Une étude numérique et des investigations expérimentales sont menées sur une bulle de Taylor ascendante au passage d’une contraction ou d’un élargissement brusque dans un liquide Newtonien stagnant. Le code CFD est issu du logiciel libre Gerris utilisant la méthode VOF (Volume Of Fluid) pour représenter l’interface liquide-gaz. La méthode numérique est vérifiée en utilisant les résultats existants sur des bulles de Taylor ascendantes dans des colonnes droites. L’étude expérimentale permet d’étudier une bulle d’azote dans un mélange eau-glycérol pour différentes concentrations. Le rapport des diamètres de la conduite varie de 0,69 à 1,72. Les images de la bulle montante dans les singularités sont capturées par une caméra haute vitesse. Les variations de vitesse de la bulle et de l’épaisseur du film liquide sont étudiées. Les résultats montrent que l’élargissement brusque avec un rapport de diamètres plus élevé entraîne plus de perturbations sur la bulle avec de forts effets sur sa queue. Les queues de bulles instables sont coupées en petites bulles dans certains cas et une carte d’écoulement permet de le prédire. En outre, il a été observé que les variations de la forme de la bulle dépendent de la longueur des bulles. En ce qui concerne la bulle passant par une contraction, le phénomène de blocage a été observé et une carte de prédiction a été proposée. Finalement, cette étude, basée sur un intervalle assez large du nombre d’Eötvös et du rapport de diamètres, propose de nouvelles connaissances pour mieux comprendre l’ascension d’une bulle de Taylor dans les singularités. / Numerical simulations and experimental investigations of rising individual Taylor bubble through a vertical sudden expansion and contraction in stagnant Newtonian liquid is presented. The CFD procedure is based on the open source package Gerris which adopts the volume-of-fluid (VOF) method to represent the gas/liquid interface. The numerical method is verified using the existing results of single Taylor bubbles rising in straight columns. The experiments investigate a nitrogen bubble rising in a water-glycerol mixture for different concentrations. The pipe diameter ratio ranges from 0.69 to 1.72. The images of the bubble rising through the singularities are captured by a high-speed camera. Our investigations focus on the transient process of the bubbles passing the singularity. The variations of the bubble velocity and the liquid film thickness are investigated. The results show that the greater expansion ratios yield more perturbations on the bubbles and have strong effects on the tail of the bubble. The unstable bubble tails are cut off into smaller bubbles in some of the test cases and a bubble break-up regime map obtained by simulations has been proposed. The bubble shape variations depend also on the length of the bubbles. For a bubble passing through a contraction, the blocking phenomenon has been observed and a map has been proposed. Finally, this study, based on a large range of Eötvös numbers and expansion/contraction ratios, provides new insights to better understand the effect of singularities on rising Taylor bubbles.

L’objectif de ce travail était de comparer l’importance de la composante nerveuse dans les différences de production de force entre les enfants et les adultes en tenant compte des conditions mécaniques qui sont susceptibles de l’influencer (longueur musculaire, mode et vitesse de contraction) et des effets de la fatigue. Trente et un garçons pré-pubères de 8-12 ans et 37 hommes de 18-30 ans ont été recrutés et répartis dans les 3 études composant ce projet. La première étude portait sur les effets de la longueur musculaire et de la fatigue sur la production de force et le niveau d’activation maximal volontaire (VA) des extenseurs du genou.La seconde traitait des effets de la longueur musculaire sur la production de force et le VA des fléchisseurs plantaires. Enfin, la troisième portait sur les effets du mode et de la vitesse de contraction sur le VA des extenseurs du genou. Les propriétés neuromusculaires ont été évaluées à l’aide de stimulations magnétiques périphériques et de contractions maximales volontaires. Les résultats montrent un VA des extenseurs du genou supérieur chez l’adulte lors de grande longueur musculaire (90°-100° de flexion) (étude 1), mais aucune différence avec l’enfant à courte longueur musculaire (20° de flexion). En revanche, sur des groupes musculaires tels que les fléchisseurs plantaires, aucun effet de la longueur sur le VA n’a été observé chez les enfants et les adultes (étude 2). En ce qui concerne les effets du mode de contraction, nos résultats montrent que le VA est inférieur en conditions excentrique et concentrique par rapport à la condition isométrique, mais aucune différence n’était observée entre les groupes (étude 3). Toutefois, l’effet de cette baisse de VA sur la production de force variait entre les groupes ; une diminution de force accompagnant la diminution de VA n’était retrouvée que chez l’adulte. Enfin,nous avons montré que la baisse du VA au cours d’un protocole de fatigue est plus conséquente chez les enfants par rapport aux adultes (étude 1), ce qui témoigne de l’existence d’une fatigue centrale majorée chez l’enfant. Une maturation inaboutie et les propriétés musculo-tendineuses particulières de l’enfant (compliance supérieure) pourraient expliquer les résultats obtenus au cours de ce travail. / The purpose of this PhD thesis was to compare the contribution of the maximal voluntary activation level (VA) of the motor units to force production differences between children and adults in various mechanical conditions that affect force production (muscle length, contraction mode and velocity), and in fatigue condition. Thirty one pre-pubertal 8 to 12-year old boys and 37 men (18-30 years) were recruited and allocated into the 3 studies ofthis project. The first study was devoted to compare the effects of muscle length and fatigue on the VA and force generating capacity of the knee extensors between children and adults. In the second study, we compared the effects of muscle length on the VA and force generating capacity of the plantar flexors between children and adults. The third study analysed the effect of contraction mode and velocity on the VA and force generating capacity of the knee extensors between children and adults. Neuromuscular properties were assessed with peripheral magnetic stimulation and maximal voluntary contractions. Results showed a higher VA of the knee extensors in adults at long muscle length (90° and 100° knee flexion) but no difference between children and adults at short length (20° knee flexion; study 1). However, the VA of the plantar flexors was not affected by muscle length changes whatever the age group considered (study 2). Results also showed a higher VA in isometric mode compared to eccentric and concentric conditions whatever the age group (study 3). However, the effect of this VA reduction on force generating capacity differed between groups, a concomitant force reduction being observed in adults, but not in children. Finally, we observed a greater VA reduction and therefore greater central fatigue in children during the fatiguing protocol (study 1). A relative immaturity and the particular musculo-tendinous properties of children (higher compliance) may account for the reported results.

Cette thèse étudie l'origine de l'activité spontanée dans l'utérus. Cet organe n'a aucune activité jusqu'à la délivrance, où les contractions rapides et efficaces sont générés. Le but de ce travail est de fournir un aperçu de l'origine des oscillations spontanées et de la transition de l'activité asynchrone à synchronisé dans l'utérus gravide. Un aspect intéressant de l'utérus est l'absence de pacemaker. L'organe est composé de cellules musculaires, qui sont excitables, et conjonctives, dont le comportement est purement passif, aucune de ces cellules, pris isolément, oscillent spontanément. Nous développons une hypothèse basée sur l'augmentation grande du couplage électrique entre les cellules observée pendant la grossesse. L'étude est basée sur deux modèles des cellules excitables, couplé à l'autre sur un réseau régulier, et un nombre variable de cellules passives, en accord avec la structure connue de l'utérus. Les deux paramètres du modèle, le couplage entre les cellules excitables, et entre les cellules excitables et passive, croissent pendant la grossesse. En utilisant les deux modèles, nous démontrons que les oscillations peuvent apparaître spontanément lorsque l'on augmente les coefficients de couplage, conduisant finalement à des oscillations cohérentes sur l'ensemble du tissu. Nous étudions la transition vers un régime cohérent, à la fois numériquement et semi-analytique, en utilisant le modèle simple des cellules excitables. Enfin, nous montrons que le modèle réaliste reproduit irréguliers modes de la propagation d'action potentiels ainsi que le comportement de bursting, observé dans les expériences in vitro. / This thesis investigates the origin of spontaneous activity in the uterus. This organ does not show any activity until shortly before delivery, where fast and efficient contractions are generated. The aim of this work is to provide insight into the origin of spontaneous oscillations and into the transition from asynchronous to synchronized activity in the pregnant uterus. One intriguing aspect in the uterus is the absence of any pacemaker cell. The organ is composed of muscular cells, which are excitable, and connective cells, whose behavior is purely passive; None of these cells, taken in isolation, spontaneously oscillates. We develop an hypothesis based on the observed strong increase in the electrical coupling between cells in the last days of pregnancy. The study is based on a mathematical model of excitable cells, coupled to each other on a regular lattice, and to a fluctuating number of passive cells, consistent with the known structure of the uterus. The two parameters of the model, the coupling between excitable cells, and between excitable and passive cells, grow during pregnancy.Using both a model based on measured electrophysiological properties, and a generic model of excitable cell, we demonstrate that spontaneous oscillations can appear when increasing the coupling coefficients, ultimately leading to coherent oscillations over the entire tissue. We study the transition towards a coherent regime, both numerically and semi-analytically, using the simple model of excitable cells. Last, we demonstrate that, the realistic model reproduces irregular action potential propagation patterns as well as the bursting behavior, observed in the in-vitro experiments.

We develop a composite multiphysics model of excitation-contraction coupling for a rat ventricular myocyte under voltage clamp (VC) conditions to: (1) probe mechanisms underlying the response to Ca2+-perturbation; (2) investigate the factors influencing its electromechanical response; and (3) examine its rate-dependent behavior (particularly the force-frequency response (FFR)). Motivation for the study was to pinpoint key control variables influencing calcium-induced calcium-release (CICR) and examine its role in the context of a physiological control system regulating cytosolic Ca2+ concentration and hence the cardiac contractile response. Our cell model consists of an electrical-equivalent model for the cell membrane and a fluid-compartment model describing the flux of ionic species between the extracellular and several intracellular compartments. The model incorporates frequency-dependent calmodulin (CaM) mediated spatially heterogenous interaction of calcineurin (CaN) and Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase-II (CaMKII) with their principal targets and accounts for rate-dependent, cyclic adenosine monophosphate (cAMP)-mediated up-regulation. We also incorporate a biophysical model for cardiac contractile mechanics to study the factors influencing force response. The model reproduces measured VC data published by several laboratories, and generates graded Ca2+-release with high Ca2+ gain by achieving negative feedback control and Ca2+-homeostasis. We examine the dependence of cellular contractile response on: (1) the amount of activator Ca2+ available; (2) the type of mechanical load applied; (3) temperature (22 to 38ºC); and (4) myofilament Ca2+ sensitivity. We demonstrate contraction-relaxation coupling over a wide range of physiological perturbations. Our model reproduces positive peak FFR observed in rat ventricular myocytes and provides quantitative insight into the underlying rate-dependence of CICR. The role of Ca2+ regulating mechanisms are examined in handling induced Ca2+-perturbations using a rigorous cellular Ca2+ balance. Extensive testing of the composite model elucidates the importance of various direct and indirect modulatory influences on the cellular twitch-response with wide agreement with measured data on all accounts. We identify cAMP-mediated stimulation, and rate-dependent CaMKII-mediated up-regulation of Ca2+-trigger current (ICaL) as the key mechanisms underlying the aforementioned positive FFR. Our model provides biophysically-based explanations of phenomena associated with CICR and provides mechanistic insights into whole-cell responses to a wide variety of testing approaches used in studies of cardiac myofilament contractility.

Tyrimo objektas: rankų ir kojų raumenų izometrinio susitraukimo variabilumo pokyčiai. Tyrimo problema: įvykus insultui, priklausomai nuo pažeidimo laipsnio, sutrinka ne tik dinaminės, bet ir kinematinės judesių savybės (pvz., tikslaus judesio trajektorija). Galvos smegenys reaguoja į pažeidimą kaip visuma, todėl sutrinka ne vienas, bet daugelis judesių (Skurvydas, 2008). Kadangi po insulto atsiranda apsitarnavimo problemos, ir yra ribojama kasdieninė veikla, norėjome ištirti ligonius, baigusius reabilitaciją, su nežymiais liekamaisiais reiškiniais bei nustatyti galūnių izometrinio susitraukimo variabilumo dydį, kuris atspindi atliekamo veiksmo stabilumą. Tyrimo tikslas: nustatyti rankų ir kojų raumenų izometrinio susitraukimo variabilumo pokyčius po galvos smegenų insulto rezidualiniu periodu. Tyrimo uždaviniai: 1. Nustatyti ir palyginti tiriamosios bei kontrolinės grupės tiriamųjų dilbį lenkiančių ir blauzdą tiesiančių raumenų maksimalią valingą jėgą. 2. Nustatyti ir palyginti tiriamosios bei kontrolinės grupės tiriamųjų rankų ir kojų raumenų izometrinio susitraukimo variabilumo pokyčius. 3. Nustatyti grįžtamojo ryšio įtaką izometrinio raumens susitraukimo variabilumui. Tyrimo hipotezė: galvos smegenų insultą patyrusių žmonių rezidualiniu periodu rankų ir kojų raumenų izometrinio susitraukimo variabilumas yra didesnis negu nepatyrusių galvos smegenų insulto. Tyrimo metodai ir organizavimas: tyrimas buvo atliktas LKKA Žmogaus motorikos laboratorijoje 2010 – 2011 metais... [toliau žr. visą tekstą] / Research object: changes of variability of the upper and lower extremities muscles isometric contraction. Research question: Subject to the degree of lesion, both dynamic and kinematic properties of motions (e.c., pathway of an accurate motion) can be disturbed after stroke. The cerebral brain reacts to lesion as whole, therefore disturbs not only one but many motinos (Skurvydas, 2008). Patient gets self-service problems after stroke and it limits daily activities, and it is the reason why we wanted to investigate patients who have inappreciable residual appearances after rehabilitation as well as we wanted to establish the value of variability of extremities isometric contraction, which reflects stability of movemt. Research purpose: to assess the changes of isometric contraction of upper and lower extremities muscles of residual post-stroke periode. Research goals: 1.To assess and compare the experimental and control group maximum voluntary strength of the forearm flexors and calf extensors; 2.To assess and compare the experimental and control group alterations of variability of the upper and lower extremities muscle isometric contraction; 3.To assess the influence of feedback on the muscle contraction variability. Research hypothesis: people at residual post-stroke periode have a higher variability of isometric contraction of the upper and lower extremities muscles than people people who did not undergo cerebral brain stroke. Research methods and organization: the... [to full text]

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Les iminosucres, analogues de sucres dont l'oxygène intracyclique a été remplacé par un azote, constituent une classe importante de mimes de sucres. Introduire une chaîne alkyle sur le carbone pseudo-anomérique donne accès à une classe importante d'iminosucres, les iminosucres C-glycosides, qui peuvent être des inhibiteurs de glycosidases puissants et sélectifs.Le principal défi associé à la synthèse d'iminosucres C-glycosides est la mise au point de voies de synthèse efficaces et applicables à tous types de sucres permettant ainsi d'accéder à une grande diversité de synthons et d'accélérer la découverte de molécules d'intérêt biologique.Ce travail de thèse a consisté dans un premier temps à élaborer une synthèse efficace et convergente d'iminosucres C-glycosides à six et sept chaînons, à partir d'un précurseur commun, le 6-azido-6-désoxy-2,3,4-tri-O-benzyl-D-glucopyranose. Cette nouvelle méthode implique une réaction tandem Staudinger/Aza-Wittig ainsi qu'une isomérisation de cycle d'azépanes stéréocontrolée.La deuxième partie de ce manuscrit traite de l'extension de cette méthodologie à la synthèse de nouveaux D- et L-iminosucres C-glycosides à six chainons mimes de la N-acétyle-D-glucosamine.La dernière partie de ce travail a été consacrée à la synthèse d'iminosucres-aza-couronnes, qui constituent un nouveau type de récepteur moléculaire. L'étude de leur capacité à complexer des métaux a été effectuée par des techniques de RMN ou fluorimétrie et a donné des résultats prometteurs. / Iminosugars, sugar analogs in which the endocyclic oxygen has been replaced by a nitrogen, constitute a major class of sugar mimetics. Introducing an alkyl chain at the pseudoanomeric carbon position leads to another class of important iminosugars, the iminosugars C-glycosides that can be potent and selective glycosidase inhibitors. The main challenge associated with iminosugars C-glycosides synthesis is currently the design of efficient and general routes applicable to any starting sugar and enabling introduction of structural diversity from advanced synthons to accelerate the discovery of biologically relevant molecules.The first part of this work focused on the development of an efficient and convergent synthesis of six and seven membered iminosugars C-glycosides from a common 6-azido-6-deoxy-2,3,4-tri-O-benzyl-D-glucopyranose precursor. This new methodology involves a highly diastereoselective tandem ring enlargement/alkylation and a stereocontrolled ring contraction.The second part of the thesis delt with the extension of the methodology to access six-membered D- and L-iminosugars C-glycosides derived from N-acetyl-D-glucosamine.The third part of this work was devoted to the synthesis of iminosugar-aza-crowns, which constitute a new type of molecular receptors, using the synthetic route developed in the first part. The ability of these compounds to complex metals was studied either by NMR or fluorimetric techniques and showed promising results.

Le couplage excitation-contraction (EC) du muscle squelettique correspond à l’efflux de Ca2+ par le réticulum sarcoplasmique (RS) suite à une dépolarisation sarcolemmale. Des mutations dans les gènes MTM1 et DNM2 sont responsables respectivement de la forme sévère et modérée de la myopathie centronucléaire (CNM). Chez la souris Mtm1 KO, l’absence de la (PtdInsP) 3-phosphatase MTM1 est associée à une altération du couplage EC, propablement la cause majeure de la faiblesse musculaire. Le rôle du PdtIns(4,5)P2 dans la régulation du couplage EC a été étudié dans des fibres musculaires exprimant une PtdInsP phosphatase sensible au potentiel. Grâce à une combinaison d’électrophysiologie et d’imagerie confocale, nous avons montré une altération de l’efflux calcique en réponse à de fortes dépolarisations déplétant les stocks de PdtIns(4,5)P2 à la membrane.Dans un deuxième temps, une caractérisation complète des défauts de signalisation calcique et du couplage EC a été réalisée dans les fibres musculaires isolées de souris Mtm1 KO. Nos résultats indiquent que l’efflux calcique est d’amplitude réduite, est retardé et est spatialement hétérogène. L’inhibition pharmacologique de l’activité PtdInsP 3-kinase améliore ces défauts in vitro et la survie des souris in vivo, suggérant que l’accumulation des substrats de MTM1 participe au défaut du couplage EC. Ces résultats montrent le bénéfice thérapeutique d’une approche pharmacologique aux inhibiteurs d’activité PtdInsP 3-kinase.Enfin, nous avons montré que les fibres musculaires d’un modèle murin de la forme modérée de CNM (KI-Dnm2R465W) partagent certaines altérations du couplage EC avec le modèle Mtm1 KO (retard de l’efflux calcique) pouvant contribuer à la faiblesse musculaire. Cependant, d’autres défauts (altérations structurales, réduction de l’efflux calcique) affectent plus sévèrement le modèle Mtm1 KO, et pourraient être déterminants dans la différence de sévérité entre les deux formes de CNM / Excitation-contraction (EC) coupling is the process whereby a membrane depolarization leads to an increased cytosolic Ca2+ content, allowing contraction. Mutations in the genes MTM1 and DNM2 are responsible respectively for severe and moderate forms of centronuclear myopathy (CNM). In Mtm1 KO mouse model, MTM deficiency is associated with defective EC coupling, which makes probably the major contribution to muscle meakness.PdtIns(4,5)P2 involvement in regulating EC coupling has been investigated in muscle fibers expressing a voltage sensing PtdInsP phosphatase. Thanks to a combination of electrophysiology and confocal imaging techniques, we showed a reduction of SR Ca2+ release amplitude in response to strong depolarizations activating PdtIns(4,5)P2 depletion at plasma membrane.Secondly, we made a complete characterization of calcium signaling and EC coupling properties in isolated muscle fibers from Mtm1 KO mice. Our results demonstrate that SR Ca2+ release is depressed, delayed and spatially heterogeneous in diseased fibers. Moreover, we showed that pharmacological inhibition of PtdInsP 3-kinase activity improves these defects in vitro and mice survival in vivo, suggesting that accumulation of MTM1 substrates may participate to defective EC coupling. Overall, these results provide proof of concept for the use of PtdIns 3-kinase inhibitors in severe form of CNM.Finally, we showed that muscle fibers from murine model of moderate CNM form (KI-Dnm2R465W) share some of EC coupling defects with Mtm1 KO model (delayed SR Ca2+ release) that may contribute to muscle weakness. However, other defects (structural alterations, depressed SR Ca2+ release) affect more severely Mtm1 KO model, and may be critical in determining the severity of CNM

La contraction des muscles striés est sous la dépendance du Complexe de Relâchement du Calcium (CRC). Ce complexe protéique est constitué principalement de deux canaux calciques, le récepteur des dihydropyridines, un canal sensible au voltage localisé dans la membrane des tubules-T et le récepteur de la ryanodine (RyR) situé dans la membrane du RS. Le CRC comprend également de nombreuses protéines régulatrices comme la triadine, la calséquestrine, la junctine et FKBP. Des mutations dans les gènes codant les protéines du CRC conduisent à des pathologies rares et souvent sévères. Cette thèse porte sur l'étude des mécanismes physiopathologiques induits par quelques unes de ces mutations pour décrypter les mécanismes pathologiques mis en œuvre mais également pour comprendre le fonctionnement global du CRC dans les muscles squelettique et cardiaque. La première partie de cette étude concerne RYR1, le gène codant l'isoforme squelettique du RyR qui est une cible importante de mutations chez des patients atteints de myopathies congénitales à cores. L'effet fonctionnel de ces mutations, réparties sur toute la séquence de RYR1, est peu connu. Ces mutations pourraient modifier la fonction canal de RyR1 mais également son adressage à la triade ou sa régulation par d'autres protéines du CRC. Parmi ces hypothèses, la modification de la localisation de RyR1 et sa régulation par une protéine régulatrice (la cavéoline-3) ont été révélées par l'étude de deux mutations de RyR1. La deuxième partie de cette étude concerne la tachycardie ventriculaire polymorphe catécholaminergique (TVPC), une pathologie liée à des défauts du CRC cardiaque, pour laquelle des recherches de mutations sont effectuées sur l'isoforme cardiaque du RyR, RYR2, puis dans les autres protéines du complexe. Nous avons identifié au laboratoire les premières mutations dans le gène de la triadine chez un de ces patients. L'impact d'une de ces mutations sur le fonctionnement du complexe a été étudié et nous avons pu caractériser le mécanisme physiopathologique mis en œuvre et conduisant à la TVPC chez ces patients. / The calcium release complex (CRC) plays a central role in both skeletal and cardiac muscle contraction. The composition of the complex is quite similar in both tissues, and differs only by tissue specific isoforms. The core of the complex is composed of the dihydropyridines receptor, a voltage sensor channel of the T-tubule and the ryanodine receptor, the sarcoplasmic reticulum calcium channel. A number of proteins are associated to this calcium channel like calsequestrin, triadin, junction and FKBP. Mutations in the skeletal CRC are responsible for rare and often severe diseases. This thesis work focuses on the study of physiopathological mechanisms induced by some of these mutations to decipher pathological mecanisms but also to understand the overall CRC functioning in skeletal and cardiac muscles. The first part of this study concerns RYR1, the skeletal RyR isoform coding gene. This gene is mostly the target of mutations resulting in core myopathies. The functional effect of these mutations spred on the entire RYR1 sequence is little known. These mutations could directly alter the calcium channel function but also its targeting to the triad or its regulation by other CRC proteins. Among these hypotheses, the modification of RyR1 localisation and regulation by a protein, Caveolin-3, have been highlighted with the study of two RyR1 mutations. The second part of this study concerns the catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT), a rare fatal arrhythmia caused in part by mutations in RYR2 and CASQ2, both belonging to the cardiac CRC,. Recently, we have identified the first mutations in the human triadin gene, TRDN, in a CPVT patient. The goal of this project was to study the molecular and physiological consequences of one of these TRDN mutations allowing the analysis of the pathological mechanisms of this disease, but also a better understanding of the normal function of the cardiac CRC.

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.