Les déficiences sensorimotrices ou troubles du mouvement sont ce qui sous-tend ou cause les incapacités aux membres supérieurs. Par exemple, la spasticité musculaire, faiblesse musculaire, pauvre contrôle moteur sélectif, spasmes musculaires ou mouvements involontaires ou tremblements sont tous des exemples de désordres sensorimoteurs/troubles du mouvement. Lorsque des personnes vivent avec de tels désordres sensorimoteurs, cela peut entrainer des incapacités aux membres supérieurs et de la difficulté à réaliser diverses tâches quotidiennes. Dans plusieurs cas, les personnes atteintes n'ont pas accès aux services d'un aide-soignant. La famille doit donc s'occuper de la personne dans le besoin ou encore la personne atteinte doit se débrouiller avec les assistances techniques disponibles sur le marché. La situation risque de se détériorer dans un futur proche considérant le vieillissement de la population où il faudra prendre soin de plus en plus de personnes en perte d'autonomie avec moins de main d'œuvre active. À la suite d'une revue de littérature, et de consultations avec des ergothérapeutes, il a été établi que les assistances techniques commercialisées ne sont pas suffisamment adéquates pour plusieurs usagers. Ce mémoire porte sur le développement d'assistances techniques mécaniques afin de venir en aide aux personnes ayant des difficultés de mouvement aux membres supérieurs. L'hypothèse est que l'utilisation des assistances développées aidera les personnes vivant avec des troubles de mouvement à s'alimenter de manière plus autonome. Et ce, tout en réduisant la charge de travail du personnel médical. Deux types d'aide à l'alimentation ont été développés : un système d'aide à l'alimentation passif pour la spasticité et un ustensile anti-tremblements. Le premier est un système utilisant des mécanismes à quatre barres et des amortisseurs afin de stabiliser l'ustensile et d'amortir les mouvements involontaires. Le deuxième est un ustensile de plus petite taille qui stabilise les tremblements en utilisant des contrepoids. / Many people live with disabilities that may affect the control of their upper limbs and therefore affect their daily autonomy. These disabilities can include muscle spasticity, non selective motor control, muscle weakness and others. This can cause spasms or tremors which will inevitably affect the person when he/she tries to eat by him/herself. In many cases, people living with that kind of disabilities do not have access to the service of a caregiver. The affected person can use technical aids available commercially or the family can takecare of the person in need. The situation is likely to deteriorate in the coming years considering the aging population. It will be necessary to take care of more and more people losing their autonomy while dealing with less active medical labor. Following a literature review, and several discussions with occupational therapists, it was established that the technical aids available commercially are not sufficiently adequate formany users. This thesis focuses on the development of mechanical feeding assistances tohelp people living with upper limbs movement disorders. The hypothesis is that using the developed aids will help people living with movement disorders to eat more independently. The use of the developed mechanical aids will increase user involvement while reducing the workload of the medical staff. Two different types of feeding aid have been developed: a passive feeding system forspasticity and an anti-tremor utensil. The first is a complex system using four-bar mechanisms and dampers to stabilize the utensil and reduce the effects of involuntary movements. The prototype is fixed on a table and is controlled with a handle. The second solution developed is a smaller sized utensil that stabilizes tremors using counterweights

Ce mémoire présente le développement d'un préhenseur pour une prothèse du membre supérieur à fermeture volontaire actionné à l'aide d'un harnais. Le préhenseur (main) comprend trois articulations par doigt (15 au total) et différentes fonctionnalités afin d'offrir une grande adaptabilité à la forme des objets, et ce, de façon purement mécanique. Le produit final permettra à l'utilisateur de saisir un plus grand nombre d'objets de forme différente tout en nécessitant une force d'actionnement raisonnable et en respectant tous les autres critères caractérisant une bonne prothèse. Afin d'atteindre ces objectifs, plusieurs travaux ont d'abord porté sur l'avancement des connaissances générales du sous-actionnement appliqué aux mains prothétiques. Dans un premier temps, différents mécanismes permettant de sous-actionner quatre doigts à partir d'une seule entrée ont été développés. Ensuite, un prototype de main plastique a été conçu afin de tester expérimentalement ces mécanismes et de mieux comprendre les principaux défis reliés à la réalisation du design d'une telle main. Cette main est entièrement sous-actionnée, c'est-à-dire qu'elle comprend 15 degrés de liberté pour un seul degré d'actionnement. Aussi, une étude a été effectuée sur la stabilité de prise dans les doigts sous-actionnés. Finalement, toutes ces connaissances acquises, combinées avec plusieurs idées de design sont utilisées afin d'orienter le design mécanique du préhenseur dans le but d'obtenir un produit final innovateur, respectant les critères et objectifs fixés.

Les déficiences sensorimotrices ou troubles du mouvement sont ce qui sous-tend ou cause les incapacités aux membres supérieurs. Par exemple, la spasticité musculaire, faiblesse musculaire, pauvre contrôle moteur sélectif, spasmes musculaires ou mouvements involontaires ou tremblements sont tous des exemples de désordres sensorimoteurs/troubles du mouvement. Lorsque des personnes vivent avec de tels désordres sensorimoteurs, cela peut entrainer des incapacités aux membres supérieurs et de la difficulté à réaliser diverses tâches quotidiennes. Dans plusieurs cas, les personnes atteintes n'ont pas accès aux services d'un aide-soignant. La famille doit donc s'occuper de la personne dans le besoin ou encore la personne atteinte doit se débrouiller avec les assistances techniques disponibles sur le marché. La situation risque de se détériorer dans un futur proche considérant le vieillissement de la population où il faudra prendre soin de plus en plus de personnes en perte d'autonomie avec moins de main d'œuvre active. À la suite d'une revue de littérature, et de consultations avec des ergothérapeutes, il a été établi que les assistances techniques commercialisées ne sont pas suffisamment adéquates pour plusieurs usagers. Ce mémoire porte sur le développement d'assistances techniques mécaniques afin de venir en aide aux personnes ayant des difficultés de mouvement aux membres supérieurs. L'hypothèse est que l'utilisation des assistances développées aidera les personnes vivant avec des troubles de mouvement à s'alimenter de manière plus autonome. Et ce, tout en réduisant la charge de travail du personnel médical. Deux types d'aide à l'alimentation ont été développés : un système d'aide à l'alimentation passif pour la spasticité et un ustensile anti-tremblements. Le premier est un système utilisant des mécanismes à quatre barres et des amortisseurs afin de stabiliser l'ustensile et d'amortir les mouvements involontaires. Le deuxième est un ustensile de plus petite taille qui stabilise les tremblements en utilisant des contrepoids. / Many people live with disabilities that may affect the control of their upper limbs and therefore affect their daily autonomy. These disabilities can include muscle spasticity, non selective motor control, muscle weakness and others. This can cause spasms or tremors which will inevitably affect the person when he/she tries to eat by him/herself. In many cases, people living with that kind of disabilities do not have access to the service of a caregiver. The affected person can use technical aids available commercially or the family can takecare of the person in need. The situation is likely to deteriorate in the coming years considering the aging population. It will be necessary to take care of more and more people losing their autonomy while dealing with less active medical labor. Following a literature review, and several discussions with occupational therapists, it was established that the technical aids available commercially are not sufficiently adequate formany users. This thesis focuses on the development of mechanical feeding assistances tohelp people living with upper limbs movement disorders. The hypothesis is that using the developed aids will help people living with movement disorders to eat more independently. The use of the developed mechanical aids will increase user involvement while reducing the workload of the medical staff. Two different types of feeding aid have been developed: a passive feeding system forspasticity and an anti-tremor utensil. The first is a complex system using four-bar mechanisms and dampers to stabilize the utensil and reduce the effects of involuntary movements. The prototype is fixed on a table and is controlled with a handle. The second solution developed is a smaller sized utensil that stabilizes tremors using counterweights

Plusieurs personnes vivent avec des incapacités qui affectent le contrôle du mouvement des membres supérieurs. Ces troubles de mouvement peuvent être présents sous forme de contractions involontaires, de mouvements spasmodiques ou de tremblements. Ceux-ci limitent ces personnes dans la réalisation de plusieurs tâches de la vie quotidienne. Des aides techniques peuvent alors servir à faciliter les déplacements, à compenser un manque de tonus musculaire ou à permettre la manipulation d'objets. Plus particulièrement, des aides techniques sont conçues pour les personnes vivant avec des troubles de mouvement aux membres supérieurs pour leur permettre de s'alimenter de manière autonome. Par contre, plusieurs facteurs limitent l'utilisation des aides techniques actuelles, tels que leur prix élevé ou leur complexité d'utilisation. L'objectif de ce mémoire est le développement d'une nouvelle aide à l'alimentation pour les personnes vivant avec des incoordinations motrices au niveau des membres supérieurs. L'hypothèse est que l'utilisation de l'aide à l'alimentation développée permettra d'améliorer la capacité des personnes avec des troubles de mouvement à s'alimenter de manière autonome. Cette assistance augmenterait l'implication de l'utilisateur lors des repas tout en réduisant la charge de travail des aidants ou préposés. Deux systèmes ont été développés : une version passive et une version active. La version passive consiste en un assemblage de barres qui maintiennent l'orientation de l'ustensile constante et amorti mécaniquement les mouvements brusques involontaires. Une version active a ensuite été développée, où des actionneurs remplacent les amortisseurs mécaniques, afn d'offrir une assistance plus intelligente. / Many people are living with neurological disorders such as cerebral palsy, stroke, muscular dystrophy or dystonia, that affect the control of upper limb movement. These motor disorders can be involuntary contractions, spasmodic movement or tremors. These disorders limit in the accomplishment of several tasks of daily life. Technical aids can then be used to facilitate movement, to compensate for a lack of muscle tone or to allow the manipulation of objects. In particular, assistive devices are designed for people with upper limb movement disorders to eat autonomously. Several factors limit the use of current assistive devices, such as their high price or high complexity. The aim of this thesis is the development of a new eating aid for people with upper limbs motor disorders. The hypothesis is that the use of the eating assistance developed will improve the ability of people with movement disorders to eat autonomously. This assistance would increase user involvement while reducing the workload of the caregiver. Two assistive prototypes have been developed : a passive version and an active version. The passive version consists of a bar assembly that maintains the constant orientation of the utensil and mechanically dampens involuntary movements. An active version was then developed, where actuators replace the mechanical dampers, in order to offer a more intellignent assistance.

Depuis une dizaine d'années, le Canada est témoin d'une recrudescence des cas d'amputations du membre inférieur. Il est important pour ces personnes de retrouver leur mobilité et un des meilleurs moyens pour ce faire passe par le port d'une prothèse. Une prothèse est ajustée individuellement en fonction des besoins et capacités de la personne qui la porte afin de réduire les risques liés à son port prolongé. Malheureusement, certaines personnes sont sujettes à des variations volumétriques de leur membre résiduel ce qui complique le port de la prothèse. Une solution répandue est l'utilisation de plis prothétiques que l'on ajoute et enlève à la manière de chaussettes. Cependant, cette solution est contraignante et encombrante. La société Ethnocare a mis au point un nouveau dispositif innovant, l'Overlay, une gaine extensible avec des cellules pneumatiques pour pallier aux variations volumétriques. Ce mémoire a pour but d'étudier l'impact de l'Overlay sur la capacité fonctionnelle et les stratégies de compensation lors de tâches de marche et de levés de chaise, ainsi que le confort et la douleur ressentie. Pour cela nous évaluons les différences entre l'Overlay et les plis prothétiques, au cours de deux visites espacées de deux semaines. Notre hypothèse est que l'Overlay permet un ajustement plus pratique et précis et améliore ainsi la mobilité et le confort. Au cours de chaque visite, les participant·es ont réalisé des tâches de marche à vitesse confortable, dans des situations écologiques, durant un test de marche de 6 minutes et des levés de chaise. Ces tâches ont été réalisées sous deux conditions, en portant l'Overlay et en portant des plis prothétiques. Nous avons ainsi pu mesurer et comparer les différentes stratégies biomécaniques de compensation liées à l'amputation au cours de chacune de ces tâches et des deux conditions, ainsi que leur évolution après deux semaines. Nous avons aussi évalué le confort et la douleur associés. Durant nos études nous avons remarqué une similarité entre les deux dispositifs quant à leur impact biomécanique au niveau des membres inférieurs. Le confort et la douleur se sont toutefois améliorés après deux semaines d'utilisation de l'Overlay. Ce dispositif semble alors être une alternative proposant une mobilité similaire à celle induite par les plis prothétiques, tout en proposant un meilleur confort dans la vie quotidienne / Over the last decade, Canada witnessed a rise in the population of lower limb amputations. Itis important forthose people to be able to recover a part oftheir mobility and one way to do it is by wearing a prosthesis. A prosthesis is personally adjusted to reduce the side effect of the prolonged port of the prosthesis. Unfortunately, some people are subject to volumetric variations of the residual limb, making it difficult to wear the prosthesis. A common solution is to use prosthetic folds that you can add or remove in the manner of traditional socks. However, this method requires to always have prosthetic folds and be able to remove the prosthesis at any time. The company Ethnocare developed a new device, the Overlay, an extensible sheath equipped with pneumatic cells that can deflate and inflate according to the volumetric variations. The aim of this thesis is to study the impact of the Overlay on functional capacity and compensation strategies during walking and sit-to-stand tasks, as well as on comfort and pain. To this end, we evaluated the differences between the Overlay and the prosthetic folds, over the course of two visits spaced two weeks apart. Our hypothesis is that the Overlay provides a more practical and precise fit, and thus improves mobility and comfort. During each visit, participants performed walking tasks at comfortable speed, in ecological situations, during a 6-minute walk test and sit-to-stand. These tasks were performed under two conditions: while wearing the Overlay and while wearing prosthetic folds. We were thus able to measure and compare the different bodymechanical strategies induced by the amputation during each of these tasks and under both conditions, as well as their evolution after two weeks. We also assessed the associated comfort and pain. During our studies, we noted a similarity between the two devices in terms of their biomechanical impact on the lower limbs. Comfort and pain improved after two weeks of use of the Overlay. This device, therefore, seems to be an alternative that offers mobility comparable to prosthetic folds, along with greater comfort in daily life.

Ce mémoire doctoral vise à approfondir les connaissances dans le domaine de la réadaptation, de la neurostimulation et de la pratique mentale basée sur l’imagerie motrice (IM). Très peu d’études ont mesuré les effets de ces deux techniques en combinaison et il existe à notre connaissance seulement une étude ayant mesuré les effets de ces deux techniques au niveau du membre inférieur. Concrètement, l’objectif principal du mémoire doctoral est de mesurer les effets de l’IM combinée à la stimulation transcrânienne à courant continu (STCC) sur les performances motrices d’une séquence complexe de mouvements de la jambe chez des sujets sains. Une étude expérimentale d’une seule séance, avec un protocole en double aveugle, placebo contrôle, a été réalisée auprès de 36 adultes sains. Les sujets ont été divisés aléatoirement en trois groupes égaux, soit un groupe recevant une stimulation anodale active du cortex moteur de la jambe combinée à l’IM, un groupe recevant une stimulation placebo combinée à l’IM et un groupe recevant une stimulation placebo combinée à une tâche de lecture. Les sujets devaient apprendre puis réaliser une séquence complexe de huit mouvements avec la jambe dominante, afin de mesurer la précision et la vitesse des séquences complétées. Les résultats ont démontré un effet d’acquisition de la séquence, soit immédiatement et 30 minutes après l’intervention, de même que des capacités d’IM équivalentes et ce pour tous les groupes. Cependant, contrairement à nos hypothèses, les résultats n’ont démontré aucun effet additionnel de l’IM ou de la combinaison de l’IM et de la neurostimulation sur le nombre de séquences correctement exécutées ou sur le temps d’exécution. Ce mémoire doctoral contribue toutefois à l’avancement des connaissances en démontrant la pertinence de réaliser des études auprès de populations saines afin de valider les paramètres d’intervention avant l’utilisation des interventions auprès de populations cliniques. / This doctoral thesis aimed at further developing knowledge on novel techniques to improve rehabilitation notably neurostimulation and mental practice based on motor imagery (MI). Very few studies have combined these two techniques and only one study combined these two techniques to investigate its effects on the lower limb. More precisely, the objective of this doctoral thesis is to study the effects of mental practice based on motor imagery (MI) combined with transcranial direct current stimulation (tDCS) on leg motor performances in healthy subjects, using a complex foot-movements sequence. A single session experimental study was conducted, using a double blind, placebo controlled protocol with 36 healthy adults. Subjects were randomly assigned to one of three equal groups: one receiving active anodal stimulation over the leg region of the motor cortex combined with motor imagery training, one receiving sham stimulation combined with motor imagery training and one receiving sham stimulation combined with a reading task. Subjects had to learn then execute a complex 8-movement sequence with their dominant leg; the goal being to measure accuracy and speed of completed sequences. Results showed new skill acquisition, immediately after and 30 minutes after the intervention in all groups. Results also showed that all three groups had similar MI abilities. However, contrary to our hypothesis, our results showed no additional effect of MI training or of the combination of MI training and stimulation, measured by an increase number of correctly performed sequences or by an decreased in execution time, suggesting that motor performances were similar for all three groups. This doctoral thesis contributes to scientific knowledge by showing the relevance of conducting research with healthy populations in order to validate the interventions before implementing the interventions with a clinical population.

Les facteurs de transcription Pitx ont été impliqués dans la croissance et la détermination de l’identité des membres postérieurs. D’abord, l’inactivation de Pitx1 chez la souris résulte en la transformation partielle des membres postérieurs en membres antérieurs. Ensuite, la double mutation de Pitx1 et de Pitx2 a montré l’activité redondante de ces facteurs pour la croissance des membres postérieurs. Ainsi, les souris mutantes Pitx1-/-;Pitx2néo/néo montrent une perte des éléments squelettiques proximaux et antérieurs. Des travaux récents ont impliqué les gènes de la famille des Iroquois dans le développement des membres. Tout particulièrement, les souris Irx3-/-;Irx5-/- montrent la perte des éléments squelettiques proximaux et antérieurs, exclusivement au niveau des membres postérieurs. Cette phénocopie entre les souris mutantes pour Pitx1/2 et Irx3/5 nous a amenés à poser trois hypothèses : (1) les Pitx sont responsables de l’expression de Irx dans les bourgeons postérieurs ; (2) à l’inverse, les Irx dirigent l’expression des Pitx ; (3) les Pitx et les Irx participent ensemble au programme génétique de croissance des bourgeons postérieurs. Nous avons pu conclure que les Pitx et les Irx font partie de cascades de régulation indépendantes l’une de l’autre et qu’ils sont capables d’interaction transcriptionnelle autant sur un promoteur générique que sur des régions conservées du locus de Tbx4. Enfin, autant l’inactivation Pitx que celle des Irx mène à un retard d’expression de Pax9 exclusivement dans les bourgeons postérieurs. Ainsi, les Pitx et les Irx semblent agir sur des programmes génétiques parallèles impliqués dans la croissance et le patterning des membres postérieurs. / The Pitx transcription factors have been implicated in growth and specification of hindlimb identity. First, Pitx1 gene inactivation in mice results in partial transformation of hindlimbs into forelimbs. Further, Pitx1 and Pitx2 have redundant activity for hindlimb growth as demonstrated in double mutant mice for Pitx1 and Pitx2. Indeed, Pitx1-/-;Pitx2neo/neo mice show loss of proximal (femur) and anterior (ilium, tibia and first digit) skeletal structures. A collaborator, Dr C. C. Hui of Toronto University, has demonstrated the importance of the Iroquois (Irx) family transcription factors in hindlimb development. Irx3-/-;Irx5-/- mice show loss of proximal and anterior skeletal structures, exclusively in hindlimbs, even if Irx are expressed in the two limb pairs. This phenocopy between Pitx and Irx mutants led us to investigate the interaction between these transcription factors with three hypotheses : (1) Pitx control Irx expression in hindlimb buds ; (2) the Irx direct Pitx gene expression in hindlimb bud ; (3) Pitx and Irx participate together in a growth regulation cascade in hindlimb buds. Our analyses led us to conclude that Pitx and Irx are in independant genetic cascade in hindlimb buds. However, we observed that Pitx and Irx transcription factors are capable of transcriptionnal interactions assessed using either a generic promoter or conserved regions of the Tbx4 locus. Finally, inactivation of either Pitx or Irx led to a delay of Pax9 expression exclusively in hindlimb buds. In sum, Pitx and Irx gene appear to act on parallel genetic programs involved in control of hindlimbs growth and patterning.

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

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.