease in sport- and racehorses, but also a frequent cause of poor performance. Several studies have shown that the prevalence of the disease is rather variable among the different breeds and disciplines. Furthermore, minimally invasive surgical therapies to correct this condition have recently gained popularity. The objectives of our work were to 1) determine the prevalence of LH in a population of French Trotters in training and 2) assess the efficacy of sedation and analgesia protocols in minimally invasive upper airway surgery. Two experiments were conducted. The first experiment investigated the prevalence of LH in 112 French Trotters horses in training, showing that a large number of horses were affected but it did not severely impact their performance. A longitudinal study was performed in 18 of these horses showing that the LH grade decreased with time in a large proportion of horses. The second study compared 4 sedation/analgesia protocols used in upper airway standing surgery. All protocols tested were adequate to provide sedation and analgesia of the pharynx and larynx but there were some important differences between protocols. Butorphanol induced frequent head jerking as lidocaine caused pharyngeal collapse, which can impair proper surgical accuracy. Recommandations were made for the use of these protocols in upper airway surgery.

La marche est pour l'homme son mode de locomotion le plus usuel. Pour un sujet sain, il s'agit d'une action simple qu'il exécute sans être obligé d'y penser. Cependant, la survenue d'une pathologie peut venir la perturber et augmenter son coût énergétique. L'autonomie diminue, ce qui risque de rendre dépendant l'individu dans ses activités quotidiennes. Afin de lutter contre, la rééducation de la marche doit prendre en compte les causes de ses perturbations. Or, il est difficile d'isoler le rôle de chacun des paramètres interdépendants qui composent la marche. L'objectif de ces travaux est donc de proposer une boucle complète allant de l'analyse à la simulation de la marche pathologique en passant par sa modélisation. L'intérêt est de disposer d'un outil capable de déterminer les facteurs discriminants de l'altération de la marche. Premièrement, le développement de nouveaux outils génériques d'analyse nous aide à mieux comprendre le mouvement étudié et ceci uniquement à partir de données cinématiques, en particulier acquises lors d'une marche sur tapis roulant. La deuxième étape se focalise sur la modélisation d'une marche particulière, celle des sujets hémiplégiques. La cinématique inverse permet de définir une tâche principale liée au mouvement ainsi qu'une tâche secondaire capable de tenir compte de la pathologie du sujet. Finalement, la marche hémiplégique est reproduite grâce à la méthode de simulation choisie. L'approche se base sur des entrées simples à acquérir et permet de tester des hypothèses de rééducation à travers le travail mécanique. La finalité de ce travail est donc de fournir aux thérapeutes un outil simple d'évaluation des hypothèses de rééducation de la marche à partir de son coût énergétique

Un nombre croissant de systèmes d'analyse tridimensionnelle du mouvement sont utilisés dans des domaines aussi variés que l'ergonomie, l'entraînement sportif ou encore l'évaluation médicale. Cependant, de réelles difficultés persistent quant à l'intégration des résultats numériques de ces systèmes dans le processus de prise de décision. L'objet de ce travail est de proposer une méthodologie permettant une étude rigoureuse d'un mouvement et une intégration des résultats numériques au processus de prise de décision. Cette méthodologie est ensuite appliquée à la marche du sujet hémiplégique. Ce mémoire développe la méthodologie et son application en cinq chapitres. Une synthèse des principales difficultés à franchir tant au niveau humain que matériel pour une contribution effective de l'analyse tridimensionnelle du mouvement au processus de prise de décision est réalisée. A ceci s'ajoute une présentation des principales contraintes et finalités communes à l'analyse du mouvement (chapitre I). La proposition méthodologique est constituée de cinq étapes : 1) l'élaboration de la base de connaissances indispensables, 2) l'identification des indicateurs qualifiés à mesurer, 3) l'élaboration de leurs conditions d'enregistrement, 4) la définition des pré-traitements et de la mise en forme des données et 5) la définition des modalités de présentation et d'accès aux informations (chapitre II). La méthode est ensuite appliquée à l'analyse de la marche du sujet hémiplégique dans la perspective d'en améliorer l'évaluation fonctionnelle (chapitre III). La méthodologie proposée a permis de mettre en évidence les lacunes de la démarche d'analyse généralement appliquées. Elle a également permis de définir les principes de fonctionnement et la maquette d'une interface graphique d'aide à l'évaluation fonctionnelle de la marche du sujet hémiplégique (chapitre IV). Enfin, un bilan de l'ensemble de ce travail de thèse et des perspectives qui s'en dégagent est réalisé (chapitre V). L'élaboration d'une méthodologie générale d'analyse du mouvement humain qui regroupe toutes les étapes d'analyse, du recueil d'informations jusqu'à leur présentation, adaptée à l'utilisateur des résultats, permet donc des applications dans des domaines très variés.

Chez la personne atteinte d'hémiplégie, la restauration des capacités posturales est considérée comme un des objectifs majeurs du processus de réhabilitation. Aujourd'hui, les grandes caractéristiques de la posture érigée chez le patient hémiplégique sont bien connues. Cependant, un certain nombre d'interrogations, relatives à la nature des mécanismes déficitaires et au type de rééducation à développer, subsiste. Au cours de ce travail doctoral, nous avons utilisé les concepts et les outils de l'approche dynamique des systèmes sensori-moteurs pour étudier les déficits posturaux de cette population. Dans ce cadre, ces déficits sont assimilés aux anomalies spatio-temporelles observables dans les coordinations hanche/cheville. Dans un premier temps, nous avons cherché à quantifier la nature des modifications de la dynamique posturale consécutives à une lésion cérébrale. Nous avons étudié, d'une part, la dynamique spontanée lors d'une tâche de poursuite de cible, et d'autre part, la dynamique intentionnelle en présence d'une information comportementale spécifiant la coordination à produire. A travers ces deux expérimentations, une disparition de l'attracteur en phase et une diminution de la stabilité de l'attracteur en anti-phase ont pu être mises en évidence. Dans un second temps, sur la base de ces résultats, nous avons proposé un (ré)apprentissage des deux modes de coordination préférentiels à l'aide d'un dispositif de biofeedback. L'objectif était de déterminer si la restauration d'une dynamique posturale dite "normale" était possible en dépit de la pathologie. Les résultats montrent un (ré)apprentissage du patron en phase suite au protocole; (ré)apprentissage qui s'accompagne d'une amélioration du niveau d'indépendance fonctionnelle des patients. Dans leur ensemble, ces résultats contribuent à une plus grande compréhension des déficits posturaux du patient hémiplégique et proposent des pistes de réflexion intéressantes pour la mise en place de futurs protocoles de rééducation. / The improvement of postural capacities is regarded as one of the major goals of rehabilitation of hemiplegic patients. Today, the main characteristics of the upright posture are well-known. However, many questions concerning the nature of affected mechanics and possible physical therapies remain open. In this work, we studied postural deficits in a hemiplegic population following the concepts and tools of the dynamical approach of sensori-motor systems. Deficits were considered as spatio-temporal anomalies of the organization of the postural system and analyzed through ankle/hip coordination patterns. First, we investigated modifications of postural dynamics following stroke in two different experiments. We observed both spontaneous dynamics during a tracking task and intentional dynamics using behavioral information specifing the to be produced coordination pattern. Results of both studies showed disappearance of the in-phase pattern and less stable performance in the anti-phase pattern. Second, based on gained knowledge, we proposed a (re)learning task of the two preferred postural patterns using a biofeedback design. The aim was to assess the success of this protocol for the recovery of "normal" dynamics and to explore the effect of this (re)learning on postural and functional abilities. Results suggested that the recovery of the in-phase pattern is possible and seemed to improve independence of patients. Summarized, this work proposes a new way to investigate postural deficits in post-stroke population and provided a base for the development of new therapies.

Les objectifs de notre travail étaient : (i) de proposer un nouveau cadre conceptuel pour l’entraînement bimanuel chez les patients hémiplégiques (ii) de concevoir et tester une nouvelle approche de rééducation basée sur l’équilibre entre les différentes contraintes. Afin d’atteindre ces objectifs, nous avons adopté une approche du type preuve-de-concept.La première partie de ce document est consacrée à une revue critique de la littérature. La deuxième partie présente le travail expérimental qui était mené pour explorer ce concept, chez des sujets sains et des patients hémiparétiques. La première étude a exploré le comportement unimanuel dans une tâche de pointage discret pour une large gamme de d’indices de difficulté (ID). Dans la seconde étude, nous avons exploré l’effet de l’asymétrie bimanuelle induite par la tâche sur l’expression du couplage. La troisième étude aborde la problématique des asymétries induites par l’AVC et par la tâche chez des patients soufrant de déficits plus ou moins graves. Globalement, les résultats expérimentaux ont corroboré nos hypothèses initiales. Ainsi, ils nous ont permis de concevoir une nouvelle stratégie de rééducation bimanuelle. Cette stratégie de rééducation, avec le protocole de recherche clinique en cours, ont été présentés dans la troisième partie de la thèse. Notre approche a fourni une preuve de concept sur l’importance de l’équilibre entre couplage et rupture de symétrie dans le comportement bimanuel du patient hémiplégique. Elle a permis également d’envisager la manière dont les asymétries devraient être prises en compte dans la rééducation. Les perspectives futures ont été discutées dans la dernière partie du manuscrit. / In the present work we aimed at: (i) setting new conceptual foundations for bimanual movement training in stroke, and (ii) providing practical guidelines to appropriately design and test a comprehensive constraint-led bimanual rehabilitation strategy. In order to achieve these stated objectives, we adopted a proof-of-concept approach.The first part of the current manuscript includes a critical review of BMT literature on the basis of the theoretical principles and empirical findings of the dynamical systems approach. The second part reports the experimental work that was conducted to investigate this concept in healthy and in hemiparetic subjects. The first study investigated unimanual discrete rapid aiming, under different task conditions and for a wide range ID values. In the second study, the effect of task-induced inter-limb asymmetry on the expression of bimanual coupling was explored. The third study, addressed the issue of task- and stroke-induced asymmetries in patients with different degrees of impairments. Overall, experimental findings corroborated our initial hypotheses. It permitted the design of a new BMT strategy to (re)train stroke patient. This rehabilitation strategy and the on-going clinical protocol were presented in the third part of the thesis.Though voluntarily qualitative, our approach provided a preliminary proof of concept on how CVA- and task-induced inter-limb asymmetries should be taken into account in rehabilitation. The conclusions of our work along with the opened perspectives were discussed at the end of the manuscript.

La marche des enfants atteints de paralysie cérébrale est explorée dans des structures appelées laboratoires d’analyse quantifiée du mouvement depuis environ 30 ans. L’interprétation des données acquises dans ces laboratoires est difficile en raison d’obstacles méthodologiques, statistiques, et parce que la physiologie motrice n’est pas totalement connue. L’étude des signaux électromyographiques, indicateurs des activations musculaires dynamiques, fait l’objet de cette thèse. Nous avons effectué deux séries d’expérimentations aboutissant à quatre études de recherche sur la marche des enfants à développement typique et des enfants atteints de paralysie cérébrale unilatérale. L’effet de la vitesse de marche sur la coactivation musculaire, le lien entre cette coactivation et l’amplitude des mouvements du membre inférieur pendant la marche, les adaptations musculaires lors de la marche en virage, et les spécificités de ces adaptations chez les enfants paralysés cérébraux, ont été successivement étudiées. Ces résultats nous ont permis de préciser le rôle de facteurs physiologiques liés à la commande motrice, tels que la vitesse ou le changement de direction, mais également l’effet de la pathologie sur les activations musculaires observées. Les difficultés métrologiques et statistiques liées aux signaux étudiés ont cependant constitué des obstacles importants à l’interprétation de ces données en termes de contrôle moteur. La réflexion progressive sur ces problèmes méthodologiques a permis le développement par étapes de traitements statistiques spécifiques, parfois innovants, et l’émergence de propositions concernant la métrologie de l’électromyographie dynamique. / Children with cerebral palsy benefit from gait analyses in motion labs for approximately thirty years. The interpretation of the numerous data that can be obtained during such evaluations still remains cautious, because of methodological and statistical reasons, and because of the lack of an exhaustive knowledge regarding the motor control of gait. This Ph D thesis focused on the study of electromyographic signals, which are representative of the dynamic muscle activations during gait. We designed two series of experiments, leading to four studies into the dynamic electromyography during gait in children with unilateral cerebral palsy and their typically developing peers. The effect of gait speed on muscle coactivation, the impact of this coactivation on the range of motion during gait, the muscle adaptations to turning gait, and finally the specificities of these adaptations in children with cerebral palsy were investigated successively. The results of the studies give insight into the role of physiological factors linked to the motor control of gait, such as speed or change of direction, but also into the impact of pathology on the muscle activations, which are the parameters of interest. Some methodological and statistical difficulties, linked to the nature of the signals that are studied, compromise the possibility to interpret the data with respect to motor control. The continuous reflection on these methodological limitations allows the development of specific, appropriate statistical analyses, and the emergence of propositions regarding the metrology of dynamic electromyography.

La restauration fonctionnelle du membre supérieur chez l'hémiplégique séquellaire reste toujours l'objectif primordial recherché durant le processus de réhabilitation. De nos jours, les techniques émergentes de rééducation montrent de plus en plus d'efficacité et de réalisme, si elles sont accompagnées par les techniques conventionnelles et classiques. De plus, quelques idées anciennes ont évoluées vers l'utilisation du renforcement musculaire du membre atteint afin d'améliorer sa fonction motrice. En effet, le renforcement musculaire isocinétique constitue une technique potentiellement intéressante de rééducation pour des hémiplégiques. Dans le cadre de notre travail doctoral, nous avons utilisé le concept isocinétique pour réhabiliter les déficits moteurs et diagnostiquer les déficits de coordination du membre supérieur hémiplégique. En premier lieu, nous avons essayé de montrer le rôle de l'isocinétisme pour optimiser la prise en charge du membre supérieur chez l'hémiplégique. Nous avons d'abord présenté une revue de littérature sur le renforcement musculaire isocinétique après hémiplégie suite à une lésion cérébrale. Ensuite, nous avons évalué la faisabilité d'un programme basé sur ce type de renforcement, pour le coude et le poignet chez des hémiparétiques. Ainsi, l'utilité et l'efficacité de ce type de réentraînement isocinétique ont pu être mises en évidence. En second lieu, nous avons utilisé l'isocinétisme pour comprendre l'implication du rôle des afférences dans le déficit de coordination bimanuelle après accident vasculaire cérébral causant une hémiplégie. Dans l'ensemble, ces différents résultats autorisent à recommander l'outil isocinétique pour quantifier les déficits moteur et de coordination du membre supérieur chez l'hémiplégique, en vue d'une meilleure élaboration et mise en place de protocoles de rééducation isocinétique. / Functional restoration of the upper limb in sequelae hemiplegic remains the primary objective during the rehabilitation process. Nowadays, emerging rehabilitation techniques show more efficiency and realism, if they are accompanied by conventional and standard techniques. In addition, some old ideas have evolved to use the affected limb muscle strengthening to improve motor function. Indeed, the isokinetic muscle strengthening is a potentially interesting technique for rehabilitation of hemiplegic patients. As part of our doctoral work, we used the isokinetic concept to rehabilitate motor deficits and diagnose coordination deficits for hemiplegic upper limb. First, we tried to show the role of isokinetic to optimize the management of upper limb in hemiplegic patients. We firstly presented a review of literature on isokinetic muscle strengthening after hemiplegia following a brain injury. Then, we evaluated the feasibility of a training program based on this type of reinforcement for the elbow and wrist in the hemiparetic patients. Thus, the usefulness and effectiveness of this type of isokinetic exercise training have been highlighted. Second, we used the isokinetic to understand the contribution of afference-based processes to the impairment of bimanual coordination after stroke causing hemiplegia. On the whole, these results allow recommending the isokinetic tool to quantify motor and coordination deficits of upper limb in hemiplegic patients, for better development and implementation of isokinetic rehabilitation protocols.