L'analyse de la marche et la mesure du déplacements des articulations humaines ont été largement étudiées. Les artefacts de tissus "mous" sont une source fréquente d'erreur pour la plupart des méthodes de mesure utilisées. La procédure standard en analyse de la marche consiste à utiliser une combinaison de mesures pour l'estimation efficace des angles articulaires et de la position des segments du corps humain. Ce travail propose le développement d'un système d'analyse de la marche reposant sur un robot parallèle à câbles équipé de plusieurs capteurs mesurant spécifiquement les déplacements du genou. Nous considérons le cas général pour lequel les articulations humaines se comportent comme des joints à 6 degrés de liberté reliant deux segments du corps. Afin de déterminer la position et l'orientation de ces segments, 14 câbles y sont attachés, ce qui permet de considérer ces segments comme les organes effecteurs de robots parallèles. Leur position peut alors être calculée à partir de la mesure de la longueur des câbles. Cependant, ces mesures sont entachées de bruit à cause des artefacts de tissus "mous". Afin d'améliorer la précision des résultats, le système propose aussi l'utilisation d'autres capteurs de nature différente : plusieurs capteurs inertiels (avec accéléromètres et gyroscopes), un système de motion capture, des capteurs de pression plantaire, des capteurs de distance (IR et résistance variable) et des capteurs de force pour mesurer la contraction musculaire. Plusieurs approches globales sont disponibles pour l'analyse du genou lors de la marche. Les choix technologiques effectués impactent directement sur la conception de notre système et imposent le développement de matériel spécifique pour mener à bien les mesures, tel que le collier flexible utilisé d'une part pour permettre l'attache des câbles sur les segments du patient et d'autres part pour supporter les capteurs supplémentaires. Nous traitons le collier comme une chaîne cinématique sérielle et nous proposons une méthode d'étalonnage qui ne nécessite pas d'utiliser les mesures angulaires des articulations contrairement aux méthodes existantes. Nous décrivons le protocole expérimental ainsi que les méthodes utilisées pour synchroniser les données issues de plusieurs ordinateurs. Les données sont ensuite fusionnées pour obtenir la pose du collier et donc celle des segments du patient. Enfin, ce travail permet d'identifier les modifications à apporter au système pour une meilleure analyse de la marche, ce qui pourra servir de base à un système de rééducation complet.

Placer une charge au niveau du membre inférieur est une approche sans fondement scientifique, utilisée par les cliniciens, pour renforcer certains muscles clés de la marche. Cette étude a déterminé les modifications du patron de marche lors de l’ajout d’une charge à la cheville parétique ou non parétique chez des personnes ayant une hémiparésie suite à un accident vasculaire cérébral et a comparé les résultats à ceux d’un groupe témoin. Il est supposé qu’une charge placée à la jambe parétique/non dominante (charge ipsilatérale) augmenterait les efforts (moments et puissance) à la hanche parétique/non dominante lors de l’oscillation et qu’une charge placée controlatéralement augmenterait les efforts lors de la phase d’appui principalement pour les abducteurs de hanche stabilisant le bassin dans le plan frontal. La marche avec et sans charge de cinq individus hémiparétiques chroniques et 5 personnes en santé a été analysée en laboratoire par l’enregistrement des forces de réaction du sol et des mouvements des membres inférieurs. Ces informations ont permis de calculer les paramètres temps-distance, les angles à la hanche parétique/non dominante et au tronc, les moments nets, les puissances et le travail mécanique à la hanche parétique/non dominante. Des tests statistiques non-paramétriques ont servi à déterminer l’effet de la condition, avec charge (ipsi- et controlatérale) ou sans charge et à comparer les résultats entre les deux groupes. L’ajout d’une charge n’a pas modifié la vitesse de marche des sujets. Les phases d’appui et d’oscillation étaient rendus plus symétriques par la charge, même si peu de différences apparaissaient dans le plan sagittal avec ou sans la charge. Dans le plan frontal, le moment abducteur de hanche des sujets hémiparétiques a diminué avec la charge controlatérale, tandis qu'il a augmenté chez les sujets en santé. L’utilisation d’une stratégie posturale ou dynamique au tronc pourrait expliquer la différence de l’effet de la charge sur le moment abducteur à la hanche. Au vu de ces résultats, il est nécessaire de poursuivre l’évaluation de cette approche de renforcement musculaire spécifique à la tâche avant d’en recommander son utilisation. / Adding a load on the lower limb is a non evidence-based approach used by clinicians to strengthen weak muscles that are important for faster gait. This pilot study was aimed at determining changes in the gait pattern in stroke individuals walking with a load on the affected or non-affected ankle and comparing their results to those of healthy control subjects. It is supposed that a load placed on the paretic/non-dominant leg (ipsilateral load) would increase efforts (moment and power) on the paretic/non-dominant hip during the swing phase and that a load placed contralaterally would increase efforts on this hip during the stance phase, particularly on the hip abductor muscles which stabilizing the pelvis in the frontal plane. The gait pattern of five chronic stroke participants and five healthy individuals was assessed in laboratory by ground reaction forces and infrared marker recordings. Time-distance parameters, affected/non-dominant hip and trunk kinematics (angles) as well as affected/non-dominant hip kinetics (nets moments, powers and mechanical work) were compared between three conditions (two with a load) at similar cadences using non-parametric statistical tests in both groups. Adding a load had no effect on gait speed in all participants. The load improved the swing and stance symmetry. Few changes in the sagittal plane with load were observed compared to without a load. In the frontal plane, stroke subjects showed a hip abductor moment decrease with the contralateral load while healthy controls showed an increase. Use of a dynamic or postural strategy at the trunk could explain the difference in the load effect on the hip abductor moment. These results require further investigations to assess this strength training specific to the task before recommending its use.

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

LA CROISSANCE ECONOMIQUE DE LA COTE D'IVOIRE EST BASEE SUR L'AGRICULTURE DONT LES RESSOURCES NATURELLES ET HUMAINES SONT NOMBREUSES. OCCUPANT LES PREMIERS RANGS MONDIAUX POUR LA PRODUCTION DE CAFE ET DE CACAO, CE PAYS EST POURTANT OBLIGE D'IMPORTER UNE PART IMPORTANTE DE SA CONSOMMATION ALIMENTAIRE, SURTOUT DES CEREALES. DE NOMBREUSES ETUDES RECHERCHANT LES RAISONS FONDAMENTALES DES DIFFICULTES ALIMENTAIRES DE LA COTE D'IVOIRE, ONT MIS EN EXERGUE LES PHENOMENES SOCIO-ECONOMIQUES SPECIFIQUES A L'ORGANISATION GENERALE DE LA DISTRIBUTION DES PRODUITS VIVRIERS. NOUS AVONS CHOISI DELIBEREMENT DE NOUS DEGAGER D'UNE OPTIQUE STRICTEMENT ECONOMIQUE POUR PROJETER CES PHENOMENES DANS UN CADRE SPATIAL AUQUEL ILS SERVENT D'ELEMENTS D'APPROCHE. CONSIDERANT L'ESPACE IVOIRIEN EN TANT QUE SUPPORT GEOGRAPHIQUE D'UNE ACTIVITE ECONOMIQUE QU'IL ABRITE, NOTRE PROBLEMATIQUE SE FONDE SUR LES QUESTIONS SUIVANTES: EN QUOI LES MECANISMES DE LA DISTRIBUTION VIVRIERE PROVOQUENT-ILS DES FORMES PARTICULIERES D'ORGANISATION SPATIALE A L'INTERIEUR DES UNITES TERRITORIALES ET RECIPROQUEMENT, EN QUOI L'ORGANISATION DE L'ESPACE INFLUE-T-ELLE SUR LA STRUCTURE DE LA DISTRIBUTION DES CULTURES VIVRIERES? LES REPONSES A CES QUESTIONS SE TROUVENT DANS L'ETUDE DE L'ECONOMIE AGRICOLE, L'ESPACE GEOGRAPHIQUE ET LES RELATIONS SOCIALES EN C.I.

L'objectif de cette thèse est d'étudier la prise en compte de phase de déséquilibre dans la commande pour la marche d'un robot bipède. Cette thèse est donc dédiée à l'analyse de stabilité pour des marches cycliques avec sous-actionnement. Un robot planaire à contact ponctuel avec le sol est étudié. Les outils d'analyse de stabilité de type méthode de Poincaré, Dynamique de Zéro et Dynamiques de zéro hybrides sont abordées. Deux lois de commande basées sur des mouvements articulaires de référence (fréquents en robotique) sont proposées et comparées avec une loi de commande de suivi de trajectoire articulaire (l'évolution temporelle étant libre). Ensuite le cas d'un robot bipède évoluant en 3D avec pieds est abordé. Nous avons fait le choix d'asservir explicitement la position du ZMP (Zero Moment Point). En conséquence, deux variables à asservir étant alors définies, le système est traité comme un système sous-actionné. Les approches développées précédemment sont alors reprises pour obtenir une marche stable. Un asservissement de l'orientation du pied en transfert est nécessaire pour assurer une bonne pose du pied. Par ailleurs, une loi de commande de direction est proposée afin de contrôler la direction de marche du robot pour passer par une porte et atteindre une destination avec une courbure douce. Enfin, la commande proposée est étendue à un robot bipède avec des bras et une marche incluant une phase de rotation autour de l'axe métatarsien en fin de phase de simple appui. On montre que la commande proposée s'étend naturellement à cette phase de déséquilibre grâce à l'asservissement du ZMP qu'elle contient, cette approche est validée par les résultats de simulation.

L'objectif principal de ce travail de thèse était d'étudier les effets de la majoration du déficit moteur focal du quadriceps, sur les capacités locomotrices de patients hémiparétiques, présentant un genou raide à la marche, communément appelé stiff-knee gait. L'objectif secondaire était d'investiguer les relations entre la fatigue et l'hyperactivité musculaire du quadriceps, chez ces patients. Quatre études ont été menées. La première étude de ce travail a permis de mettre en évidence qu'au début d'une session d'AQM, le pattern de marche des patients hémiparétiques est influencé par une phase d'adaptation, caracterisée par une " marche prudente ", mais que le phénomène de fatigue n'est pas présent en fin d'examen. L'évaluation des effets de la majoration du déficit moteur du quadriceps, suite à un protocole de fatigue, sur les paramètres biomécaniques de la marche des patients hémiparétiques, peut donc être réalisée au moyen de l'AQM sans biais méthodologique. Ainsi, dans les études 2 et 3, la locomotion des patients a été évaluée avant et après une majoration du déficit moteur du quadriceps, induite expérimentalement par deux méthodes: soit pharmaco-induite par l'injection de toxine botulique de type-A (BoNT-A) dans le rectus femoris (RF) hyperactif (étude 2), soit résultante de la contraction répétée des extenseurs de genou, jusqu'à l'apparition de fatigue, par le biais d'un dynamomètre isocinétique (étude 3). Enfin dans l'étude 4, l'effet de la fatigue du quadriceps sur les caractéristiques de la spasticité a été évalué par le biais d'un dynamomètre isocinétique. De manière surprenante, les résultats montrent que la majoration du déficit moteur, d'une partie ou de toute partie du muscle quadriceps, induit des améliorations identiques sur les paramètres biomécaniques de la marche (spatiotemporels, cinématiques et EMG), quelle que soit la méthode utilisée (après injection de BoNT-A ou après fatigue). Une augmentation de la vitesse de marche, une augmentation de la flexion maximale de la hanche et du genou lors de la phase oscillante, ainsi qu'une réduction de l'activité inappropriée du RF, lors des phases pré-oscillante et oscillantes sont conjointement reportées. La réduction des freins mécaniques, liée à la baisse de l'activité musculaire inappropriée, semble être associée à une réorganisation compensatrice du pattern de marche, mise en place afin de contrer les effets néfastes de la majoration du déficit moteur du quadriceps et à l'origine de ces améliorations. De plus, alors que la fatigue musculaire réduit l'activité inappropriée du muscle RF, au cours d'une tache semi-automatique représentée par la marche, ses caractéristiques ne sont pas modifiées, au cours d'un étirement passif, évaluées par le biais d'un dynamomètre isocinétique. Au cours des protocoles de fatigue, la perturbation du système fusimoteur peut avoir modifiée l'excitabilité des fuseaux neuromusculaires, uniquement lors de sa sollicitation en condition dynamique (à la marche). Au regard de l'ensemble de ces résultats, il semble probable que, dans le contexte clinique, la plainte des patients de se sentir plus spastiques et plus vulnérables, en situation de majoration de leur déficit moteur du quadriceps, soit attribuée à une plus grande activité nerveuse d'origine centrale et/ou à une augmentation " effective " de la spasticité, mais présente au niveau d'autres muscles, comme les fléchisseurs plantaires de cheville.

Les suspensions d'objets microscopiques ayant la faculté de se déplacer par eux-mêmes dans le fluide qui les entoure sont des systèmes qui présentent un intérêt croissant dans la communauté scientifique. Du fait de leur dynamique intrinsèquement hors-équilibre au sens de la physique statistique, ils génèrent des effets particulièrement complexes. Parmi les micro-objets autopropulsés existants, les micro-algues vertes représentent une part importante de la biomasse de la Terre et participent activement au retraitement du CO2 par leur activité photosynthétique. Elles présentent de plus un remarquable potentiel dans les domaines de la production de bio-carburants, du retraitement des déchets, de la fabrication de cosmétiques et de compléments alimentaires. La compréhension de la dynamique de nage de ce type de microorganisme est d'un intérêt primordial d'un point de vue industriel. Cet ouvrage présente l'étude de la dynamique de la micro-algue Chlamydomonas Reinhardtii. En utilisant un système de suivi de particules en imagerie optique que nous avons développé, nous analysons ici le mécanisme fondamental de nage utilisé par cette algue jusqu'à ses implications en terme d'effets collectifs sur la dynamique de nage d'une suspension semi-diluée.

En quoi et comment l'étude des rythmes de marche rejoint-elle une approche de la ville par le corps ? Cette question qui traverse ce travail, est aussi celle que nous formulons en direction de la conception architecturale et urbaine des espaces publics contemporains. En choisissant de contribuer aux recherches sur la marche en ville et en nous consacrant à l'étude des rythmes de marche, nous avons choisi de nous intéresser particulièrement à la définition de l'espace du mouvement, c'est-à-dire à l'importance, au niveau de la perception, de l'établissement d'une relation à l'environnement qui n'en appelle pas à une expérience finalisée de la réalisation d'un parcours d'un point de départ à un point d'arrivée, mais à celle de l'avènement d'une présence. De quelle manière s'établit cette relation à l'environnement qui nous ouvre à cette expérience de parcourir la ville sur le mode des variations présentielles ? Comment peut-on envisager concevoir l'espace public urbain selon ce mode du mouvement des corps et de l'espace ? En explorant cette problématique, nous inscrivons notre travail dans le champ des ambiances architecturales et urbaines, en revendiquant pour la marche à la fois sa dimension d'expérience sensible de la ville par le corps mais aussi, par l'engagement du corps qu'elle permet, la disposition à une posture pouvant enclencher le processus de conception. Notre étude a porté sur deux terrains : l'esplanade de la BnF et la passerelle Simone de Beauvoir à Paris. Entre immersion, recueil de paroles en marche et travail vidéographique, au détour de la post modern dance et de la danse contemporaine, notre recherche croise les dimensions sensibles, spatiales du mouvement et des émotions de la marche. Les analyses menées s'attachent à découvrir et restituer les mouvements de l'expérience présentielle de ces terrains d'étude. Ces observations pourront intéresser le milieu de la conception en l'amenant à une réflexion sur la composition des espaces publics en termes de conditions d'appuis des corps en marche permettant d'établir une relation à l'environnement dans le mouvement. Cette recherche ouvre aussi à un questionnement sur la façon dont une approche par l'esthétique de l'ambiance peut s'instaurer en critique de la conception architecturale et urbaine par le mouvement.

Cette thèse s'intéresse à définir de nouvelles méthodes cliniques d'investigation permettant de juger de l'impact de l'avance en âge sur la motricité. En particulier, cette thèse se focalise sur deux principales perturbations possibles lors de l'avance en âge : la chute et l'altération de la marche.Ces deux perturbations motrices restent encore mal connues et leur analyse en clinique pose de véritables défis technologiques et scientifiques. Dans cette thèse, nous proposons des méthodes originales de détection qui peuvent être utilisées dans la vie courante ou en clinique, avec un minimum de contraintes techniques.Dans une première partie, nous abordons le problème de la détection de la chute à domicile, qui a été largement traité dans les années précédentes. En particulier, nous proposons une approche permettant d'exploiter le volume du sujet, reconstruit à partir de plusieurs caméras calibrées. Ces méthodes sont généralement très sensibles aux occultationsqui interviennent inévitablement dans le domicile et nous proposons donc une approche originale beaucoup plus robuste à ces occultations. L'efficacité et le fonctionnement en temps réel ont été validés sur plus d'une vingtaine de vidéos de chutes et de leurres, avec des résultats approchant les 100% de sensibilité et de spécificité en utilisant 4 caméras ou plus.Dans une deuxième partie, nous allons un peu plus loin dans l'exploitation des volumes reconstruits d'une personne, lors d'une tâche motrice particulière : la marche sur tapis roulant, dans un cadre de diagnostic clinique. Dans cette partie, nous analysons plus particulièrement la qualité de la marche. Pour cela nous développons le concept d'utilisation de caméras de profondeur pour la quantification de l'asymétrie spatiale au cours du mouvement des membres inférieurs pendant la marche. Après avoir détecté chaque pas dans le temps, cette méthode réalise une comparaison de surfaces de chaque jambe avec sa correspondante symétrique du pas opposé. La validation effectuée sur une cohorte de 20 sujets montre la viabilité de la démarche

Cette thèse contient quatre travaux sur le modèle d'Agrégation Limitée par Diffusion Interne (iDLA), qui est un modèle de croissance pour la construction récursive d'ensembles aléatoires. Le premier travail concerne la dimension 1 et étudie le cas où les marches aléatoires formant l'agrégat évoluent dans un milieu aléatoire. L'agrégat normalisé converge alors non pas vers une forme limite déterministe comme dans le cas de marches aléatoires simples mais converge en loi vers un segment contenant l'origine dont les extrémités suivent la loi de l'Arcsinus. Dans le deuxième travail, on considère le cas où l'agrégat est formé par des marches aléatoires simples en dimension d > 1. On donne alors des résultats de convergence et de fluctuations sur la fonction odomètre introduite par Levine et Peres, qui compte en chaque point le nombre de passages des marches ayant formé l'agrégat. Dans le troisième travail, on s'intéresse au cas où l'agrégat est formé par des marches aléatoires multidimensionnelles qui ne sont pas centrées. On montre que sous une normalisation appropriée, l'agrégat converge vers une forme limite qui s'identifie à une vraie boule de chaleur. Nous répondons ainsi à une question ouverte en analyse concernant l'existence d'une telle boule bornée. Le quatrième travail concerne le cas particulier où une borne intérieure est connue pour l'agrégat. On donne alors des conditions suffisantes sur le graphe ainsi que sur la nature de cette borne pour qu'elle implique une borne extérieure. Ce résultat est appliqué au cas de marches évoluant sur un amas de percolation par arêtes surcritique, complétant ainsi un résultat de Shellef. / This thesis contains four works on the Internal Diffusion Limited Aggregation model (iDLA), which is a growth model that recursively builds random sets. The first work is set in dimension 1 and studies the case where the random walks that build the aggregate evolve in a random environment. The normalised aggregate then does not converges towards a deterministic limiting shape as it is the case for simple random walks, but converges in law towards a segment that contains the origin and which extremal points follow the Arcsine law. In the second work, we consider the case where the aggregate is built by simple random walks in dimension d > 1. We give convergence and fluctuation results on the odometer function introduced by Levine and Peres, which counts at each point the number of visits of walkers throughout the construction of the aggregate. In the third work, we examine the case where the aggregate is built using multidimensional drifted random walks. We show that under a suitable normalisation, the aggregate converges towards a limiting shape which is identified as a true heat ball. We thus give an answer to an open question in analysis concerning the existence of such a bounded shape. The last work deals with the special case where an interior bound is known for the aggregate. We give a set of conditions on the graph and on the nature of this interior bound that are sufficient to imply an outer bound. This result is applied to the case of random walks on the supercritical bond percolation cluster, thus completing a result by Shellef.