La lombalgie est une douleur de la région lombaire du rachis. Un des moyens communément utilisés pour soulager cette douleur est le port d’orthèses lombaires. Bien que l’efficacité de ces orthèses soit démontrée, leur mode d’action reste mal connu. L’objectif de ce projet est d’analyser ce mode d’action dans le cas de ceintures de soutien lombaire.En lien avec des médecins et un industriel, trois approches ont été mises en œuvre. Premièrement, une approche expérimentale a permis de déterminer les propriétés mécaniques des ceintures de soutien lombaire et d’évaluer la pression appliquée suivant ces propriétés. Secondairement, la pression appliquée par les ceintures a été mesurée par une approche clinique. Cette pression a été liée à la diminution de la douleur engendrée par les ceintures, au bien-être ressenti, à la modification de la posture et à la déformation de la ceinture. Troisièmement, une approche numérique a servi à montrer les paramètres influents sur le soulagement de la douleur.Un des modes d’action des ceintures de soutien lombaire, mis en évidence dans ce projet, est la pression appliquée sur le tronc qui engendre une variation des pressions abdominale et intradiscale, ainsi qu’une modification de la posture. La pression appliquée dépend, entre autres, des caractéristiques mécaniques des ceintures. Les résultats mettent en évidence l’importance de maitriser cette pression appliquée ainsi que la spécificité du patient sur les effets mécaniques des ceintures.Les différentes approches sont complémentaires ; elles sont des moyens de caractérisation des orthèses qui pourraient être utilisés pour d’autres orthèses et également aider au développement de produits. / Low back pain is a pain felt in the lumbar region of the spine. Lumbar orthotics might be used to relieve this pain. Efficacy of lumbar orthotics was proved, but mechanical effects remain unclear. Aim of this project if to analyze these mechanical effects for lumbar belts, a specific lumbar orthotic.In relation with clinicians and manufacturer, three different approaches were developed. First, experimental approach permits to determine mechanical properties of lumbar belts and to evaluate applied pressure related to these mechanical properties. Second, applied pressure by lumbar belts was measured using a clinical approach. This pressure has been related to the decrease in pain, to the wellbeing felt, to the modification of posture and to the lumbar belts strain. Third, numerical approach was used to demonstrate the influential parameters on pain relief.One of mechanical effects of lumbar belts, highlighted in this project, is the pressure applied on the trunk which causes change in abdominal and intradiscal pressure and posture. The applied pressure depends on the mechanical properties of the belts. Results demonstrate the importance of mastering the applied pressure and the specificity of the patient on the mechanical effects of belts. The different approaches are complementary; they are orthotics characterization tools that could be used for others orthotics and also helps in the development of new products.

L’articulation du genou est sujette à de nombreuses pathologies pouvant entraîner des instabilités. Les démarches thérapeutiques incluent communément le port d’orthèses, dans le but de stabiliser ou limiter les mouvements articulaires. Malgré une forte prescription, l’évaluation de ces dispositifs manque encore de standardisation.En lien avec des médecins et des industriels, différents outils ont été développés pour évaluer leur efficacité biomécanique. Un modèle éléments finis d’un membre inférieur appareillé a notamment permis d’étudier l’effet de divers paramètres de conception d’une genouillère sur les pressions exercées et sur sa capacité à limiter un mouvement pathologique. Ce modèle a servi à valider un banc de test pouvant contribuer à l’innovation et la certification. Afin d’appréhender les problèmes de confort, le glissement des orthèses sur la peau a été caractérisé par des mesures de champ. Enfin, leurs actions in vivo ont été mesurées à l’aide d’un arthromètre sur des patients présentant une laxité.Les résultats mettent en évidence l’importance des caractéristiques techniques des orthèses et la spécificité du patient sur leurs niveaux d’action. Ainsi, il est possible de cibler des pathologies en jouant sur certains facteurs. Cependant, comparé aux structures de stabilisation passive (ligaments), le rôle des orthèses s’avère limité aux conditions de faibles sollicitations mécaniques. Néanmoins, leurs effets actifs et proprioceptifs (contrôle neuro-musculaire) seraient également à considérer.Ces outils s’avèrent complémentaires ; ils ouvrent la voie à des démarches d’évaluation standardisées et pourront également aider au développement de nouveaux produits. / The knee joint is vulnerable to various injuries and degenerative conditions, potentially leading to instabilities. Usual treatments involve orthoses, which are medical devices aimed at supporting, aligning or immobilizing the joint. However, the evaluation of these devices lacks standardisation despite high prescription and demand.In relation with clinicians and manufacturers, different tools were developed to assess their biomechanical efficiency. Firstly, a finite element analysis (FEA) of a braced lower limb was used to investigate the effects of brace design on its ability to prevent a pathological motion and understand the force transfer mechanisms. This model provided a basis to validate an experimental surrogate limb with the aim of providing an innovation and certification tool for manufacturers. In an attempt to apprehend comfort issues, full-field measurements of brace migration and FEA of contact pressures were performed. Finally, their in vivo actions were measured on ACL-deficient patients using a laxity testing device.Results highlight the importance of brace technical characteristics and patient-specificity on characterized levels of action and comfort. Furthermore, some key design factors allowed to target devices to particular pathologies. However, when compared to in vivo passive stabilizing structures (ligaments), the efficiency of knee braces was restrained to low load conditions. Nevertheless, these devices may also have a substantial effect on active stabilizing mechanisms such as neuro-muscular control.These tools were found to be complementary and may hopefully pave the way to a standardised procedure for evaluating and developing new designs.

Contexte. La schizophrénie (SCZ) est associée à des troubles cognitifs qui entravent les capacités fonctionnelles des patients. En particulier, les déficits des fonctions exécutives handicapent la réalisation des Activités de la Vie Quotidienne (AVQ), et altèrent l’adhésion au traitement. Des Assistants Technologiques pour la Cognition (ATC), initialement conçus pour les maladies neurologiques, pourraient être utilisés comme outils de remediation cognitive pour compléter les traitements conventionnels dans la SCZ.Objectifs. Notre objectif clinique était d’améliorer l'autonomie et l'adhésion au traitement de patients SCZ grâce à deux ATC : Mobus et DoPill. Notre objectif technologique était de vérifier que ces ATC étaient adaptés aux besoins et aux capacités des patients SCZ.Méthodes. Des personnes ayant un diagnostic de SCZ selon les critères du DSM-IV ont testé Mobus au cours de trois études. Il s’agit d’un logiciel installé dans des smart phone qui offre un rappel des AVQ. De plus, l’utilsateur a la possibilité d’exprimer son vécu quotidien (symptômes, émotions...). Dans la troisième étude, un autre ATC a été testé : le DoPill. Ce pilulier intelligent avertit l’utilisateur lorsqu’il est temps de prendre son médicament. Des capteurs détectent la prise médicamenteuse. Les informations sur la réalisation des AVQ, le vécu des patients et l’adhésion au traitement, enregistrées de manière écologique par Mobus et DoPill, sont accessibles aux aidants à distance via Internet.Résultats. Nos trois études ont permis d’optimiser Mobus et DoPill. De plus, Mobus aurait amélioré certaines capacités de planification des utilisateurs, et DoPill aurait facilité l’adhésion au traitement. Cependant, ces résultats doivent être reproduits car leur significativité est faible.Conclusion. Le développement d’ATC ne peut se faire qu'en étroite collaboration entre le patient, son aidant et le programmeur, par étapes successives permettant d'améliorer le produit afin qu'il réponde au mieux aux besoins des utilisateurs. Cette collaboration est nécessaire sur le plan technique, mais aussi éthique. En effet, il ne s'agit pas d'isoler le patient dans un environnement technologique impersonnel, mais bien de l’accompagner quotidiennement dans sa réinsertion sociale. / Background. Cognitive impairments in schizophrenia (SCZ) lead to a negative functional outcome. Especially, executive deficits are associated with difficulties in achieving Activities of Daily Living (ADL) and treatment adherence. Assistive Technologies for Cognition (ATC), first concieved for neurological disease, could be used as tools of cognitive remediation in SCZ, to complete the action of antipsychotics.Objective. Our clinical aim was to enhance the autonomy and adherence of SCZ people with the use of two ATCs: Mobus and DoPill. Our technological aim was to investigate whether SCZ patients would be able to use such ATCs.Methods. Outpatients diagnosed with SCZ according to DSM-IV criteria tested Mobus in three studies. This application, implemented in smart phones, provides ADL recall. In addition, patients can report self-experiences anywhere at anytime. In the third study, another ATC, the DoPill, was tested. This smart pill dispenser alerts the patient when it’s time to take medication. Sensors detect when pills are taken out. Information about ADL’s execution, self-experiences and adherence, are ecologically registered by Mobus and DoPill and remotely available for caregivers via Internet.Results. Our three studies allowed to improve Mobus and DoPill in order to make them the most suitable to the needs of SCZ people. Furthermore, Mobus enhanced some planning skills of the participants, whose adherence as well progressed with the use of DoPill. Nevertheless, these findings have to be reproduced, as we found only weak significance. Conclusion. A close collaboration between the patient, the caregiver and the programmer is essential for developing ATC. This teamwork is necessary for technical issues, but also for ethical concerns. Indeed, ATC are not meant to isolate people by replacing the human element of relatives and caregivers by a machine. On the contrary, they offer a sense of security and are aimed at accompanying the patient in his/her social rehabilitation.

L’instabilité chronique de la cheville (CAI) est un fardeau socioéconomique important qui entraine des répercussions néfastes chez la population atteinte, comme des récidives d’entorses de la cheville (ELC), qui peuvent notamment s’expliquer par des déficits biomécaniques aux membres inférieurs. Ces déficits sont notamment observés lors d’activités quotidiennes comme la marche, mais aussi lors de tâches plus difficiles comme l’atterrissage d’un saut. Par contre, les impacts biomécaniques réels d’une CAI lors de la locomotion ne sont pas encore clairement décrits. Les orthèses plantaires sont couramment utilisées dans le traitement de pathologies musculosquelettiques pour modifier les variables biomécaniques des membres inférieurs (cinématique, cinétique et électromyographie) responsables de ces pathologies. Bien que leurs effets sur la biomécanique du membre inférieur d’individus atteints d’une CAI soient encore méconnus, les orthèses plantaires pourraient permettre de les traiter plus efficacement. Les objectifs principaux de cette thèse étaient de déterminer les déficits biomécaniques associés à la CAI lors de la locomotion et lesquels de ces déficits peuvent être atténués avec le port d’orthèses plantaires. L’Étude 1 consistait à réaliser une revue systématique de la littérature sur les impacts biomécaniques d’une CAI lors d’une tâche de marche et de course. L’Étude 2 consistait à identifier les différences biomécaniques entre des individus avec et sans CAI à la marche. L’Étude 3 consistait à déterminer les différences biomécaniques entre des individus avec et sans CAI lors de l’atterrissage d’un saut unipodal sur une surface plane (DROP), inclinée (WEDGE) et instable (FOAM) ainsi qu’à l’atterrissage d’un saut latéral maximal unipodal (SIDE). Finalement, l’Étude 4 consistait à déterminer les effets des orthèses plantaires sur la biomécanique du membre inférieur d’individus atteints d’une CAI lors des tâches de marche et d’atterrissage d’un saut unipodal. À la marche, les individus atteints d’une CAI présentent de nombreux déficits biomécaniques qui pourraient les prédisposer à subir d’autres ELC, notamment une augmentation de l’inversion et de la flexion plantaire de la cheville. Ces augmentations de mouvement à la cheville contribuent à augmenter les forces verticales latérales au pied, à modifier la cinématique et la cinétique du genou ainsi que l’activité des muscles moyen fessier et long fibulaire. Lors de l’atterrissage d’un saut unipodal, les individus atteints d’une CAI présentent une augmentation de la dorsiflexion de la cheville afin de stabiliser l’articulation. Lors de la tâche WEDGE, la diminution de la préactivation musculaire du long fibulaire pourrait mettre ces individus plus à risque de subir d’autres ELC. De plus, le port d’orthèses plantaires diminue l’activité musculaire du tibial antérieur lors de la tâche DROP et du biceps fémoral à la marche chez des individus atteints d’une CAI. Elles semblent n’avoir aucun effet significatif sur la cinématique et cinétique du membre inférieur lors de la marche et l’atterrissage d’un saut unipodal. Finalement, cette thèse permet de mieux identifier les déficits biomécaniques à adresser lors de l’élaboration de plan de traitement pour les individus atteints d’une CAI et de mieux comprendre les effets des orthèses plantaires pour atténuer ces déficits. / Chronic ankle instability (CAI) is a major socioeconomic burden and has adverse repercussions for the affected population, such as recurrence of lateral ankle sprains (LAS), which could be explained by lower limb biomechanical deficits. These deficits are observed during daily activities such as walking but also during more difficult tasks such as jump landing. However, the real impact of CAI during locomotion has not yet been clearly described. Foot orthoses are commonly used to treat musculoskeletal pathologies because they modify lower limb biomechanics (kinematics, kinetics and electromyography). However, their effects on lower limb’s biomechanics of individuals with CAI are still unknown. Foot orthoses may help to treat the individuals with CAI more effectively. The main objectives of this thesis were to determine the biomechanical deficits associated with CAI during locomotion and which of these deficits can be attenuated with foot orthoses. Study 1 consisted of systematically reviewing the literature on the biomechanical deficits associated with CAI during walking and running. Study 2 consisted of identifying the biomechanical differences between individuals with and without CAI during walking. Study 3 consisted of determining the biomechanical differences between individuals with and without CAI during unilateral jump landing on even (DROP), inclined (WEDGE) and unstable (FOAM) surfaces and during a unilateral maximal side jump landing (SIDE). Study 4 consisted of determining the effects of foot orthoses on lower limb’s biomechanics of individuals with CAI during walking and unilateral jump landing. During walking, individuals with CAI present many biomechanical deficits that may predispose them to sustain recurrent LAS, including increased ankle inversion and plantarflexion. These contribute to increase the lateral vertical forces under the foot, to modify knee kinematics and kinetics as well as the activity of the gluteus medius and peroneus longus muscles. During unilateral jump landing, individuals with CAI present increased ankle dorsiflexion in order to stabilize the joint. During the WEDGE task, the decreased peroneus longus muscle preactivation could put these individuals at greater risk of sustaining recurrent LAS. In addition, wearing foot orthoses decreases the muscular activity of the tibialis anterior during the DROP task and the biceps femoris during walking in individuals with CAI. FOs have no significant effect on the kinematics and kinetics of the lower limb during walking and unilateral jump landing. Finally, the results of this thesis will help to better identify the biomechanical deficits to be addressed during rehabilitation for individuals with CAI and to better understand the effects of foot orthoses to attenuate these deficits.