DSCAM est exprimé dans le cortex lors du développement et sa mutation altère l’arborisation dendritique des neurones pyramidaux du cortex moteur. Considérant que les souris DSCAM2J possèdent des problèmes posturaux et locomoteurs, nous émettons l’hypothèse que DSCAM est impliqué dans le fonctionnement normal du cortex moteur et de la voie corticospinale. Comparées aux souris contrôles, les souris DSCAM2J vont présenter des problèmes moteurs à basse vitesse et enjamber un obstacle presque normalement à vitesse intermédiaire. Le traçage antérograde de la voie corticospinale révèle un patron d’innervation normal dans le tronc cérébrale et la moelle épinière. Des microstimulations intracorticale du cortex moteur évoque des réponses électromyographiques dans les membres à un seuil et une latence plus élevé. Par contre, une stimulation de la voie corticospinale dans la médulla évoque des réponses électromyographies à un seuil et une latence similaire entre les deux groupes, suggérant une réduction de l’excitabilité du cortex moteur. / DSCAM is expressed in the developing motor cortex, and its mutation alters the dendritic tree arborization of cortical neurons in the motor cortex. Given that DSCAM mutant mice exhibit postural and locomotor dysfunctions, we hypothesized that DSCAM might impair the normal functioning of the motor cortex and its corticospinal tract. In comparison to wild-type mice, DSCAM mutants displayed motor impairments at slow walking speed while stepping over an obstacle almost normally at moderate walking speed. Anterograde tracing of the corticospinal tract revealed a normal pattern of innervations at the brainstem and spinal cord levels. Intracortical microstimulations of the motor cortex evoked electromyographic responses in forelimb and hindlimb muscles at higher thresholds and longer latencies in DSCAM mutants. In contrast, stimulations of the corticospinal tract at the level of the medulla evoked electromyographic responses at similar thresholds and latencies in both mouse, thus suggesting a reduced excitability of their motor cortex.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / **Introduction :** Le transport de charges durant la marche est essentiel voire obligatoire chez le personnel militaire. Pour des raisons opérationnelles, les militaires doivent effectivement marcher sur de longues distances en portant des charges pouvant aller jusqu'à 68 kg, ce qui représente environ 57 à 73% du poids corporel. Il a été démontré que le transport de charges peut affecter les paramètres biomécaniques, physiologiques ainsi que l'efficacité à la marche, ce qui augmente grandement les risques de blessures musculo-squelettiques. L'implémentation d'exosquelettes passifs chez l'humain, représente une nouvelle technologie d'assistance capable de diminuer l'impact du transport de charges lors de la marche et donc de possiblement réduire le risque de blessures. Cependant, il est actuellement difficile de tirer des conclusions sur les bénéfices des exosquelettes passifs durant la marche dû aux différentes méthodologies expérimentales. Les études sur ce sujet tentaient d'observer l'impact d'un exosquelette sans comprendre l'interaction avec l'utilisateur ou n'implémentaient pas de processus de familiarisation. Développer un processus de familiarisation avec les principes de l'apprentissage moteur durant l'évaluation d'un exosquelette permettrait de mieux évaluer les bénéfices physiologiques associés. **L'objectif général** de ce projet de doctorat est d'évaluer l'influence du port d'un exosquelette passif à court terme ainsi que l'influence d'un processus de familiarisation basé sur les principes de l'apprentissage moteur sur les performances motrices et physiologiques. Plus précisément, **l'exosquelette passif sera évalué** dans une condition laboratoire contrôlé et dans une condition semi-opérationnelle. Ces objectifs reposent sur les hypothèses que 1) la première exposition à l'exosquelette aura une influence négative sur les performances motrices et physiologiques et 2) le processus de familiarisation à l'exosquelette permettra un retour des performances motrices et physiologiques à un niveau de référence (c- à-d. sans exosquelette) ou à des bénéfices. **Méthodologie :** La phase II (étude 1 - chapitre 2) portait sur l'exploration des effets d'un exosquelette passif personnalisé sur des variables métaboliques. Trois soldats et leurs exosquelettes ont été recrutés pour marcher à huit différentes vitesses sur tapis roulant sous cinq conditions d'évaluations (1) Sans exosquelette, (2) Première exposition à l'exosquelette, (3) Exosquelette après familiarisation, (4) Sans exosquelette / suivi trois mois, (5) Exosquelette / suivi trois mois. Durant la phase III, l'exosquelette personnalisé évoluera vers un modèle ajustable afin de recruter 13 participants. Le protocole de l'étude 1 sera amélioré selon les commentaires des participants de la phase II (étude 2 - chapitre 3) en plus d'intégrer le test du six minutes de marche (étude 3 - chapitre 4) afin d'observer la performance motrice. En plus de mesurer le changement métabolique, de l'électromyographie de surface sera ajouté afin d'explorer l'effet de l'exosquelette sur l'activité musculaire. **Résultats :** Les résultats de l'étude 1 ont permis de valider l'importance d'une méthodologie robuste de marche sur tapis roulant afin d'évaluer l'impact d'un exosquelette passif personnalisé sur le coût métabolique à la locomotion dans des conditions de laboratoire contrôlées. Cette étude a abouti à une réduction du coût métabolique à la locomotion d'environ 15% comparativement à la condition sans exosquelette. Durant l'étude 2, le protocole expérimental de l'étude 1 a été reprit et appliqué à un groupe plus important de participants, cette fois équipés d'un exosquelette passif ajustable. Dans cette étude, il y a eu une augmentation de 15% du coût métabolique à la locomotion ainsi qu'une augmentation significative de l'activation musculaire. L'intégration de l'électromyographie de surface a permis de mieux comprendre certains mécanismes physiologiques associés au port de l'exosquelette. Enfin, l'étude 3 a permis de mesurer la performance motrice et de comprendre les mécanismes physiologiques sous-jacents de l'exosquelette passif ajustable lors d'un test fonctionnel, où le participant décide lui-même de sa vitesse de marche. Les résultats ont révélé une diminution de la performance motrice d'environ 13% lors de l'ajout de charge ainsi que lors du port de l'exosquelette passif ainsi qu'une augmentation de l'activité musculaire du vaste médial de 18%. Toutefois, il est à noter que la familiarisation a eu permis de d'augmenter légèrement la performance de marche et en réduisant simultanément le coût métabolique à la locomotion. **Conclusions :** Les résultats suggèrent l'importance d'introduire une période de familiarisation lors de l'acquisition d'un exosquelette passif afin de réduire l'augmentation initiale du coût métabolique à la locomotion et de l'activité musculaire. La familiarisation peut aussi avoir une influence sur la performance motrice. Il est donc important de s'assurer que le processus de familiarisation soit adapté à la population utilisant l'appareil car il semble y avoir un effet d'apprentissage. / **Introduction:** Load carriage during walking is essential and even mandatory for military personnel. For operational reasons, military personnel often have to cover long distances while carrying loads weighing up to 68 kg, which represents approximately 57 to 73% of their body weight. It has been demonstrated that load carriage can affect biomechanical and physiological parameters, as well as walking efficiency, significantly increasing the risk of musculoskeletal injuries. The implementation of passive exoskeletons in humans represents a novel assistive technology capable of reducing the impact of load carriage during walking and potentially decreasing the risk of injuries. However, drawing conclusions about the benefits of passive exoskeletons during walking is currently challenging due to various experimental methodologies. Studies on this topic often aimed to observe the impact of an exoskeleton without understanding the user interaction or did not implement a familiarization process. Developing a familiarization process with motor learning principles during exoskeleton evaluation could better assess associated physiological benefits. The **main objective** of this thesis is to evaluate the short-term influence of wearing a passive exoskeleton and the influence of a familiarization process based on motor learning principles on motor and physiological performance. Specifically, the passive exoskeleton will be assessed in a controlled laboratory condition and in a semi-operational condition. These objectives are based on the hypotheses that 1) the initial exposure to the exoskeleton will have a negative impact on motor and physiological performance, and 2) the familiarization process with the exoskeleton will either return motor and physiological performance to a baseline level (i.e., without the exoskeleton) or result in benefits. **Methods:** In Phase II (Study 1 - Chapter 2), the exploration of the effects of a personalized passive exoskeleton on metabolic variables was conducted. Three soldiers and their exoskeletons were recruited to walk at eight different speeds on a treadmill under five evaluation conditions: (1) Without the exoskeleton, (2) First exposure to the exoskeleton, (3) Exoskeleton after familiarization, (4) Without exoskeleton / three-month follow-up, (5) Exoskeleton / three-month follow-up. In Phase III, the personalized exoskeleton will evolve into an adjustable model to recruit 13 participants. The Study 1 protocol will be improved based on feedback from Phase II participants (Study 2 - Chapter 3) and will integrate the six-minute walk test (Study 3 - Chapter 4) to observe motor performance. In addition to measuring metabolic changes, surface electromyography will be added to explore the effect of the exoskeleton on muscle activity. **Results:** The results of study 1 validated the importance of a robust treadmill walking methodology to assess the impact of a personalized passive exoskeleton on the metabolic cost of locomotion in controlled laboratory conditions. This study resulted in a approximately 15% reduction in the metabolic cost of locomotion compared to the condition without the exoskeleton. During Study 2, the experimental protocol of Study 1 was repeated and applied to a larger group of participants, this time equipped with an adjustable passive exoskeleton. In this study, there was a 15% increase in the metabolic cost of locomotion and a significant increase in muscle activation. The integration of surface electromyography helped better understand some physiological mechanisms associated with wearing the exoskeleton. Finally, Study 3 measured motor performance and understood the underlying physiological mechanisms of the adjustable passive exoskeleton during a functional test, where the participant decides their walking speed. The results revealed a decrease in motor performance of approximately 13% when adding load and when wearing the passive exoskeleton, along with an 18% increase in the activity of the vastus medialis. However, it is noteworthy that familiarization slightly increased walking performance while simultaneously reducing the metabolic cost of locomotion. Finally, study 3 measured motor performance and understanding the underlying physiological mechanisms of the adjustable passive exoskeleton during a "semi-operational" functional test, where the participant decides their own walking speed. The results showed a decrease in walking performance with the addition of load and when wearing the passive exoskeleton. However, it is noteworthy that familiarization had a beneficial effect by slightly improving walking performance and simultaneously reducing the metabolic cost of walking. **Conclusions:** The results suggest the importance of introducing a familiarization process when acquiring a passive exoskeleton to reduce the initial increase in the metabolic cost of walking and muscle activity. Familiarization can also influence motor performance. Therefore, it is important to ensure that the familiarization process is adapted to the population using the device, as there seems to be a learning effect.

Le contrôle des moteurs à allumage commandé est devenu capital pour satisfaire la législation sur les émissions polluantes tout en garantissant un bon agrément de conduite.<br />L'objectif était d'estimer la masse et la composition des gaz dans le cylindre d'un moteur à partir de lois physiques afin d'assurer un meilleur contrôle des phases transitoires en prenant en compte les gaz résiduels et les gaz recirculés.<br />La quantité de gaz résiduels a été caractérisée à l'aide de deux expériences et d'un code de calcul. Un modèle a été validé expérimentalement et intégré à un observateur prédicteur bouclé qui permet de prédire la pression et la température dans le collecteur. Les prédictions des différents flux de gaz et des espèces chimiques présents dans le cylindre en sont alors déduites.<br />L'observateur à été validé expérimentalement et en simulation. De plus, un algorithme permettant d'estimer la masse de gaz frais et brûlés à partir de la pression cylindre a été proposé pour obtenir l'information cycle à cycle et cylindre à cylindre.

L’hypothèse des voies visuelles attribue des rôles fonctionnels spécifiques aux réseaux cérébraux ventral et dorsal du système visuel. Ce modèle émet l’hypothèse selon laquelle la voie ventrale sous-tend le traitement de l'information pour la perception (vision-for-perception), alors que la voie dorsale est impliquée dans le traitement de l'information pour l'action (vision-for-action). L'idée de deux réseaux visuels distincts dans le cerveau humain a fait l’objet de très nombreux travaux de recherche au cours des 20 dernières années, mais les résultats apparaissent contradictoires. Cette thèse vise à éclaircir une partie du mystère de la façon dont la perception et l'action s’articulent. La figure d’Ebbinghaus a été utilisée pour distinguer la fonction d’une vision pour la perception, sensible aux illusions visuelles (taille relative), de la fonction d’une vision pour l’action affectée par les propriétés physiques de l’objet. Dans une première étude, nous avons quantifié l’illusion d’Ebbinghaus. Après, une démarche comparable de caractérisation des mouvements visuomoteurs a été implémentée sous des contraintes de précision et de vitesse. La caractérisation des mouvements visuomoteurs et la quantification de la perception des configurations Ebbinghaus ont ensuite permis de concevoir une tâche visuomotrice dont les cibles étaient des figures d’Ebbinghaus.La thèse a démontré que les voies ventrale et dorsale ne sont pas strictement distinctes fonctionnellement. Différentes variables informationnelles sont potentiellement utilisées pour ‘la vision pour la perception’ et ‘la vision pour l’action’ indépendamment du fait que certaines variables causent des illusions. / The influential two-visual streams hypothesis ascribes specific functional roles to the ventral and the dorsal network of the visual system. The ventral system has been hypothesized to process information for conscious perception (vision-for-perception), whereas the dorsal stream processes information for action (vision-for-action). The idea of two separate visual networks in the human brain inspired an enormous amount of research over the past 20 or so years. The results are conflicting and divisive about the idea, causing a seemingly insurmountable gap between supporters and opponents. This thesis aims to unravel a part of the jigsaw puzzle of how perception and action are functioning. The Ebbinghaus figure has been used to distinguish vision-for-perception that is susceptible to visual illusions (i.e., relative size) from vision-for-action that remain unaffected by perceptions of relative sizes. Therefore, we quantified the Ebbinghaus figure based on its geometry and systematically assessed its size illusion. Subsequently, a visuomotor task was implemented in which precision and speed of the voluntary movement were investigated. The description of the visuomotor task and of the perception of Ebbinghaus figures lead to combine both visuomotor task and Ebbinghaus figures. A dynamical model was fit to the experimental data to investigate the effect on the behavioral dynamics.This thesis demonstrated that the ventral stream and dorsal stream are not strictly functionally distinct, and that potentially different informational variables are used for ‘vision for perception’ and ‘vision for action’ irrespective of whether certain variables cause (perceptual) illusions.

Il existe plusieurs théories du contrôle moteur, chacune présumant qu’une différente variable du mouvement est réglée par le cortex moteur. On trouve parmi elles la théorie du modèle interne qui a émis l’hypothèse que le cortex moteur programme la trajectoire du mouvement et l’activité électromyographique (EMG) d’une action motrice. Une autre, appelée l’hypothèse du point d’équilibre, suggère que le cortex moteur établisse et rétablisse des seuils spatiaux; les positions des segments du corps auxquelles les muscles et les réflexes commencent à s’activer. Selon ce dernier, les paramètres du mouvement sont dérivés sans pré-programmation, en fonction de la différence entre la position actuelle et la position seuil des segments du corps. Pour examiner de plus près ces deux théories, nous avons examiné l’effet d’un changement volontaire de l’angle du coude sur les influences cortico-spinales chez des sujets sains en employant la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) par-dessus le site du cortex moteur projetant aux motoneurones des muscles du coude. L’état de cette aire du cerveau a été évalué à un angle de flexion du coude activement établi par les sujets, ainsi qu’à un angle d’extension, représentant un déplacement dans le plan horizontal de 100°. L’EMG de deux fléchisseurs du coude (le biceps et le muscle brachio-radial) et de deux extenseurs (les chefs médial et latéral du triceps) a été enregistrée. L’état d’excitabilité des motoneurones peut influer sur les amplitudes des potentiels évoqués moteurs (MEPs) élicitées par la TMS. Deux techniques ont été entreprises dans le but de réduire l’effet de cette variable. La première était une perturbation mécanique qui raccourcissait les muscles à l'étude, produisant ainsi une période de silence EMG. La TMS a été envoyée avec un retard après la perturbation qui entraînait la production du MEP pendant la période de silence. La deuxième technique avait également le but d’équilibrer l’EMG des muscles aux deux angles du coude. Des forces assistantes ont été appliquées au bras par un moteur externe afin de compenser les forces produites par les muscles lorsqu’ils étaient actifs comme agonistes d’un mouvement. Les résultats des deux séries étaient analogues. Un muscle était facilité quand il prenait le rôle d’agoniste d’un mouvement, de manière à ce que les MEPs observés dans le biceps fussent de plus grandes amplitudes quand le coude était à la position de flexion, et ceux obtenus des deux extenseurs étaient plus grands à l’angle d’extension. Les MEPs examinés dans le muscle brachio-radial n'étaient pas significativement différents aux deux emplacements de l’articulation. Ces résultats démontrent que les influences cortico-spinales et l’activité EMG peuvent être dissociées, ce qui permet de conclure que la voie cortico-spinale ne programme pas l’EMG à être générée par les muscles. Ils suggèrent aussi que le système cortico-spinal établit les seuils spatiaux d’activation des muscles lorsqu’un segment se déplace d’une position à une autre. Cette idée suggère que des déficiences dans le contrôle des seuils spatiaux soient à la base de certains troubles moteurs d’origines neurologiques tels que l’hypotonie et la spasticité. / According to a dominant theory, the motor cortex is directly involved in pre-programming motor outcome in terms of movement trajectories and electromyographic (EMG) patterns. In contrast, the equilibrium point theory suggests that the motor cortex sets and resets the spatial thresholds, i.e., the positions of body segments at which muscles and reflexes begin to act. Movement parameters thereby emerge without pre-programming, depending on the difference between the actual and the threshold position of the body segments. To choose between these two theories of motor control, we investigated corticospinal influences associated with voluntary changes in elbow joint angle in healthy individuals using transcranial magnetic stimulation (TMS) of the brain site projecting to motoneurons of the elbow muscles. In order to minimize the influence of motoneuronal excitability on the evaluation of corticospinal influences, motor evoked potentials (MEPs) elicited by TMS were obtained during the EMG silent period produced by a brief muscle shortening prior to the TMS pulse. MEPs were obtained at a flexion and an extension elbow angle actively established by subjects. MEPs were recorded from 2 elbow flexors (biceps and brachioradialis) and 2 extensors (medial and lateral heads of triceps). Flexor MEP amplitude was bigger at the elbow flexion position in the case of the biceps and extensor MEPs were bigger at the extension position in both extensors studied (reciprocal pattern). MEPs observed in the brachioradialis did not differ at the two elbow orientations. A similar difference in corticospinal influences at the two elbow positions was often preserved when the tonic activity of elbow muscles was equalized by compensating the passive muscle forces at the two positions with a torque motor. Thus, corticospinal influences and EMG activity were de-correlated and it can be concluded that the corticospinal system is not involved in pre-determining the magnitude of motor commands to muscles. Results suggest that the corticospinal system resets the spatial thresholds for muscle activation when segments move from one position to another. This implies that deficits in spatial threshold control may underlie different neurological motor problems (e.g., hypotonia and spasticity).

Pour franchir les prochaines étapes réglementaires, une des solutions adoptées par les constructeurs automobiles est la dépollution à la source par des nouveaux concepts de combustion. Une piste d’étude est le moteur à charge homogène allumé par compression, le moteur HCCI. Le défi majeur est de contrôler le phasage de la combustion lors des transitions. Or, l’ozone est un additif prometteur de la combustion. La première partie de ce travail est consacrée au développement d’un modèle 0D physique de la combustion dans le moteur HCCI à l’aide d’une approche statistique basée sur une fonction de densité de probabilité (PDF) de la température. Pour cela, un modèle de variance d’enthalpie est développé. Après la validation expérimentale du modèle, il est utilisé pour développer des cartographies du moteur HCCI avec et sans ajout de l’ozone afin d’évaluer le gain apporté par cet actuateur chimique en terme de charge et régime. La deuxième partie porte sur le contrôle du phasage de combustion par ajout d’ozone. Une étude de simulation est effectuée où des lois de commandes sont appliquées sur un modèle orienté contrôle. Les résultats montrent que l’ajout d’ozone permet de contrôler cycle-à-cycle le phasage de la combustion. En parallèle, une étude expérimentale sur un banc moteur est facilitée grâce à un système d’acquisition des paramètres de combustion (Pmax, CA50) en temps réel, développé au cours de cette étude. En intégrant les lois de commande par ajout d’ozone dans le calculateur du moteur (ECU), les résultats expérimentaux montrent la possibilité de contrôler non seulement cycle-à-cycle le phasage de la combustion par ajout d’ozone lors des transitions mais aussi de stabiliser le phasage de la combustion d’un point instable. / To pass the next legislator steps, one of the alternative solutions proposed for the depollution at the source by new concepts of combustion. One of proposed solution is the Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine. The major challenge is to control combustion phasing during transitions. Ozone is promising additive to combustion. During this work, a 0D physical model is developed based on temperature fluctuations inside the combustion chamber by using Probability Density Function (PDF) approach. For this, an enthalpy variance model is developed to be used in Probability Density Function (PDF) of temperature. This model presents a good agreement with the experiments. It is used to develop HCCI engine map with and without ozone addition in order to evaluate the benefit of using ozone in extending the map in term of charge-speed. The second part deals with control the combustion phasing by ozone addition. A Control Oriented Model (COM) coupled with control laws demonstrates the possibility to control combustion phasing cycle-to-cycle. Thereafter, an experimental test bench is developed to prove this possibility. A real time data acquisition system is developed to capture combustion parameters (Pmax, CA50). By integrating control laws into Engine Control Unit (ECU), results demonstrate not only the controllability of combustion phasing cycle-to-cycle during transitions but also to stabilize it for an instable operating point.

Il existe plusieurs théories du contrôle moteur, chacune présumant qu’une différente variable du mouvement est réglée par le cortex moteur. On trouve parmi elles la théorie du modèle interne qui a émis l’hypothèse que le cortex moteur programme la trajectoire du mouvement et l’activité électromyographique (EMG) d’une action motrice. Une autre, appelée l’hypothèse du point d’équilibre, suggère que le cortex moteur établisse et rétablisse des seuils spatiaux; les positions des segments du corps auxquelles les muscles et les réflexes commencent à s’activer. Selon ce dernier, les paramètres du mouvement sont dérivés sans pré-programmation, en fonction de la différence entre la position actuelle et la position seuil des segments du corps. Pour examiner de plus près ces deux théories, nous avons examiné l’effet d’un changement volontaire de l’angle du coude sur les influences cortico-spinales chez des sujets sains en employant la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) par-dessus le site du cortex moteur projetant aux motoneurones des muscles du coude. L’état de cette aire du cerveau a été évalué à un angle de flexion du coude activement établi par les sujets, ainsi qu’à un angle d’extension, représentant un déplacement dans le plan horizontal de 100°. L’EMG de deux fléchisseurs du coude (le biceps et le muscle brachio-radial) et de deux extenseurs (les chefs médial et latéral du triceps) a été enregistrée. L’état d’excitabilité des motoneurones peut influer sur les amplitudes des potentiels évoqués moteurs (MEPs) élicitées par la TMS. Deux techniques ont été entreprises dans le but de réduire l’effet de cette variable. La première était une perturbation mécanique qui raccourcissait les muscles à l'étude, produisant ainsi une période de silence EMG. La TMS a été envoyée avec un retard après la perturbation qui entraînait la production du MEP pendant la période de silence. La deuxième technique avait également le but d’équilibrer l’EMG des muscles aux deux angles du coude. Des forces assistantes ont été appliquées au bras par un moteur externe afin de compenser les forces produites par les muscles lorsqu’ils étaient actifs comme agonistes d’un mouvement. Les résultats des deux séries étaient analogues. Un muscle était facilité quand il prenait le rôle d’agoniste d’un mouvement, de manière à ce que les MEPs observés dans le biceps fussent de plus grandes amplitudes quand le coude était à la position de flexion, et ceux obtenus des deux extenseurs étaient plus grands à l’angle d’extension. Les MEPs examinés dans le muscle brachio-radial n'étaient pas significativement différents aux deux emplacements de l’articulation. Ces résultats démontrent que les influences cortico-spinales et l’activité EMG peuvent être dissociées, ce qui permet de conclure que la voie cortico-spinale ne programme pas l’EMG à être générée par les muscles. Ils suggèrent aussi que le système cortico-spinal établit les seuils spatiaux d’activation des muscles lorsqu’un segment se déplace d’une position à une autre. Cette idée suggère que des déficiences dans le contrôle des seuils spatiaux soient à la base de certains troubles moteurs d’origines neurologiques tels que l’hypotonie et la spasticité. / According to a dominant theory, the motor cortex is directly involved in pre-programming motor outcome in terms of movement trajectories and electromyographic (EMG) patterns. In contrast, the equilibrium point theory suggests that the motor cortex sets and resets the spatial thresholds, i.e., the positions of body segments at which muscles and reflexes begin to act. Movement parameters thereby emerge without pre-programming, depending on the difference between the actual and the threshold position of the body segments. To choose between these two theories of motor control, we investigated corticospinal influences associated with voluntary changes in elbow joint angle in healthy individuals using transcranial magnetic stimulation (TMS) of the brain site projecting to motoneurons of the elbow muscles. In order to minimize the influence of motoneuronal excitability on the evaluation of corticospinal influences, motor evoked potentials (MEPs) elicited by TMS were obtained during the EMG silent period produced by a brief muscle shortening prior to the TMS pulse. MEPs were obtained at a flexion and an extension elbow angle actively established by subjects. MEPs were recorded from 2 elbow flexors (biceps and brachioradialis) and 2 extensors (medial and lateral heads of triceps). Flexor MEP amplitude was bigger at the elbow flexion position in the case of the biceps and extensor MEPs were bigger at the extension position in both extensors studied (reciprocal pattern). MEPs observed in the brachioradialis did not differ at the two elbow orientations. A similar difference in corticospinal influences at the two elbow positions was often preserved when the tonic activity of elbow muscles was equalized by compensating the passive muscle forces at the two positions with a torque motor. Thus, corticospinal influences and EMG activity were de-correlated and it can be concluded that the corticospinal system is not involved in pre-determining the magnitude of motor commands to muscles. Results suggest that the corticospinal system resets the spatial thresholds for muscle activation when segments move from one position to another. This implies that deficits in spatial threshold control may underlie different neurological motor problems (e.g., hypotonia and spasticity).

L'augmentation continue des charges de fonctionnement des moteurs à allumage commandé a conduit à l'apparition d'une nouvelle forme de combustion anormale à bas régime sous la forme d'un pré allumage. Dans des conditions de pression et de température extrêmes, une auto-inflammation incontrôlée du mélange carburé peut en effet se produire avant l'allumage normal à la bougie et conduire à une seconde auto-inflammation de type cliquetis donnant naissance à des oscillations de pression inacceptables même pour les moteurs les plus robustes. Cette anomalie constitue donc une véritable limite au downsizing des moteurs et à l'augmentation de leurs performances spécifiques. Cette dernière forme de combustion anormale est bien plus critique que le cliquetis car son apparition est aléatoire, le plus souvent sporadique et généralement très violente. Ces caractéristiques fondamentales expliquent que de nouveaux outils et de nouvelles méthodologies d'analyse aient dû être développés pour mieux caractériser le processus d'auto-inflammation dans ces conditions extrêmes. Des méthodes statistiques avancées ont notamment été mises au point pour quantifier de manière fiable la fréquence d'apparition du pré allumage malgré son caractère aléatoire. En parallèle, un travail expérimental important a été réalisé pour mettre au point une méthodologie de réalisation de visualisations endoscopiques permettant de mieux analyser le processus de combustion, et d'identifier de manière plus précise les zones préférentielles d'apparition du pré allumage dans la chambre de combustion. Les impacts des paramètres fondamentaux régissant l'auto-inflammation (aérodynamique interne, thermique et chimie du mélange) ont d'abord été analysés sur un monocylindre de recherche. Le processus de combustion a ainsi été détaillé et l'hypothèse d'une auto-inflammation spontanée en phase gazeuse a également pu être abordée en parallèle de l'analyse expérimentale par une approche numérique RANS. Une étude plus approfondie a ensuite montré qu'il était possible qu'un pré allumage conduise à une auto-inflammation de type détonation, ce qui explique qu'un nombre réduit d'occurrences suffise à détériorer irrémédiablement le moteur. La versatilité du monocylindre a également permis de mettre en évidence la diversité des phénomènes qui pouvaient conduire au pré allumage et d'autres hypothèses que celle d'une auto-inflammation spontanée en phase gazeuse ont ainsi pu être formulées. Celles-ci ont finalement été testées sur un multicylindre en appliquant des méthodologies d'essais et d'analyse éprouvées sur monocylindre. Les investigations tournées vers l'impact des réglages moteur ont alors notamment confirmé que les impacts du carburant sur les parois de la chambre de combustion conduisaient à la formation de films liquides dont les caractéristiques locales pouvaient être favorables à une auto-inflammation. / The continuous increase of engine loads on SI engines has provoked the apparition of a new form of abnormal combustion at low engine speed in the guise of a pre-ignition. Under extreme conditions of pressure and temperature, an uncontrolled auto-ignition of the fresh mixture can happen well before the normal ignition at the spark and lead to a knocking-like second auto-ignition and to unacceptable pressure oscillations even for modern and robust engines. This anomaly constitutes thus a strong limit to the downsizing of gasoline engines and to the increase of their specific performance. This latter abnormal combustion is far more critical than knocking combustion since its apparition is random, most often sporadic and usually very violent. These fundamental characteristics explain that new tools and methodologies had to be developed to achieve a better characterization of the auto-ignition process under such extreme conditions. Advanced statistical methods have notably been defined to obtain a reliable quantification of the pre-ignition frequency despite its randomness. A significant work has simultaneously been realized to develop an experimental methodology dedicated to endoscopic visualizations allowing a better analysis of the combustion process and a more precise identification of the preferential areas of auto-ignition inside the combustion chamber. The impacts of fundamental parameters governing auto-ignition (the mixture's charge motion, thermal and chemical evolutions) have first been analyzed thanks to a research single cylinder engine. That way, the combustion process has been detailed and the hypothesis of a spontaneous auto-ignition of the gaseous mixture has also been tackled at the same time with the help of a numerical RANS approach. Then, a deeper analysis has showed that pre-ignition could lead to a developing detonation mode during the second auto-ignition, explaining so that a reduced number of events could cause irremediable damages. Thanks to the flexibility of the single cylinder engine, it has also been shown that a wide variety of phenomena could lead to pre-ignition and it has made possible the formulation of other hypotheses than a spontaneous auto-ignition of the gaseous mixture. These ones have finally been tested on a serial multi-cylinder engine with test and analysis methodologies validated on the single cylinder engine. The investigations focused on the impacts of settings have then confirmed that the fuel impacts on the liner and on the piston lead to the formation of liquid films whose local characteristics could be favorable to auto-ignition.

Depuis une quinzaine d'années, le véhicule électrique est redevenu une problématique importante dans le domaine du génie électrique. L'objectif est maintenant de concevoir de vrais véhicules électriques exploitant notamment la grande souplesse de gestion de cette énergie. Dans cette optique, nous nous sommes intéressé au moteur-roue car il présente plusieurs avantages, en particulier de compacité de la fonction motrice. Cependant la conception d'un tel système impose de très nombreuses contraintes. Entre autres, il faut modéliser le système dans sa globalité et réaliser un compromis entre la masse du moteur et son rendement afin d'optimiser l'autonomie du système. La structure de moteur-roue retenue dans ce travail est un moteur synchrone à aimants permanents Nd-Fe-B, à structure inversée, à forces électromotrices trapézoïdales et alimenté par un onduleur de tension produisant des créneaux de courant, car cette structure présente à la fois un fort couple massique mais aussi un bon rendement. Pour dimensionner ce système, nous avons proposé une procédure originale et efficace comportant deux phases : − une optimisation de structure sur la base de modèles analytiques ; − une validation du dimensionnement optimal à l'aide d'une analyse fine par des modèles numériques. L'approche globale (batterie, convertisseur et moteur) nécessite des modèles analytiques et numériques de l'ensemble du système dans les trois domaines magnétiques, électromécaniques et thermiques. La procédure d'optimisation utilise le logiciel Pascosma, développé par le Laboratoire d'Electrotechnique de Grenoble, pour programmer automatiquement un logiciel de dimensionnement du moteur-roue modélisé. Les modèles ont été validés sur des moteurs de puissances 30 kW et 200 W et la méthodologie de conception a permis l'amélioration d'un moteur d'assistance au pédalage intégré dans le moyeu d'une roue de vélo, nous avons pu diminuer la masse du moteur de près de 50 % tout en améliorant son rendement de trois points.

Du fait des nouvelles réglementations sur les émissions de polluants à l'échappement, de nouveaux procédés de combustion LTC (Low Temperature Combustion) tels que le HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) ont vu le jour. En effet, en mode HCCI, peu de particules et peu d'oxydes d'azote sont émis, mais il est nécessaire de contrôler précisément l'initiation et le déroulement de la combustion : soit par des solutions technologiques novatrices, soit par une formulation de carburant appropriée, soit par des forts taux d'EGR (Exhaust Gas Recirculation) dont la composition et la réactivité peuvent varier, soit par la combinaison des différents éléments précédents. Ce sont la formulation du carburant, la réactivité de l'EGR ainsi que la variation de sa composition qui ont fait l'objet de cette thèse.<br />Afin de pouvoir connaître la composition de ces gaz recyclés ainsi que l'influence des paramètres du moteur sur cette composition, une étude sur banc moteur HCCI a été réalisée. Pour pouvoir ensuite étudier l'influence de l'ajout de certaines espèces composantes des gaz brûlés sur la combustion HCCI, deux dispositifs expérimentaux ont été utilisés : un moteur HCCI et un réacteur auto-agité.<br />Cette thèse a ainsi pu mettre en évidence la composition des gaz brûlés en mode HCCI jusqu'alors méconnue, l'influence des paramètres du moteur ainsi que celle de la formulation du carburant sur cette composition, l'évolution de la composition au sein même du circuit de recirculation mais surtout l'importance de l'impact chimique de ces gaz recyclés sur l'initiation et le déroulement de la combustion HCCI.