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

L’objectif principal de cette thèse est d’identifier les étoiles de faible masse et naines brunes membres d’associations cinématiques jeunes du voisinage solaire. Ces associations sont typiquement âgées de moins de 200 millions d’années et regroupent chacune un ensemble d’étoiles s’étant formées au même moment et dans un même environnement. La majorité de leurs membres d'environ plus de 0.3 fois la masse du Soleil sont déjà connus, cependant les membres moins massifs (et moins brillants) nous échappent encore. Leur identification permettra de lever le voile sur plusieurs questions fondamentales en astrophysique. En particulier, le fait de cibler des objets jeunes, encore chauds et lumineux par leur formation récente, permettra d’atteindre un régime de masses encore peu exploré, jusqu'à seulement quelques fois la masse de Jupiter. Elles nous permettront entre autres de contraindre la fonction de masse initiale et d'explorer la connection entre naines brunes et exoplanètes, étant donné que les moins massives des naines brunes jeunes auront des propriétés physiques très semblables aux exoplanètes géantes gazeuses. Pour mener à bien ce projet, nous avons adapté l'outil statistique BANYAN I pour qu'il soit applicable aux objets de très faibles masses en plus de lui apporter plusieurs améliorations. Nous avons entre autres inclus l'utilisation de deux diagrammes couleur-magnitude permettant de différencier les étoiles de faible masse et naines brunes jeunes à celles plus vieilles, ajouté l'utilisation de probabilités a priori pour rendre les résultats plus réalistes, adapté les modèles spatiaux et cinématiques des associations jeunes en utilisant des ellipsoïdes gaussiennes tridimensionnelles dont l'alignement des axes est libre, effectué une analyse Monte Carlo pour caractériser le taux de faux-positifs et faux-négatifs, puis revu la structure du code informatique pour le rendre plus efficace. Dans un premier temps, nous avons utilisé ce nouvel algorithme, BANYAN II, pour identifier 25 nouvelles candidates membres d'associations jeunes parmi un échantillon de 158 étoiles de faible masse (de types spectraux > M4) et naines brunes jeunes déjà connues. Nous avons ensuite effectué la corrélation croisée de deux catalogues couvrant tout le ciel en lumière proche-infrarouge et contenant ~ 500 millions d’objets célestes pour identifier environ 100 000 candidates naines brunes et étoiles de faible masse du voisinage solaire. À l'aide de l'outil BANYAN II, nous avons alors identifié quelques centaines d'objets appartenant fort probablement à une association jeune parmi cet échantillon et effectué un suivi spectroscopique en lumière proche-infrarouge pour les caractériser. Les travaux présentés ici ont mené à l'identification de 79 candidates naines brunes jeunes ainsi que 150 candidates étoiles de faible masse jeunes, puis un suivi spectroscopique nous a permis de confirmer le jeune âge de 49 de ces naines brunes et 62 de ces étoiles de faible masse. Nous avons ainsi approximativement doublé le nombre de naines brunes jeunes connues, ce qui a ouvert la porte à une caractérisation statistique de leur population. Ces nouvelles naines brunes jeunes représentent un laboratoire idéal pour mieux comprendre l'atmosphère des exoplanètes géantes gazeuses. Nous avons identifié les premiers signes d’une remontée dans la fonction de masse initiale des naines brunes aux très faibles masses dans l'association jeune Tucana-Horologium, ce qui pourrait indiquer que l’éjection d’exoplanètes joue un rôle important dans la composition de leur population. Les résultats du suivi spectroscopique nous ont permis de construire une séquence empirique complète pour les types spectraux M5-L5 à l'âge du champ, à faible (β) et très faible (γ) gravité de surface. Nous avons effectué une comparaison de ces données aux modèles d'évolution et d'atmosphère, puis nous avons construit un ensemble de séquences empiriques de couleur-magnitude et types spectraux-magnitude pour les naines brunes jeunes. Finalement, nous avons découvert deux nouvelles exoplanètes par un suivi en imagerie directe des étoiles jeunes de faible masse identifiées dans ce projet. La future mission GAIA et le suivi spectroscopique complet des candidates présentées dans cette thèse permettront de confirmer leur appartenance aux associations jeunes et de contraindre la fonction de masse initiale dans le régime sous-stellaire. / The main objective of this thesis is the identification of low-mass star and brown dwarf members of young moving groups in the solar neighborhood. These associations are typically younger than 200 million years and include stars formed at the same time and in the same environment. The majority of their members with masses approximately larger than 0.3 times that of the Sun have already been discovered, however the less massive, fainter members are still elusive. Their identification will allow us to address several fundamental questions in astrophysics. In particular, uncovering young objects that are still warm because of their recent formation will allow us to probe masses down to only a few times the mass of Jupiter, a mass regime which is still poorly understood. They will allow us to constrain the initial mass function and explore the connection between brown dwarfs and exoplanets, given that the least massive brown dwarfs have physical properties similar to those of gaseous giant exoplanets. In order to carry through this project, we have adapted the BANYAN I statistical tool to make it applicable to very low-mass objects in addition to bringing several improvements to the tool. We have included the use of two near-infrared color-magnitude diagrams that allow differentiating young low-mass stars and brown dwarfs from older objects, we added the use of prior probabilities to make its results more realistic, we adapted spatial and kinematic models of moving groups using tridimensional gaussian ellipsoids with axes free to rotate, we performed a Monte Carlo analysis to characterize the rate of false-positive and false-negatives, and we revised the structure of its source code to make it more efficient. As a first step, we have used this new algorithm, BANYAN II, to identify 25 new candidate members among a sample of 158 known young low-mass stars (with spectral types > M4) and brown dwarfs. We have then performed a cross-correlation of two all-sky near-infrared catalogs consisting of ~ 500 million celestial objects to identify approximately 100 000 brown dwarf and low-mass star candidates in the solar neighborhood. We have identified a few hundred promising young association members in this sample with the BANYAN II tool, and have performed a near-infrared spectroscopic survey to characterize them. The work presented here has led to the identification of 79 candidate young brown dwarfs and 150 candidate young low-mass stars, and a spectroscopic follow-up allowed us to confirm the young age of 49 brown dwarfs and 62 low-mass stars. We have thus boosted the number of known young brown dwarfs by a factor ~ 2, opening the door to a statistical characterization of their population. These new young brown dwarfs represent an ideal laboratory to better understand the atmospheres of gaseous giant exoplanets. We have identified the first signs of a turn-up in the initial mass function of very low-mass brown dwarfs in the Tucana-Horologium association, which could indicate that exoplanet scattering plays a significant role in composing their population. Results from this spectroscopic follow-up has allowed us to construct an complete empirical sequence of spectral types M5-L5 for field dwarfs, low-gravity (β) and very low-gravity (γ) dwarfs. We have performed a comparison of these new data with evolution and atmosphere models, and constructed a set of empirical spectral type-magnitude and color-magnitude sequences for young brown dwarfs. Finally, we have discovered two new exoplanets from a direct-imaging follow-up of low-mass stars discovered as part of this project. The future GAIA mission and the complete spectroscopic follow-up of the candidates presented in this thesis will allow to confirm their membership and to constrain the initial mass function in the substellar regime.

Plusieurs champs de recherche ont été combinés - mettant en évidence l'utilité de l'analyse cinématique, non seulement afin d'évaluer le comportement moteur, mais aussi afin de contribuer à la compréhension de la récupération motrice post-AVC. Au travers d'analyses cinématiques, les mouvements du membre supérieur hémiplégique ont été décomposés dans le temps et l'espace, afin d'en extraire l'échelle et les composantes structurelles. Cette décomposition systématique, d'abord connue pour son bien-fondé clinique, nous a permis d'identifier les marqueurs les plus pertinents du contrôle du membre supérieur parétique : i.e., la fluidité, la rectitude et la vitesse. Subséquemment, il a été démontré que i) les changements cinématiques se stabilisent au cours de la phase de rééducation, indiquant potentiellement la nécessité de modifier la stratégie thérapeutique; ii) les patient post-AVC sont capables de percevoir la fluidité du mouvement en réalité virtuelle, cette perception étant meilleure lorsque le feedback visuel ne concerne que le point du travail du membre; iii) l'espace de travail post-AVC n'est pas isotrope pour un patient hémiplégique; iv) chez les patients post-AVC, le niveau de ‘bruit neuromoteur' est augmenté; et v) la cinématique reflète la conséquence des stratégies d'adaptation à l'augmentation du bruit, ces stratégies étant basées sur un compromis entre des modes de contrôle d'erreur en feedforward et en feedback des actions motrices. Ainsi, il peut être conclut que la décomposition du mouvement dans le temps et l'espace est un moyen simple et efficace d'appréhender contrôle moteur chez l'Homme en situation normale et âpres AVC. L'enjeu est maintenant d'implémenter ces méthodes d'analyse cinématique dans les protocoles de rééducation post-AVC quotidienne afin de développer de larges bases de données permettant, à l'aide de méthodes de modélisation, de définir des profils de récupération et ainsi personnaliser de façon optimale la rééducation à chaque patient particulier. / Multiple research fields were combined – highlighting the value of kinematic analysis, not only to evaluate motor behaviour, but also to contribute to the understanding of motor recovery post-stroke. By means of kinematics, hemiplegic upper-limb movements were unfolded in time and space, to extract the scaling and structural components of the movement. This systematic decomposition, first proven to have clinical relevance, allowed us to identify the most pertinent markers of paretic upper-limb control: i.e. smoothness, directness and velocity. Subsequently it was shown that i) change in kinematics levels off over rehabilitation, possibly indicating that treatment may profit from change; ii) people post-stroke are able to perceive movement fluency in virtual realities, whereby simple end-point displays facilitate perception; iii) the workspace post-stroke is heterogeneous; iv) stroke patients have increased levels of neuromotor noise; and v) kinematics reflect the outcome of adaptation strategies to the increased noise in relation to the automaticity of error-corrections on the trade-off between feedforward and feedback based motor control. It may thus be concluded that unfolding the movement in space and time, is a simple and powerful way to define human motor control. The challenge is to implement kinematic analysis in daily post-stroke practice to develop a large database enabling the definition of recovery profiles contributing to provide each individual patient with the right therapy at the right time.

La contribution des processus de fusion de galaxies lors de l'assemblage cosmologique de masses est encore mal comprise. Dans ce contexte, l'étude du support dynamique des galaxies est un moyen permettant de contraindre les différents scénarios d'évolution.Dans une première partie, je présente ma contribution à l'analyse cinématique des galaxies de l'échantillon MASSIV. Je définis une technique d'analyse qui vise à quantifier la fraction d'objets susceptibles d'être le produit d'une fusion.J'introduis dans une seconde partie une méthode de construction de conditions initiales de galaxies idéalisées.Dans une troisième partie, je présente la définition de l'échantillon de simulations MIRAGE, reproduisant les propriétés physiques des galaxies jeunes. Les simulations montrent en particulier l'absence de flambées de formation stellaire durant les fusions ce qui suggère un mécanisme de saturation.Une analyse des propriétés des complexes granulaires issus d'instabilités gravitationnelles est réalisée dans la quatrième partie, soulignant la compatibilité du scénario granules âgés avec les observations en terme de taux d'éjection de gaz et d'âge de populations stellaires. Je mets en évidence que le mécanisme de fusion de granules permet de contrôler la croissance de la masse du bulbe, d'aplatir le profil central de densité du halo de matière sombre ainsi que d'éjecter de grandes quantités de gaz.Dans une cinquième partie, je complète ce travail en réalisant une étude comparative des données cinématiques MASSIV à plus de 4000 pseudo-observations construites à partir des simulations de l'échantillon MIRAGE afin de déterminer la capacité à détecter des signatures de fusion. / The contribution of the fusion processes to the cosmological mass assembly is still poorly understood. In this context, the study of the dynamical support of galaxies is a way to constrain different evolution scenarios.In the first part, I introduce my contribution to the kinematical analysis of galaxies MASSIV. I define an analysis that aims at quantifying the fraction of objects that are likely to be the product of a recent merger.I introduce in the second part a method to build initial conditions of idealized galaxies.In the third part, I present the definition of the simulation sample MIRAGE, designed to reproduce the physical properties of young galaxies. The simulations show in particular the absence of a star formation bursts in mergers of fragmented and turbulent disks, suggesting a saturation mechanism.An analysis of the properties of clumps that are generated by gravitational instabilities is performed in the fourth part of this thesis, highlighting the compatibility of long-lived clumps scenarios with observations in terms of outflowing material and stellar population ages. I also highlight that the gas rich clump fusion mechanism is able to control the bulge mass growth, to erode the central profile of the dark matter halo and to drive massive gas outflows in the disk plane.Finally, in the fifth part, I complete this work by carrying out a comparative study of the MASSIV kinematical data to a set of more than 4000 pseudo-observations at z=1.7 built from simulations of the MIRAGE sample to determine the ability to detect galaxy merger signatures.

Les modèles galactiques auto-cohérents sont nécessaires pour analyser et interpréter les comptages d’étoiles, les distributions de densité stellaire et la cinématique stellaire, dans le but de comprendre la formation et l’évolution de notre Galaxie. Cette thèse a pour but de modifier et améliorer l’auto-cohérence dynamique du modèle galactique de Besançon (BGM) dans le cas d’un potentiel gravitationnel stationnaire et axisymétrique. Chaque orbite stellaire est modélisée en déterminant une troisième intégrale du mouvement de Stäckel. Une fonction de distribution de Shu généralisée avec trois intégrales du mouvement est utilisée pour modéliser la fonction de distribution stellaire. Cette nouvelle version du BGM est comparée avec la précédente version axisymétrique BGM2014 et nous trouvons que les deux versions ont des densités similaires pour chaque composante. L’auto-cohérence dynamique est améliorée et peut être testée en retrouvant les forces et le potentiel via les équations de Jeans appliquées à chaque fonction de distribution stellaire. Les forces sont retrouvées avec une précision meilleure que 1 % sur la plupart du volume galactique. / Dynamically self-consistent galactic models are necessary for analysing and interpreting star counts, stellar density distributions, and stellar kinematics in order to understand the formation and the evolution of our Galaxy. This thesis aims to modify and improve the dynamical self-consistency of the Besançon Galaxy model in the case of a stationary and axisymmetric gravitational potential. Each stellar orbit is modelled by determining a Stäckel approximate integral of motion. Generalised Shu distribution functions (DFs) with three integrals of motion are used to model the stellar distribution functions. This new version of the Besançon model is compared with the previous axisymmetric BGM2014 version and we find that the two versions have similar densities for each stellar component. The dynamically self-consistency is improved and can be tested by recovering the forces and the potential through the Jeans equations applied to each stellar distribution function. Forces are recovered with an accuracy better than 1 % over most of the volume of the Galaxy.

Conception et validation d’un nouvel outil d’évaluation de la stabilité posturale en position érigée(SAP3D : Système d’Analyse Postural 3D)La stabilité posturale en position debout est la capacité d'un sujet à maintenir un état d'équilibre ou à le retrouver en cas de perturbation. De nombreux organes sont mis à contribution par le système nerveux central afin d'aider l'organisme à maintenir sa stabilité. L'atteinte d'une ou plusieurs de ces structures (suite à un traumatisme, une pathologie, ou tout simplement du fait du vieillissement) modifie le comportement du sujet et altèrent sa capacité à maintenir sa stabilité. Les outils d’évaluation posturale actuels reposent essentiellement sur des mesures du centre des pressions et/ou du centre de masse, négligeant le comportement postural inter-segmentaire : les outils capables de les prendre en compte sont souvent inaccessibles, car complexes et coûteux. Le SAP3D a été développé comme un nouvel outil d’évaluation de la stabilité posturale, il permet une reconstruction tridimensionnelle multi-segmentaire et du centre de masse à partir d’une seule caméra bon marché. La validation du SAP3D comparativement à un système de référence optoélectronique met en évidence une excellente corrélation et un faible résidu moyen entre les deux systèmes. En situation clinique, le SAP3D confirme que les mécanismes de stabilisation posturale sont i) moins efficaces en condition yeux fermés ; ii) influencés négativement par le vieillissement ; iii) influencés positivement par la pratique régulière d’une activité telle que de la danse, au moins chez les jeunes femmes ; iv) altérés par plusieurs antécédents traumatiques et/ou pathologiques. Bien que des améliorations techniques soient envisagées, le SAP3D constitue une alternative clinique fiable, rapide, accessible et peu coûteuse aux systèmes d'analyse posturographique existants.Mots-clés : équilibre ; contrôle moteur ; analyse cinématique ; centre de masse ; personnes âgées ; vieillissement ; danse ; faible coût / Design and validation of a new tool for assessing postural stability in quiet standing(SAP3D: 3D Postural Analysis System)Postural stability in quiet standing is a subject’s ability to maintain its balance or to regain it after a perturbation. Multiple organs contribute to ensure postural stability, under a regulation ensured by the central nervous system. The alteration of one or several of these organs (following a trauma, a pathology or simply due to ageing) modifies the subject’s behavior and its ability to maintain stability. Current systems for postural evaluation rely mostly on center of pressure and/or center of mass assessment, disregarding the intersegmental postural behavior: such measurements are possible, but most tools are complex and expensive. The SAP3D system was developed as a new tool for postural stability assessment, allowing for center of mass and multi-segmental three dimensional modeling based on a single inexpensive camera. Validation of the SAP3D system compared to a standard optoelectronic system shows excellent agreement and a satisfyingly low average residue between the two systems. In a clinical setup, the SAP3D system confirms that postural steadiness mechanisms are i) less efficient with eyes closed than eyes opened; ii) negatively affected by ageing; iii) positively affected by regular practice of an activity such as dancing, at least for young women; iv) altered in pathological or injured patients. Although many technical improvements are being considered, the SAP3D system is a reliable, quick, accessible and low-cost clinical alternative to the existing systems for postural evaluation.Keywords: balance; steadiness; motor control; kinematics; center of mass; elderly; ageing; dance; low-cost

Nous avons tous un corps, et seulement un corps. Grâce à lui, nous nous déplaçons dans l’espace, nous interagissons avec le monde extérieur et les autres individus qui l’habitent, nous percevons, bref, nous vivons. Il s’agit d’un objet unique et essentiel. Cependant, bien que nous ayons un seul corps, il en existe dans le cerveau plusieurs représentations. Peu d’accord existe en littérature sur le nombre de représentation, mais tout le monde concorde sur le fait qu’il en existe plus qu’une. Les modèles de la représentation corporelle sont basés sur une notion de séparation des fonctions, selon laquelle activités différentes requièrent différentes représentations. Au cours de ma thèse j’ai étudié une de ces représentations dont la fonction principale est de fournir une connaissance du corps utile à l’action. Cette représentation est nommée Schéma Corporel. En particulier, en utilisant une technique comportementale puissante telle que la cinématique, j’ai pu montrer, pour la première fois, que le Schéma Corporel est une représentation extrêmement plastique, capable d’intégrer des outils lorsqu’ils sont utilisés pour effectuer une action. Ensuite, j’ai pu décrire cette propriété plastique du Schéma Corporel en montrant quelles informations sensorielles sont nécessaires et quels aspects des outils sont intégrés dans la représentation du corps. Les résultats de mes études expérimentales, ainsi que mon travail de synthèse de la littérature, m’ont permis d’élaborer une définition opérative du Schéma Corporel et de sa plasticité / We all have a body : our own body and just one body. Through it, we move, we interact with the world and other persons, we perceive, basically we live. It’s a unique essential object. If it is true that we have only one physical body, we also have many representations of it in the brain. There is little agreement about the exact number of body representations in the brain, but not on the fact that we have more than one. The multi-componential models of body representation are based on the notion, supported by scientific evidence that different activities demand and rely on specifically adapted representations. In my thesis, I studied one particular body representation that is used and involved in action planning and execution, i.e. the Body Schema. I have been able to describe and measure the plasticity of the Body Schema and its level of specificity in healthy individuals. In particular, using a tool-use paradigm, I showed that the Body Schema is quickly and efficiently updated once a change in the body configuration occurs. With a series of kinematic studies, I contributed unveiling the ingredients that rule the plasticity of the BS and the sensory information that is used to this purpose. As a result of my thesis, I suggest that a clearer definition and operational description of the Body Schema, as an action-devoted repertoire of effectors representations, is possible, particularly thanks to its plastic features

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent la 1ère cause de mortalité chez les femmes et la 3ème chez les hommes ainsi que la 1ère cause de dépendance chez les personnes qui survivent puisqu'ils gardent des séquelles neurologiques majeures. Les déficiences sont majoritairement fonctionnelles et seulement 5 à 25 % des patients vont récupérer un membre supérieur fonctionnel. La récupération fonctionnelle spontanée, maximale dans les 3 mois après la survenue de l'AVC est principalement sous-tendue par des mécanismes de plasticité cérébrale. Mécanismes qui peuvent être boostés par les différentes techniques de réhabilitation parmi lesquelles les substances pharmacologiques ou les techniques de stimulation cérébrale qui sont développées. Quantifier les capacités de chaque patient est indispensable pour déterminer les fonctions perdues et ainsi proposer des protocoles de rééducation adéquats. De nombreuses techniques ont démontré ce potentiel d'évaluation. Notamment, l'imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf) d'activation (i.e. lors de la réalisation de tâches motrices) de patients AVC, qui a permis de mieux préciser le décours temporel de la réorganisation cérébrale associée à la récupération motrice et des mesures obtenues en IRMf sont proposées comme facteurs pronostics. L'IRMf au repos est de plus en plus utilisée pour étudier les changements de connectivité cérébrale induits par la lésion ou par une intervention donnée. Les techniques de stimulation cérébrale non invasives (SCNI) dont font parties la Stimulation Magnétique Transcrânienne (TMS) et la Paired Associative Stimulation (PAS), en plus d'être utilisées comme outil de rééducation, sont également utilisées comme outils d'évaluation pour étudier la récupération et l'efficacité de thérapeutiques. De plus, depuis quelques années, de plus en plus d'auteurs recommandent l'utilisation de mesures cinématiques pour une évaluation plus objective et automatique des patients après un AVC. Cette évaluation cinématique qui peut être réalisée grâce-à des robots de rééducation permettrait également de différencier les stratégies mises en place lors de la récupération post-AVC. Afin que les changements mesurés par TMS ou par les outils robotiques puissent correctement révéler cette efficacité, il faut que les paramètres obtenus soient reproductibles, valides et fiables. Ainsi, l'objectif de ma thèse est d'étudier l'efficacité de stratégies thérapeutiques sur la plasticité cérébrale et dans la récupération motrice du membre supérieur après un AVC en parallèle de trouver les mesures adaptées pour évaluer au mieux ces effets. Au travers de données obtenues dans le cadre de six protocoles cliniques impliquant des sujets sains ou des patients AVC, il a été possible de mettre en évidence le potentiel d'un outil de mesure et/ou d'une technique interventionnelle à mesurer voire à stimuler les mécanismes à l'origine de la récupération motrice dans l'AVC. / Stroke is the leading cause of death in women and the 3rd in men, as well as the leading cause of dependency in surviving people because they have major neurological sequelae. The deficiencies are mainly functional and only 5 to 25% of patients will recover a functional upper limb. Spontaneous functional recovery, which is maximal within 3 months after the onset of stroke, is mainly underpinned by brain plasticity mechanisms. Mechanisms that can be boosted by different rehabilitation techniques, including pharmacological substances or brain stimulation techniques that are developed for this purpose. Quantifying the capacities of each patient is essential to determine the lost functions and thus propose appropriate rehabilitation protocols. Many techniques have demonstrated their evaluation potential. In particular, functional magnetic resonance imaging (fMRI) of stroke patients performing a motor task, has made it possible to better define the temporal course of brain reorganization associated with motor recovery. In fact, fMRI measures are proposed as prognostic factors. Resting-state fMRI is increasingly being used to study changes in brain connectivity induced by the lesion or by a given therapeutic intervention. Non-invasive brain stimulation (NIBS) techniques, including Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) and Paired Associative Stimulation (PAS), in addition to being used as a rehabilitation tool, are also used as assessment tools to study the recovery and efficacy of therapies. In addition, in recent years, more and more authors have recommended the use of kinematic measurements for more objective and automatic patient assessment after stroke. This kinematic assessment, which can be carried out using rehabilitation robots, would also make it possible to differentiate the strategies implemented during post-stroke recovery. In order for the changes measured by TMS or robotic tools to correctly reveal this effectiveness, the parameters obtained must be reproducible, valid and reliable. Thus, the objective of my thesis is to study the effectiveness of therapeutic strategies on brain plasticity and in the motor recovery of the upper limb after a stroke in parallel to find the appropriate measures to best evaluate these effects. Through data obtained from six clinical protocols involving healthy subjects or stroke patients, it was possible to highlight the potential of a measurement tool and/or intervention technique to measure or even stimulate the mechanisms underlying motor recovery in stroke.

La marche humaine nécessite la génération de force propulsive ainsi que des forces antigravitaires pour maintenir l’équilibre. Pour cela, le système nerveux central est requis d’orchestrer la contraction des muscles des membres inférieurs, notamment les fléchisseurs plantaire de la cheville qui interface entre le sol et le corps humain. Durant la première phase de simple appui, le triceps sural (TS) est en contraction excentrique et son activation aide à soutenir le corps en résistant à la rotation du tibia sur le Tarsus. Par contre, la phase finale de simple appui est marquée par une augmentation des forces de réactions au sol « Push-off », du couple articulaire de la cheville et de l’activité électromyographique du TS. Le rôle du TS durant la phase finale de simple appui est l’objet de débat dans la littérature, où certains lui attribut le rôle de propulseurs et d’autre de soutien du corps. Dans ce travail, nous postulons que l’augmentation de l’activité du TS en phase finale de simple d’appui sert uniquement à décélérer la chute du centre de masse. En outre, nous postulons que la modulation temporelle de l’activité du TS permet de contrôler la cinématique (cadence et longueur de pas) et la cinétique de la marche. Deux études ont été mises en places pour tester les hypothèses de travail. Des données biomécaniques mesurées à partir d’une plateforme de force et l’activité EMG du soléaire et des gastrocnémiens latéral et médial de la jambe d’appui ont été collecté pour les deux études. Dans la première études des volontaires ont initié la marche sans et avec un ajout de poids de 20 kg attaché au niveau de la ceinture abdominale. L’ajout du poids augmente les forces de propulsion. Une augmentation de l’activité EMG du triceps permettrait de comprendre si le triceps participe à la génération de force propulsive. La deuxième étude est composée de deux expérimentations. Dans la première expérimentations des volontaires ont accompli 3 conditions de initiation de marche à vitesse variée tout en maintenant la longueur de pas constante. Dans la deuxième expérimentation, les sujets ont été incliné et instruit de récupérer leur équilibre en exécutant un pas de longueur différente. Les résultats ont montré que : 1) le triceps ne participe pas au push-off mais freine la chute du centre de masse en phase finale de simple appui. 2) L'amplification d’activité électromyographique durant la marche rapide est due à l’augmentation de demande de support de corps causé par la croissance des forces inertiels du corps. 3) La durée de contraction du TS permet de déterminer la cadence et la longueur de pas, donc la cinématique de la marche. La durée d’activité du TS permet aussi de déterminer la position du centre de masse par rapport au centre de pression au moment du contact avec le sol. 4) Ceci permet au TS de moduler le couple de déséquilibre responsable des forces propulsives, donc la cinétique de la marche. / Human gait necessitates the generation of both propulsive force to propel the body forward and anti-gravitational force to maintain dynamic postural equilibrium. This requires the central nervous system to orchestrate lower limb muscles. Notably the CNS has to control ankle plantar flexors activity as the whole body rotates around the ankle, which in turn interfaces with the external environment. From early to middle stance, triceps surae (TS) contracts eccentrically thus resisting tibial rotation around the tarsus. However, late stance is marked by an increase in ground reaction forces, commonly known as « Push-off », in ankle torque and electromyographic activity of TS. The role of triceps surae during late stance is object of debate in the literature. Some believe it is responsible for the push-off other insist it is sole role is to maintain dynamic postural equilibrium. In this work, we postulate that the increase in TS activity in late stance is to decelerate vertically the fall of the centre of mass. We further hypothesise that temporal modulation of TS activity determines global gait kinematics (cadence and step length) and kinetics. Two studies have been conducted to test the work hypotheses. Ground reaction force data gathered from a large force platform and EMG activity of soleus, medial and lateral gastrocnemius of stance was measured using surface electrodes. In the first study, subjects initiated gait with and without an added mass of 20 kg attached around the waist. Adding the weight increases propulsive force. If TS activity increases as well than it is responsible for generating propulsive force. The second study is composed of two experiments. In the first volunteers performed gait initiation at three different walking velocity conditions while maintain step length constant. In the second experiment, subjects were inclined and asked to recuperate their equilibrium by performing a step. They were asked to perform three step lengths. Results showed that: 1) Triceps does not participate in push-off but brakes the fall of the centre of mass during late single stance. 2) Increasing TS EMG activity in late stance is due to an increase in the requirement of maintaining dynamic postural equilibrium. 3) Control over the duration of TS activity determines cadence and step length and thus the kinematics of gait. Temporal modulation of TS also sets the position of centre of mass with respect to centre of pressure at the moment of foot-contact. 4) By controlling the distance between the two, the CNS modulates the disequilibrium torque that is responsible for propulsive force and thus the kinetics of gait.

L'étude cinématique des galaxies locales et lointaines permet de contraindre les scénarios de formation et d'évolution des galaxies. Pour cela, la spectroscopie à champ intégral permet une étude détaillée de la cinématique des galaxies proches et fournit depuis peu des indices sur la cinématique des galaxies lointaines. Cette thèse s'appuie principalement sur l'utilisation de l'échantillon cinématique de galaxies locales GHASP. Cet échantillon de référence composé de 203 galaxies spirales et irrégulières de l'Univers local dans des environnements peu denses observées par interférométrie de Fabry-Perot autour de la raie Hα (6563 Å) est le plus grand échantillon de données Fabry-Perot à ce jour. Après un passage en revue des principes de l'interférométrie Fabry-Perot et des nouveautés apportées à la réduction des données Fabry-Perot, mon implication dans le développement du 3D-NTT, nouvel instrument utilisant deux Fabry-Perot est exposée de même que ma participation au projet de spectrographe à grand champ pour les ELT, WFSpec, dont l'objectif est l'étude de l'évolution des galaxies. Je présente dans une deuxième partie les données GHASP. Cet échantillon a été entièrement réduit et analysé à l'aide de nouvelles méthodes. L'analyse cinématique de l'échantillon à partir des cartes cinématiques 2D a été initiée en particulier avec l'étude de la distribution des halos de matière sombre, de la forme des courbes de rotation, de l'influence des potentiels barrés et de la dispersion de vitesses du gaz ionisé. Dans une troisième partie, cet échantillon local sert de point de référence pour l'étude de la cinématique des galaxies lointaines. L'échantillon GHASP est projeté à grand décalage spectral (z = 1.7) afin de déterminer les biais observationnels liés au manque de résolution spatiale des données cinématiques de galaxies lointaines obtenues par SINFONI, OSIRIS et GIRAFFE. L'analyse cinématique de nouvelles observations SINFONI y est également présentée, et l'ensemble des données cinématiques 2D de la littérature est mis en regard avec les résultats obtenus sur l'échantillon GHASP, mettant en évidence une évolution du support dynamique des galaxies avec le temps.