Le tremblement, défini comme un mouvement rythmique involontaire, est un des mouvements anormaux les plus fréquents. Le tremblement n'est pas une pathologie mortelle, mais elle diminue souvent considérablement la qualité de vie de la personne. Les traitements efficaces ne sont pas encore disponibles, puisque les solutions pharmacologiques et chirurgicales souffrent encore de limitations en termes d'efficacité, de risques et de coûts. Une alternative consiste à utiliser des technologies d'assistance, tels que les exosquelettes ou la Stimulation Électrique Fonctionnelle (SEF).Néanmoins, la conception de systèmes actifs de compensation des tremblements présente plusieurs défis. Un tel système doit être capable, par exemple, d'atténuer les tremblements tout en minimisant la fatigue, la douleur et l'inconfort induit. Il doit aussi distinguer entre le tremblement et le mouvement volontaire, afin de réduire les interférences sur les mouvements intentionnels.Cette thèse se concentre donc sur l'évaluation de l'usage de la SEF pour atténuer le tremblement. Une première contribution concerne le développement des modèles neuromusculosquelettiques pour étudier l'influence des boucles réflexes sur la dynamique du tremblement, ainsi que la modulation de l'impédance de l'articulation via la co-contraction induite par la SEF. Un algorithme pour estimer en ligne le tremblement et ses caractéristiques tout en filtrant le mouvement volontaire a été proposé et validé sur patients. Enfin, un système SEF pour atténuer le tremblement basé sur le contrôle d'impédance a été conçu et évalué sur patients, alors qu'une deuxième stratégie en boucle fermée a été testée sur des sujets sains. / Tremor, defined as an involuntary, approximately rhythmic and roughly sinusoidal movement, is one of the most common movement disorders. It is not a life-threatening pathology, but it often decreases significantly the person's quality of life. Today, effective treatments for pathological tremor are not yet available, since current pharmacological and surgical alternatives still present limitations with respect to effectiveness, risks, and costs. A different approach is the use of assistive technologies, such as upper limb exoskeletons or Functional Electrical Stimulation (FES).Nevertheless, the design of active tremor compensation systems based on these technologies presents several challenges. Such a system must be able, for instance, to attenuate tremor while minimizing the induced fatigue, pain, and discomfort. Also, it must be able to distinguish between pathological tremor and voluntary motion, in order to reduce interference on intentional movements.This thesis is focused then in evaluating the use of FES to attenuate the effects of tremor. A first contribution concerns the use of neuromusculoskeletal models to study the effects reflex pathways may produce on tremor dynamics, as well as how FES-induced co-contraction may modulate joint impedance. Also, an online algorithm to estimate tremor and its features while simultaneously filtering voluntary motion has been proposed and validated with tremor patients. Finally, a FES system to attenuate tremor based on impedance control has been designed and evaluated on tremor patients, while a second strategy using closed-loop FES control has been tested on healthy subjects.

Avec le besoin de développer un organe artificiel remplaçant le doigt humain dans le cas d'un déficit et la nécessité de comprendre le fonctionnement de ce système physiologique, un modèle physique inverse du système doigt, permettant de chercher les activations neuronales à partir du mouvement, est nécessaire. Malgré le grand nombre d'études dans la modélisation de la main humaine, presque il n'existe aucun modèle physique inverse du système doigt majeur qui s'intéresse à chercher les activations neuronales. Presque tous les modèles existants se sont intéressés à la recherche des forces et des activations musculaires. L'objectif de la thèse est de présenter un modèle neuromusculo-squelettique du système doigt majeur humain permettant d'obtenir les activations neuronales, les activations musculaires et les forces musculaires des tous les muscles agissants sur le système doigt d'après l'analyse du mouvement. Le but de ce type des modèles est de représenter les caractéristiques essentielles du mouvement avec le plus de réalisme possible. Notre travail consiste à étudier, modéliser et à simuler le mouvement du doigt humain. L'innovation du modèle proposé est le couplage entre la biomécanique et les aspects neurophysiologiques afin de simuler la chaine inverse complet du mouvement en allant des données dynamiques du doigt aux intentions neuronales qui contrôlent les activations musculaires. L'autre innovation est la conception d'un protocole expérimental spécifique qui traite à la fois les données sEMG multicanal et les données cinématiques d'après une procédure de capture de mouvement. / With the need to develop an artificial organ replacing the human finger in the case of a deficiency and the need to understand how this physiological system works, an inverse physical model of the finger system for estimating neuronal activations from the movement, is necessary. Despite the large number of studies in the human hand modeling, almost there is no inverse physical model of the middle finger system that focuses on search neuronal activations. Al most all existing models have focused on the research of the muscle forces and muscle activations. The purpose of the manuscript is to present a neuromusculoskeletal model of the human middle finger system for estimating neuronal activations, muscle activations and muscle forces of all the acting muscles after movement analysis. The aim of such models is to represent the essential characteristics of the movement with the best possible realism. Our job is to study, model and simulate the movement of the human finger. The innovation of the proposed model is the coupling between the biomechanical and neurophysiological aspects to simulate the complete inverse movement chain from dynamic finger data to neuronal intents that control muscle activations. Another innovation is the design of a specific experimental protocol that treats both the multichannel sEMG and kinematic data from a data capture procedure of the movement.

Malgré l’amélioration du taux de survie, les survivants de la leucémie aiguë lymphoblastique (LAL) pédiatrique souffrent toujours de séquelles de la maladie et des traitements, dont au niveau neuromusculosquelettique (NMSQ). L’objectif de ce mémoire était de décrire les déficiences, limitations d’activité et restrictions de participation que présentent les survivants de LAL pédiatrique à long terme ainsi que d’explorer la prise en charge usuelle en physiothérapie de ces séquelles NMSQ. Le premier article est un d’étude descriptive rétrospective. Les résultats de cette étude supportent les séquelles NMSQ documentées dans la littérature en plus d’apporter des précisions sur les différences entre les survivants présentant ou non une ostéonécrose de la hanche. Le niveau d’association a également été évalué entre certaines variables de déficiences et limitations d’activité. Le second article est une étude de cas unique. Cette étude a permis de constater que, bien que les physiothérapeutes d’un des centres spécialisés en hémato-oncologie pédiatrique du Québec soient expertes dans le domaine, il n’existe actuellement aucune prise en charge standardisée des séquelles NMSQ des survivants de la LAL à long terme. L’identification des barrières et facilitateurs à l’implantation d’une prise en charge perçue comme optimale par les physiothérapeutes apporte des pistes de solution pertinentes à l’amélioration des pratiques. Les projets de recherche présentés dans ce mémoire permettent de constater que les déficiences et les limitations d’activité des survivants de la LAL pédiatrique sont importantes. Les physiothérapeutes sont parmi les détenteurs d’enjeux clés dans l’optimisation de la prise en charge de cette population grandissante. / Although survival rate has improved, survivors of childhood acute lymphoblastic leukemia (cALL) still suffer from late adverse effects related to the disease and its treatment including neuromusculoskeletal (NMSK) morbidities. The aims of this research were to describe the impairments, activity limitations, and participation restrictions of long-term survivors of cALL and explore current physiotherapy clinical practice regarding these NMSK late adverse effects. The first manuscript is a retrospective descriptive study. Results of this study confirm the long-term NMSK late adverse effects documented in the literature and provide additional information about differences between survivors with and without hip osteonecrosis. Furthermore, relationships between some variables of impairments and activity limitations were identified. The second manuscript is a case study. A focus group with expert physiotherapists in pediatric hemato-oncology from a specialized centre revealed that standardized clinical practice guidelines for the management of long term NMSK late adverse effects of survivors of cALL are lacking. Identification of barriers and facilitators to the implementation of clinical practice perceived as optimal by physiotherapists provides relevant solutions to improve long-term care of this population. Findings from these studies highlight that impairments and activity limitations of survivors of cALL are important. Physiotherapists are key stakeholders in optimizing long-term care of this growing population.