Les saccades verticales sont importantes pour l'exploration du monde visuel 3D. Ces mouvements complexes nécessitent le contrôle de la distribution d'innervation aux six muscles extraoculaires de chaque ¿il. Peu d'études existent chez quelques adultes. Elles montrent une asymétrie haut/bas : latence plus courte pour les saccades vers le haut, convergence pendant les saccades vers le bas et divergence pendant les saccades vers le haut. Une controverse persiste concernant l'origine centrale versus musculaire de la vergence. Cette thèse apporte des données de référence sur le développement des saccades verticales en interaction avec la vergence chez des enfants de 6 à 17 ans. Le résultat marquant est une convergence pendant toutes les saccades verticales qui diminue avec l'âge pour les saccades vers le haut, tendant vers la divergence de l'adulte. Ainsi, les asymétries haut/bas évoluent avec l'âge ; nos résultas plaident en faveur d'une synergie continue saccade-vergence qui soutiendrait un biais perceptif (champ visuel haut perçu comme plus lointain en profondeur que le champ visuel bas). Cette thèse étudie aussi le contrôle postural, focalisant sur l'interaction vision-oculomotricité-posture des enfants de 6 à 17 ans sains et des enfants avec strabisme. Les résultats montrent un effet stabilisateur de la vergence sur la posture, l'existence d'un espace privilégié pour la stabilité posturale (lointain pour strabismes divergents, mais proche pour strabismes convergents et enfants sains) et un bénéfice de la vision bi-oculaire rudimentaire présente chez des strabiques. Cette thèse ouvre des pistes multiples de recherche fondamentale en clinique. / Vertical saccades eye movements are very important for exploration of the 3-D space. There are complex movements, requiring control of the distribution of innervation to the six extraocular muscles of each eye. Few studies exist in some adults subjects. These showed up/down anisotropies: shorter latency for upward saccades, convergence during downward and divergence during upward saccades. A controversy remains about the origin, central versus muscular, of the vergence. This thesis provides referential developmental data of vertical saccades in interaction with vergence in children from 6 to 17 years. The striking result is a convergence of the eyes during all vertical saccades that decrease with age for upward saccades, tending towards divergence like adults. Thus up/down asymmetries changed with age, in line with a continuous saccade-vergence synergy that supports a perceptual bias (upper visual field further away in depth than lower visual field). This thesis studied also postural control, focusing on the vision-oculomotricity-posture interaction in children from 6 to 17 years old, and in children with strabismus. Our results showed a stabilizing effect of vergence on posture, the existence of a favorite space for postural stability in strabismic children (near for convergent and healthy children and far for divergent strabismus) and a benefit of bi-ocular visual stimulation. This thesis opens multiple avenues for fundamental research in clinic.

Le présent travail portait sur l'étude des effets de la supplémentation haptique sur la stabilité posturale debout et assise du sujet jeune et âgé. La question si les informations haptiques fournies par un support mobile améliorent la stabilité autant qu'un support fixe a peu été étudiée. Le présent travail visait à contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à l'effet stabilisateur potentiel d'un support type « canne mobile ». Les analyses portaient sur le centre de pression (COP). Les résultats des premières deux études confirment notre hypothèse générale sur l'effet de la supplémentation haptique indépendant de l'âge et de la mobilité du support. Si une résistance suffisante est fournie à l'opposé des oscillations du corps par le support les participants amélioraient leur stabilité. Dans la troisième étude, nous avons également manipulé des entrées visuelles et les résultats suggèrent qu'un manque de vision peut être compensé par la supplémentation. Dans la quatrième étude, nous avons également analysé la coordination inter-segmentaire. Les résultats suggèrent un meilleur contrôle postural avec la supplémentation alors qu'elle n'influence pas la coordination inter-segmentaire. La cinquième étude visait à déterminer si la supplémentation permettait d'améliorer la robustesse du système à des perturbations. Les résultats suggèrent que les sujets jeunes réduisent le temps de la première correction du COP avec la supplémentation alors que les sujets âgés corrigent leur COP plus tôt que les jeunes et ne bénéficient pas de cette dernière. Les résultats expérimentaux laissent envisager l'application du paradigme « canne mobile » à la locomotion. / This work was dedicated to the study of the effects of haptic supplementation on postural stability of young and old adults during standing and sitting tasks. The question of whether haptic information provided by a mobile support improves stability similar to a fixed support has been rarely studied. The present work aimed to contribute to a better understanding of the underlying mechanisms of the potential stabilizing effect of haptic information provided by a cane-like support. The analysis focused on the center of pressure (COP). The results of the first two studies confirmed our general hypothesis about the effect of haptic supplementation independent of age and the mobility of the support. If sufficient resistance is provided by the support against body sway participants improved their postural stability. In the third study, we also manipulated visual inputs and the results suggested that a lack of vision can be compensated due to supplementation. In the fourth study, we also analyzed the inter-segmental coordination. The results suggested a better postural control due to supplementation whereas it does not affect the inter-segmental coordination. The fifth study aimed to determine whether haptic supplementation improves the system's robustness to sudden perturbations. The results suggested that only young participants reduce the time to the first COP correction due to supplementation while elderly correct the COP earlier than young adults, even without additional haptic information, and therefore do not benefit from haptic supplementation. Overall, the experimental results open the way for the application of the “mobile-stick” experimental paradigm to locomotion.

Parce que l’homme évolue dans un système en mouvement permanent, il a l’obligation de s’y adapter au mieux. Pour cela il dispose d’un ensemble de récepteurs lui permettant de s’adapter, de suivre et de prendre en compte l’évolution et la variation des différents éléments composant son environnement. La perception du monde traduit ainsi la capacité de l’individu à prendre conscience de la présence d’un évènement particulier à un moment donné. C’est dans ce contexte que se situe cette étude. En station droite érigée, l’ajout d’une modalité haptique permet-elle au sujet d’améliorer ses comportements posturaux ? Selon Matthews et Miles (1988) le sens haptique correspond au sens de la perception combinant les informations dynamiques issues à la fois des récepteurs cutanés, musculaires, articulaires et tendineux. De nombreux auteurs (Jeka et Lackner 1994, 1995 ; Jeka et coll., 1997, 1998 ; Lackner et coll., 1999 ; Rabin et coll., 1999, 2008) ont montré que les informations haptiques obtenues par un contact du bout du doigt avec une surface rigide inférieur à 1Newton, contact qui mécaniquement ne permet pas une augmentation de la base de sustentation, fournissent des informations essentielles au système nerveux central (SNC) lui permettant une diminution des oscillations posturales. Le but de ce travail est de comprendre et d’interpréter les effets d’un toucher léger du bout d’un doigt avec une surface rigide dans le maintien et le contrôle de la stabilité posturale d’un sujet en position droite érigée, au moyen d’outils stabilométriques classiques tels que l’amplitude, la surface, etc. Ainsi que les coordinations posturales mises en place au travers de l’analyse en composantes principales et des intercorrélations pour étudier les coordinations articulaires et l’analyse de la diffusion et de la récurrence du stabilogramme pour analyser le résultat net de ces coordinations (qualitatif et quantitatif). / Because human evolves in a system in permanent movement, he has the obligation to adapt itself to it at best. So, he has of a set of receptor allowing him to adapt itself, to follow and to take into account the evolution and the variation of the various elements composing his environment. The perception of the environment translates the capacity of the subject to become aware of the presence of a particular event at a given moment. It is in this context that is situated this study. According to Matthews and Miles (1988) the haptique sense corresponds to the perceptual sense combining the stemming dynamic information at the same time cutaneous, muscular, articular and tendinous receptors. Authors showed (Jeka et Lackner 1994, 1995 ; Jeka et coll., 1997, 1998 ; Lackner et coll., 1999 ; Rabin et coll., 1999, 2008) that the haptic information obtained by a fingertip contact with a rigid pad lower 1 Newton, a contact which mechanically does not allow an increase of the support base, provide essential information to the central nervous system (SNC) allowing him a decrease of the postural oscillations. The aim of this work is to understand and to interpret the effects of a light touch of the fingertip with a rigid pad in the preservation and the control of postural stability of a subject in upright posture, by means of stabilometrics classical tools such as the amplitude, the surface, etc. As well as the set up motor coordination through the analysis in main components and intercorrelations to study the articular coordination and the analysis of the diffusion and the recurrence of the stabilogramme to analyze the result of these coordinations (qualitative and quantitative).

Les troubles d’équilibres représentent un problème de santé publique car ils touchent à la mobilité et une partie à l’autonomie. Dans la population gériatrique, les troubles de l’équilibre sont souvent fréquents, de causes multiples et intriquées. Les personnes ayant des atteintes neurologiques, orthopédiques, ou des déficits vestibulaires, peuvent présenter des troubles sensori-moteurs, biomécaniques, ou des problèmes d’intégration sensorielle qui affectent aussi l’équilibre, la posture et donc la mobilité. La question d’identification des différentes déficiences du système d’équilibre est l’objectif de notre travail. Aujourd’hui, la majorité des tests d’évaluation d’équilibre se font en statique et sont très controversés du fait de leur mauvaise répétabilité. Il existe quelques tests d’évaluation de l’équilibre en dynamique, mais ils sont très dépendants de l’outil utilisé. L’évaluation du système d’équilibre devient ainsi de plus en plus compliquée dans le cas dynamique, puisqu’il existe plusieurs plateformes avec différents mouvements. Un patient ne doit pas passer d’une plateforme à une autre pour faire les différents mouvements. Pour une analyse de la stabilité posturale complète, il faut trouver donc une nouvelle solution qui remplace tous les plateformes existantes en une seule plateforme. Cette plateforme originale est l’IsiMove l’outil conçue, développé et utilisé dans cette thèse, pour mesurer la stabilité des sujets ayant des troubles d’équilibre. L’IsiMove est une nouvelle plateforme de perturbation posturale dynamique, conçue par la société AssistMov en collaboration avec l’Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique « ISIR » et l’hôpital Rothschild. Cette plateforme répond au besoin de l’analyse de l’équilibre grâce à ses quatre degrés de libertés. La présence des capteurs de forces sur la plateforme permet la mesure de la posture et l’effort d’interaction pied/sol aux cours des réactions de perturbations, ce qui permet l’analyse du comportement pathologique pour une large classe de déficiences motrices, neurologiques ou vestibulaires.Un protocole d’évaluation d’équilibre a été élaboré sous la direction du Pr.Thoumie, suite à une série d’expériences et de tests. Ce protocole est presque complet, il se divise en deux parties : statiques (protocole classique) et dynamiques. La partie dynamique est unique, dans les 3 plans de l’espace, de mouvement simple et de différentes fréquences. Des tests sur des sujets ayant des atteintes neurologiques (myopathie et neuropathie) ou d’accidents vasculaires cérébraux (hémiplégiques) ont été réalisés à l’hôpital Rothschild avec l’aide d’un kinésithérapeute. La majorité des sujets ayant des atteintes neurologiques ont été incapables de réaliser le protocole d’une façon complète, contrairement aux sujets hémiplégiques. Ce qui nous a imposé à proposer deux méthodes d’évaluation de l’équilibre : la première est basée sur une analyse statistique discriminante et la deuxième est basée sur une représentation graphique. / Balance disorders represent a public health problem because they affect mobility and some autonomy. In the geriatric population, balance disorders are often frequent, have multiple causes and intricate. People with neurological, orthopedic or vestibular deficits may have sensorimotor disorder, biomechanical trouble or sensory integration problems that also affect balance, posture and thus mobility.The identification of the different impairments of balance system issue is the goal of our work. Today, the majority of the evaluation tests of balance are in “static” and they are highly controversial because of their poor repeatability. There are some tests for balance evaluation in “dynamic” conditions, but they are very dependent on the used tool. Balance evaluation becomes more complicated in the dynamic case, since there are several platforms with different movements. A patient should not move from one platform to another to make different movements and evaluations. For a complete analysis of postural stability, we must find a new solution that replaces all existing platforms into a single platform. This original platform is “IsiMove” the tool designed, developed and used in this thesis to measure the stability of subjects with balance disorders.IsiMove is a new dynamic posturography platform, designed by ASSISTMOV SAS company in collaboration with the Institute of Intelligent Systems and Robotics "ISIR" and the Rothschild Hospital. This platform addresses the need for balance analysis with its four degrees of freedom. The dual force plate on the platform allows the measurement of the posture and the force interaction of the foot / floor during the reactions, which then allows the analysis of the pathological behavior for a broad class of physical disabilities, neurological or vestibular.A new balance evaluation protocol was elaborated under the direction of Pr.Thoumie, following a series of experiments and tests. This protocol is almost complete; it is divided into two parts: static (standard protocol) and dynamic. The dynamic part is unique, in all 3 planes of space, simple movement and different frequencies. Tests on subjects with neurological disorders (myopathy and neuropathy) or stroke (hemiplegia) were made in the Rothschild hospital with the help of a physiotherapist. The majority of subjects with neurological disorders were unable to perform all exercises protocol, unlike patients with stroke. This has force us to propose two balance assessment methods: the first is based on discriminant statistical analysis and the second is based on graphical representation.

Questions : Cette thèse visait à répondre à deux questions fondamentales : 1) Est-ce que les athlètes qui présentent un historique de commotions cérébrales du sport en conservent des effets délétères à long terme? ; et 2) Est-ce que les effets néfastes des commotions cérébrales récurrentes sur le fonctionnement tant cognitif que moteur sont cumulatifs? Devis expérimental : À l’aide d’un plan d’investigation double-cohorte réalisé avec un groupe d’athlètes évoluant au niveau universitaire et un autre formé d’anciens athlètes universitaires testés plus de trois décennies plus tard, les quatre études qui composent cette thèse ont employé des méthodes raffinées d’investigation des fonctions cognitives et motrices pour en déceler des atteintes persistantes. Méthodologie : Les potentiels évoqués cognitifs ainsi que les tests neuropsychologiques ont permis de sonder le fonctionnement cognitif de ces athlètes alors que la stimulation magnétique transcrânienne, une plateforme de force permettant de mesurer la stabilité posturale ainsi qu’un système d’enregistrement tridimensionnel des mouvements rapides alternatifs ont servi à l’évaluation de l’intégrité du système moteur. Résultats : Cette thèse a permis de déceler des altérations persistentes et cumulatives des fonctions cognitives et motrices. De plus, ces subtiles atteintes observées chez les jeunes athlètes, affectant essentiellement des marqueurs neurophysiologiques sous-cliniques du fonctionnement cognitif et moteur, s’étaient accentuées chez les anciens athlètes universitaires qui montraient un déclin quantifiable tant des fonctions cognitives que motrices. Discussion : Ces résultats suggèrent d’une part que les commotions cérébrales du sport entraînent des altérations cognitives et motrices chroniques qui s’accentuent en fonction du nombre de commotions cérébrales subies. D’autre part, les effets délétères des commotions cérébrales du sport sur le fonctionnement cognitif et moteur combinés à ceux associés au processus de vieillissement entraînent un déclin cognitif et moteur quantifiable en comparaison aux anciens athlètes n’ayant jamais subi de commotions cérébrales. / Question: This thesis aimed to address two fundamental issues: 1) Are there long-lasting effects of sports-related concussion on cognitive and motor functions? and 2) Are the adverse effects of recurrent concussions cumulative? Experimental Design: The cross-sectional thesis design included a group of active university-level athletes as well as a group of former athletes recruited more than three decades after their university years who were tested on neurophysiological measures of both cognitive and motor system functions. Methods: Event-Related potentials and neuropsychological tests were used to assess cognitive functions while transcranial magnetic paradigms were used to assess motor cortex excitability, a force platform was used to assess postural stability and a 3-dimensional recording device was used to track hand position when performing a rapid alternating movement task. Results: This thesis disclosed persistent and cumulative alterations of both cognitive and motor functions after sports concussions. Furthermore, subclinical, neurophysiological alterations found in young concussed athletes were exacerbated in former athletes with concussions who displayed quantifiable cognitive and motor functions decline more than three decades post-concussion. Discussion: These results suggest that sports concussions induce cognitive and motor functions abnormalities that worsen as a function of the number of concussions sustained. Moreover, findings from the present thesis indicate that the deleterious effects of sports concussion on cognitive and motor system functions combined to those associated with the aging process lead to quantifiable decline on both cognition and motor functions.

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