Nos travaux de thèse se situent à l’interface entre la recherche fondamentale en neuroscience et ses applications cliniques dans le domaine de la chirurgie réparatrice des membres. Nous nous sommes intéressés au Syndrome Douloureux Régional Complexe de type I caractérisé par l’occurrence d’un état douloureux chronique et d’une perte sévère de mobilité segmentaire. Cette affection, dont l’incidence clinique est élevée, reste à ce jour largement incomprise dans ses mécanismes physiopathologiques et les moyens de traitement disponibles sont d’une efficacité limitée. Dans ce cadre, nous avons d’abord développé une méthodologie de traitement non médicamenteux des deux principaux symptômes de l’algodystrophie que sont la douleur chronique et la mobilité articulaire et validé leur efficacité thérapeutique sur une population de patients.La méthode s’appuie sur les propriétés physiologiques des vibrations mécaniques transcutanées et des vibrations tendineuses qui sont de puissants activateurs des mécanorécepteurs cutanés et proprioceptifs musculaires. L’activation isolée ou conjointe de ces deux canaux sensoriels permet tout à la fois de générer une antalgie puissante et durable et d’améliorer de façon significative la mobilité articulaire. Nous avons ensuite recherché les mécanismes responsables de ces effets. L’utilisation d’un modèle de douleur expérimentale nous a alors permis de montrer que la réduction importante et durable de la douleur générée par les vibrations a une origine à la fois tactile et proprioceptive musculaire, et que ses mécanismes d’action affectent à la fois la transmission médullaire des informations nociceptives et leur traitement central. D’un point de vue théorique nos résultats suggèrent que les afférences proprioceptives cutanées et musculaires contribuent au contrôle des phénomènes douloureux et que les flux afférents proprio-tactile contribuent à la préservation des propriétés fonctionnelles des réseaux centraux responsables de la représentation et de la commande du mouvement. / This thesis tends to deal with both the aspects of neuroscience fundamental research and its possible clinical applications in limbs’ reconstructive surgery. We focused our attention on Complex Regional Pain Syndrome Type I characterized by a chronic pain syndrome associated with a severe loss of segmental mobility. This particular disorder, with a high incidence has been to this day ratherly impenetrable regarding its physiological mechanisms, furthermore available treatments have a limited efficiency.For the matter, we first developed a non-drug therapeutic approach targeting toward algodystrophy two mains symptoms, which are chronic pain and articular mobility loss and monitored its efficiency on a patients’ population.The method is based on the physiological properties of both the tendons vibrations and trancutaneous mechanical vibrations, which are powerful activators of skin’s mechanoreceptors and muscular proprioceptive mechanoreceptors. Isolated or concomitant activation of both those sensorial chanels enables a powerful and lasting analgesic effect along with a significant improvement of the articular mobility.Afterwards, we searched for possible mechanisms behind those outcomes. Using an experimental pain model we were able to show that the significant and lasting reduction of pain endured due to the vibrations comes from afferent messages of tactile and muscular proprioceptive origin, acting both on medullar transmission of the nociceptive inputs and their central processing.From a theoretical perspective, our results suggest that cutaneous and muscular proprioceptive afferences are part of the control process of pain phenomenon and, that afferent proprio-tactile flux contribute to maintaining functional properties of central networks in charge of movement representation and command.

Nos travaux portent sur les mécanismes nerveux qui sous-tendent la perception de notre corps en mouvement. Chacune de nos actions est caractérisée par l'intention motrice qui en est à l'origine et par le feedback multi-modalitaire que son exécution évoque. Dans ce cadre, nous avons formalisé le codage proprioceptif du mouvement et nous avons exploré deux types d'images motrices et leur interaction perceptive à travers l'étude des mouvements imaginés et des illusions kinesthésiques.Sur la base de données neurosensorielles, nous avons contribué à développer une méthode « propriomimétique » inspirée du modèle vectoriel de population permettant de prédire les patterns proprioceptifs afférents évoqués lors de mouvements complexes. Ces patterns modélisés ont ensuite été utilisés pour activer les voies de la proprioception musculaire chez des sujets immobiles grâce à la méthode des vibrations tendineuses. / This thesis deals with the neural mechanisms involved in body movement perception. We contributed to developing a "propriomimetic" method based on neurosensory data and drawn from the population vector model for predicting the afferent proprioceptive patterns evoked during complex movements.The main contribution of this work is that it extends the scope of the method to include the whole set of possible human actions by showing that it can be used to accurately predict the proprioceptive patterns and to generate the kinaesthetic experiences associated with movements involving one or more joints, performed in 2- or 3-dimensional space, regardless of which muscles are involved.Other motor images were intentionally generated by the subjects in subsequent experiments and combined with those imposed by the vibratory stimulation. The results obtained here show that the images of both kinds were completely integrated when evoked simultaneously and that they gave rise to a unique and original perceptual experience, in which their spatio-temporal characteristics were combined. From the theoretical point of view, these findings confirm that proprioceptive afferents play an important role, along with the motor intention itself, in the elaboration of kinaesthetic perception. From the clinical point of view, the possibility of evoking motor images quite "naturally" using the method presented here to activate the peripheral receptors and/or the command centers, and thus the whole sensorimotor loop in the absence of any real movements, opens some promising perspectives for rehabilitation purposes.

La kinesthésie chez l’Homme repose sur le traitement des multiples informations sensorielles générées au cours de l’action. Notre démarche expérimentale vise à évaluer l’apport respectif des sensibilités proprioceptive musculaire, tactile et visuelle à la perception des mouvements du corps. Utilisant des leurres sensoriels capables de créer des illusions kinesthésiques, nous recherchons, lors d'approches psychophysiques et en neuroimagerie, les règles et aires cérébrales impliquées dans la fusion multisensorielle. Ce travail confirme que chacune des trois modalités véhicule des informations pertinentes pour le système nerveux central (SNC), qui se combinent différemment selon la vitesse du mouvement et les modalités en présence. Tact et vision véhiculent des informations cinématiques redondantes, complémentaires de la proprioception, relatives aux mouvements du corps dans son environnement. Elles semblent plus fiables pour coder des mouvements lents (Blanchard et al., 2011, 2013). L'IRMf met en lumière un réseau de convergence hétéromodal de perception d’un mouvement de la main et confirme que les régions pariéto-cérebello-insulaires sont le siège de processus d'intégration supramodaux. En combinant trois signaux sensoriels différents, ce travail fournit la preuve originale de leur intégration à différents niveaux du SNC, des aires primaires, jusqu’aux aires supérieures du traitement de l’information. Rappelant le modèle de "Modality Appropriateness" de Welch & Warren (1986), nos résultats soutiennent l'idée d'une pondération des entrées, optimisant la kinesthésie, en fonction de leur relative pertinence à coder un évènement donné. / Human kinesthesia is based on the processing of a great amount of sensory information available during action. To assess the respective contribution of muscle proprioception, vision and touch of self-movement perception, our experimental approach relies on sensory lures likely to generate illusory sensations of movement. In psychophysics and functional neuroimaging (fMRI) experimental setting, we try to better understand how and where this "multisensory fusion" occurs. This work confirms that each modality conveys kinesthetic information relevant for the central nervous system (CNS), is combined in a non-equivalent way according to the velocity of encoded movement and sensory modalities involved. Tact and vision seem to provide redundant cinematic information about body movements relatively to environment, complementary to muscle proprioceptive signals and seem to be more reliable for coding small velocities (Blanchard et al., 2011, 2013). Our neuroimaging results highlight a heteromodal network involved during kinesthesia and confirms that a supramodal insulo-cerebello-parietal region is the substrate for trisensory integration processing. By combining three kinesthetic signals from different sensory origins, this work provides evidence of integration at different levels of the CNS. Recalling the "Modality Appropriateness" model of Welch & Warren (1986), our results also support the idea of a weighted integration of sensory inputs, which would optimize kinesthesia, based on their relative relevance to encode a given event.