À ce jour, aucune étude n'a déterminé l'influence de la direction de la perturbation sur l'habileté à rétablir l'équilibre pour éviter une chute chez les jeunes adultes et les personnes âgées. Également, aucune étude n'a encore établi lesquelles des capacités sensori-motrices, perceptuo-sensorielles et cognitives influencent le plus cette habileté. L'objectif général de cette thèse de doctorat est donc d'établir si la direction de la perte d'équilibre ainsi que l'âge influencent la performance du rétablissement de l'équilibre à la limite du possible et, lesquelles des capacités d'un groupe de jeunes adultes et d'un groupe de personnes âgées en santé sont les plus corrélées avec la performance dans chaque direction. Pour ce faire, nous avons déterminé l'angle d'inclinaison maximal vers l'avant, l'arrière, le côté dominant et non-dominant à partir duquel 16 personnes âgées (64-83 ans) et 16 jeunes adultes (18-30 ans) en santé pouvaient être soudainement relâchées et tout de même rétablir leur équilibre en faisant un seul pas. Les capacités sensori-motrices (ex : vitesse de pas, force musculaire), les capacités perceptuo-sensorielles (ex : temps de réaction) et les capacités cognitives (ex : attention, fonctions exécutives) des participants ont été évaluées à l'aide d'une batterie de tests cliniques et, certaines d'entre elles, lors de la tâche de rétablissement de l'équilibre. Les effets de l'âge et de la direction de la perte d'équilibre ont d'abord été déterminés par une analyse de variance avec mesures répétées. Les capacités cliniques et les mesures de performances qui prédisent le mieux l'angle d'inclinaison maximal ont ensuite été déterminées par régression linéaire multiple. Finalement, l'effet des angles d'inclinaison initiaux incrémentaux sur Ies mesures de performance a été déterminé par modèle de régression linéaire à croissance non conditionnelle. L'angle d'inclinaison maximal est, globalement, 32% plus grand chez les jeunes adultes que chez les personnes âgées. Cet angle maximal est 31% plus petit pour l'arrière et 23% plus petit pour le côté comparé à l'avant. La diminution de l'angle maximal avec l'âge était également 41% plus petite pour l'arrière comparé aux autres directions d'inclinaison. Ces différences d'angle maximal semblent être dues à des variations dans les paramètres liés à l'initiation, l'exécution et la géométrie de la réponse. La puissance musculaire des membres inférieurs est la variable clinique la plus associée à la performance du rétablissement de l'équilibre (R[indice supérieur 2] =47- 75%) tandis que c'est la vitesse du pas qui est la mesure de performance expérimentale la plus corrélée à l'angle maximal (R[indice supérieur 2] =61-83%). Finalement, une corrélation linéaire élevée existe entre l'angle d'inclinaison incrémental et la vitesse de pas moyenne (pseudo R[indice inférieur epsilon][indice supérieur 2] =72-92%), la vitesse de pas maximale (pseudo R[indice inférieur epsilon][indice supérieur 2] =68-92%) et la longueur du pas (pseudo R[indcie inférieur epsilon][indice supérieur 2] =39-72%). Les résultats de cette thèse démontrent que : a) la direction de la perturbation et l'âge influencent l'habileté à rétablir l'équilibre, b) l'aptitude clinique la plus associée à cette habileté est la puissance musculaire des membres inférieurs, c) la variable expérimentale la plus associée à cette habileté est la vitesse du pas, d) cette dernière, ensemble avec la longueur du pas, augmente avec la difficulté de la tâche de rétablissement de l'équilibre. Les variables cliniques et expérimentales sont donc en accord car puissance musculaire des membres inférieurs et vitesse du pas sont physiquement liées. Nous avons ainsi démontré que pendant le rétablissement de l'équilibre la synergie entre les capacités sensori-motrices d'un individu joue un rôle fondamental dans sa réussite ou son échec. Ceci devrait aider à mettre en place des programmes de prévention plus ciblés et donc, plus efficaces.

Le vieillissement de la population crée une augmentation des gens en perte d'autonomie et entraîne un accroissement des cas de chute qui ont des conséquences graves. En effet, au Canada, les chutes sont au deuxième rang des décès (25%) après les accidents de voiture, mais sont au premier rang des hospitalisations (58%), des visites à l'urgence (30%) et des incapacités permanentes (53%) pour les blessures non intentionnelles. Cela entraîne des coûts importants pour le système de santé canadien, soit 6.2 milliards de dollars en 2004. La solution réside donc dans la prévention des chutes, mais il n'existe pas de ligne directrice pour savoir à partir de quand il faudrait penser à améliorer l'habileté à rétablir l'équilibre. De plus, la direction dans laquelle la personne chute est importante, le côté augmentant le risque de fracture de la hanche de 3 à 5 fois. Malheureusement, aucune étude n'a examiné l'effet de l'âge et de la direction de la perte d'équilibre à la limite du possible dans la population âgée entre 33 et 61 ans. C'est pourquoi l'angle d'inclinaison maximal duquel 20 jeunes (25-44 ans), 16 mi-âgés (45-64 ans) et 16 âgés (65-85 ans) en santé ont pu tout de même rétablir leur équilibre avec un seul pas, après avoir été soudainement relâchés d'une inclinaison initiale vers l'avant, le côté et l'arrière a été déterminé. Les résultats ont démontré que les angles d'inclinaison maximum pour les jeunes étaient 23% plus grands que pour les mi-âgés et 48% plus grands que pour les âgés, tandis que les mi-âgés sont 33% plus grands que les âgés. Les angles d'inclinaison maximum pour l'avant étaient 23% plus grands que pour le côté et 22% plus grands que pour l'arrière. Ces déclins avec l'âge et la direction semblaient dûs à une diminution des capacités reliés à l'initiation, à l'exécution et à la géométrie de la réponse. Finalement, des régressions exponentielles ont démontré que les âges critiques où l'habileté à rétablir l'équilibre et éviter une chute diminue significativement étaient de 51.0, 60.6 et 69.9 ans pour l'avant, le côté et l'arrière respectivement. Donc, il a été démontré que l'âge affecte l'habileté à rétablir l'équilibre 10 ans plus tôt que le taux de chutes. Cela concorde avec les données provenant d'habiletés cliniques reconnues telles que l'équilibre debout unipodal et le trail making test A. Les études futures devraient donc non seulement inclure des adultes âgés de plus de 65 ans, mais aussi des adultes mi-âgés de moins de 65 ans. De plus, les âges critiques identifiés dans cette étude pourraient justifier un dépistage plus hâtif des adultes vieillissants afin de prévenir des chutes futures. Après l'acquisition des données, soit lors du traitement de signal, la détermination de la fréquence de coupure devient cruciale puisqu'elle peut distordre le signal, altérer les données et mener à de fausses conclusions. Malheureusement, la littérature sur le traitement de signal et les articles parus sur le sujet sont difficilement accessibles pour la plupart des biomécaniciens. Par conséquent, une procédure conviviale, visuelle et intuitive pour déterminer la fréquence de coupure de signaux biomécaniques est proposée. Cet algorithme utilise d'abord la densité spectrale de puissance et l'analyse résiduelle pour choisir une fréquence de coupure appropriée, puis évalue l'effet de ces fréquences de coupure sur un ensemble de données réelles, soit les données de l'expérience sur le rétablissement de l'équilibre présentée précédemment. Il est espéré que cette approche pratique améliore la compréhension du traitement de signal dans le domaine de la biomécanique et par conséquent, améliore les données présentées.