Comprendre et mieux définir la pathophysiologie de l'asthme est essentiel au développement de traitements plus efficaces. L'hyperréactivité bronchique et le tonus élevé du muscle lisse entourant les voies respiratoires sont deux caractéristiques majeures de l'asthme. Si une causalité existe entre ces caractéristiques, elle demeure encore inconnue. Le travail présenté dans ce Mémoire décrit comment un tonus, induit par un spasmogène, affecte la réactivité bronchique à une bronchoprovocation in vivo chez la souris. La capacité contractile de trachées murines excisées a aussi été mesurée afin d'évaluer si la réponse obtenue in vivo implique le muscle lisse. Les résultats présentés dans ce mémoire démontrent qu'in vivo, les souris exposées à un tonus voient leur réactivité bronchique augmenter en réponse à une dose d'un spasmogène, comparées aux souris contrôles. Les résultats démontrent également que la réponse obtenue est causée, du moins en partie, par une augmentation de la capacité contractile du muscle lisse. Suite à ces résultats, les mécanismes moléculaires possiblement impliqués dans le gain de force induit par le tonus ont été investigués. L'hypothèse est que les voies de signalisation en aval de l'activation des récepteurs couplés aux protéines G sont responsables de l'augmentation de la capacité contractile du muscle lisse. L'inhibition de la polymérisation de l'actine, l'activation de la chaîne légère de myosine, l'activation de protéines G et l'inhibition des protéines kinases activées par les mitogènes ont donc été évaluées. Les résultats démontrent qu'aucune des voies de signalisation étudiées est impliquée dans le gain de force du muscle lisse provoqué par un tonus induit par la présence continue d'un spasmogène. Ces résultats démontrent la complexité que représente la recherche des mécanismes moléculaires du gain de force et que cette recherche doit être plus approfondie. / To understand and better define the pathophysiology of asthma is essential for the development of more effective treatments. Airway hyperresponsiveness and an elevated airway smooth muscle tone are two common features of asthma. Whether causality exists between these two characteristics is unknown. The work presented in this Master's thesis describes how a tone induced by a spasmogen affects airway responsiveness in vivo in mice to a spasmogenic challenge. The contractile capacity of excised murine tracheas was also measured to evaluate whether the obtained response in vivo involved airway smooth muscle. The results presented in this Master's thesis demonstrate that mice exposed to tone in vivo have an increased response to a high dose of a spasmogen, compared to control mice. The results also show that this response is caused, at least partly, by an increase in airway smooth muscle contractile capacity. Following these results, molecular mechanisms possibly involved in the gain in force induced by tone were investigated. It was hypothesized that signaling pathways downstream of G protein-coupled receptors were responsible for the increase in airway smooth muscle contractile capacity. Therefore, the inhibition of actin polymerization, the activation of myosin lightchain, the activation of G proteins, and the inhibition of mitogen-activated protein kinases were evaluated to assess whether they mediate the gain in force induced by tone. The results show that none of the pathways studied were implicated in the gain in force induced by tone elicited by the continuous presence of a spasmogen. These latter results demonstrate that the mechanisms leading to a gain in airway smooth muscle force following an induced tone are complex and will require further investigation.

Les atteintes posturales sont des conséquences connues du vol spatial. Un des facteurs de stabilité orthostatique et postural est le tonus musculaire, qui chute en microgravité. Les études sur les effets cardiovasculaires, neuromusculaires et posturaux de la microgravité sont nombreuses ; pourtant, le rôle des troubles neuromusculaires et cardiovasculaires dans l’atteinte orthostatique et posturale reste peu connu. Notre but était d’étudier des altérations vasculaires et neuromusculaires induites par la microgravité, ainsi que les liens entre eux. Nos études chez l’homme comprenaient un vol spatial de 6 mois, un alitement antiorthostatique de 21 jours et une immersion sèche de 3 à 5 jours. Ces conditions diffèrent par le niveau de stimulation d’appui. L'état cardiovasculaire a été évalué par des tests orthostatiques, neuromusculaire - par myotonométrie et la stabilité posturale - par stabilométrie. Notre travail montre qu’un vol de longue durée induit des troubles bien plus profonds que la microgravité simulé plus courte. De plus, l'immersion sèche induit des troubles plus graves que l'alitement, malgré sa durée plus courte. Nos données suggèrent que c'est la décharge d’appui qui définit la profondeur des perturbations. Le rôle principal de la diminution du tonus des muscles posturaux est mis en avant. Cette diminution se produit par voie réflexe par diminution d’afferentation des zones d’appui. Elle pourrait être responsable de l’intolérance orthostatique via la diminution de l'efficacité de la pompe musculaire favorisant le retour veineux, et de l’instabilité posturale - via l'augmentation des seuils de recrutement des motoneurones posturaux. / Postural and orthostatic impairment are both acknowledged consequences of spaceflight. One of the factors for orthostatic and postural stability is muscle tone, which decreases within the onset of microgravity. Studies of cardiovascular, neuromuscular and postural effects of microgravity are numerous ; yet the role of neuromuscular and vascular disorders in orthostatic and postural impairment remains unclear. We aimed to investigate vascular and neuromuscular alterations induced by microgravity, as well as their relationships. We studied healthy men exposed to 6-mo spaceflight, 21-day head-down bedrest and 3-to 5-day dry immersion. These conditions differ by the level of support unloading. Cardiovascular state was assessed by orthostatic tests, neuromuscular - by myotonometry, postural stability - by stabilometry. We found that long-term spaceflight induced much deeper disorders than relatively short-term modeled microgravity. Furthermore, immersion induced more severe disorders than bedrest, despite its shorter duration. Our data, along with literature, suggest that it is the support unloading that defines the depth of disturbances. The leading role in development of postural disorders under gravitational unloading belongs to decrease in postural muscle tone. This decrease occurs mainly by a reflex mechanism (decrease in support afferentation). It might be responsible for orthostatic impairment - via decrease in the efficiency of muscle pump promoting venous return, and for postural impairment - via increase in recruitment thresholds of postural motoneurons.

Les adolescents-hockeyeurs peuvent être affligés de troubles musculosquelettiques (TMS) résultant d’un excès de tension musculaire lequel peut mener à des déformations ou déséquilibres musculaires ainsi qu’à une attitude posturale inadéquate. Les conséquences de ces changements mènent souvent à une surcharge inutile du système musculosquelettique (SMS), à la perturbation des mécanismes du contrôle postural et éventuellement à l’apparition de douleurs musculaires et articulaires. Les interventions qui s’attaquent aux TMS par une rééquilibration de la tension musculaire sont peu nombreuses. Les interventions qui s’attaquent aux TMS par une normalisation de la tension musculaire sont peu nombreuses. La Reconstruction Posturale® (RP), testée cliniquement, est l’une d’entre elles. Dans un premier temps, cette thèse visait à identifier les caractéristiques du contrôle postural chez les adolescents-hockeyeurs de niveau élite lorsque le système somatosensoriel est mis à l’épreuve en position debout quasi statique pieds nus et en patins. Dans un deuxième temps, nous avons évalué l’impact d’une intervention en RP sur des variables cliniques et biomécaniques, chez ces athlètes qui souffrent de TMS. Soixante-sept adolescents-hockeyeurs de niveau élite âgés de 15 à 18 ans ont participé à l’étude. Le contrôle postural de cinquante-sept joueurs a été évalué en position debout sur deux plateformes de force les yeux ouverts et les yeux fermés, pieds nus sur une surface dure et sur une mousse. De ce groupe, trente-cinq sujets ont également été évalués en patins, les yeux ouverts et les yeux fermés. Par la suite, neuf adolescents-hockeyeurs souffrant de TMS, ont été sélectionnés pour participer au protocole d’intervention thérapeutique en RP qui consistait en l’application de six séances de thérapie prodiguées sur une période de six semaines. Le déplacement du centre de pression (CP) sous les pieds a été calculé dans les directions antéro-postérieure (AP) et médio-latérale (ML). La vélocité moyenne du CP, le déplacement moyen du CP et l’étendue du CP ont été retenus pour rendre compte de la performance du contrôle posturale. D’autre part, l’asymétrie de mise en charge, la trajectoire du CP sous les pieds gauche et droit, le CPc pour rendre compte de la stratégie de chevilles et le CPv pour rendre compte de la stratégie de hanches ont été retenues pour identifier les stratégies utilisées pour maintenir l’équilibre. L’impact de l’intervention en RP a été évalué à l’aide de trois variables cliniques soit la douleur à l’aide de l’échelle visuelle analogue (ÉVA), la capacité fonctionnelle à l’aide d’un un questionnaire autoadministré et des photographies de la posture debout pour rendre compte des variables posturales biomécaniques. Nos résultats montrent que chez les adolescents-hockeyeurs la performance du contrôle postural en position debout statique est davantage perturbée par les changements somatosensoriels en direction ML alors qu’en AP, la perte d’informations visuelles ainsi que des changements somatosensoriels affectent la performance. Dans toutes les conditions expérimentales et dans les deux directions, nous avons observé une vélocité du CP remarquablement élevée, variant entre 18 et 22 mm/s. Au niveau des stratégies et indépendamment de la condition expérimentale, nous avons observé une dominance presque complète de la stratégie de cheville en AP alors qu’en ML, la stratégie de hanche dominait avec une contribution de la stratégie de cheville de plus de 20 %. En patins, en direction ML, aucun changement significatif de la performance n’a été observé. Toutefois en AP, nous avons observé une augmentation significative de la vélocité du CP, yeux ouverts et yeux fermés ainsi qu’une augmentation significative de l’étendue, yeux ouverts seulement. Au niveau des stratégies, la stratégie de cheville domine en AP et la stratégie de hanche domine en ML avec une contribution plus modeste de la stratégie de cheville qui était inférieure à 12 %. Chez les adolescents-hockeyeurs souffrant de TMS, post-intervention, nos résultats indiquent une diminution significative de la douleur et une amélioration des capacités fonctionnelles ainsi que de l’attitude posturale. Pré intervention en direction ML, nous avons observé une contribution significativement plus élevée de la stratégie de cheville au contrôle du CPnet et un retour vers des valeurs normales post-intervention. L’impact de l’intervention thérapeutique sur la performance du contrôle postural s’est avéré non significatif en ML et en AP. / Adolescent hockey players can suffer from musculoskeletal disorders (MSD) resulting from excess muscle tension that can lead to dysmorphisms, muscle imbalances as well as inadequate standing posture. The consequences of these changes often lead to unnecessary overload of the musculoskeletal system (MSS), disturbances in postural control mechanisms and eventually the development of muscular and joint pain. Very few interventions are design to address MSD by rebalancing muscle tension. One of the clinically tested interventions is Postural Reconstruction® (PR). Our first objective was to identify the characteristics of postural control among a population of elite adolescent-hockey players when the somatosensory system is disturbed while standing in a quasi static position barefoot and on skates. Secondly, we assessed the impact of an intervention in PR on various clinical and biomechanical variables among a population of elite adolescent hockey players suffering from MSD. Sixty seven elite adolescent hockey players, 15 to 18 years of age participated in the study. The postural control of fifty seven players was assessed in standing using two force platforms, in eyes open (EO) and eyes closed (EC) conditions barefoot on hard surface and on foam. From that group, thirty five players were also assessed on skates, EO and EC. Then, nine players suffering from MSD were selected to participate in the intervention protocol in RP consisting in the application of six therapeutic sessions held once a week for six consecutive weeks. Center of pressure (COP) movements under the feet was calculated in the antero-posterior (AP) and medio-lateral (ML) directions. To account for the performance of the postural control system, mean COP velocity and displacements as well COP range were used. The variables retained to account for the strategies used to maintain balance in the upright position were weight baring asymmetry, concordance of the COP trajectory as well as COPc for the contribution of the ankle strategy and COPv for the contribution of the hip strategy. Finally, the impact of PR intervention was assessed on pain level, functional capacity and postural biomechanical variables. Our results show that among elite adolescent hockey players, the performance of the postural control in standing in a quasi static position is more disturbed by changes somatosensory information in ML direction while in AP, the absence of visual information as well as changes in somatosensory information significantly affect the performance. In all experimental conditions, and in both directions, we observed a remarkably high mean velocity, ranging between 18 to 22 mm/sec. As for the strategies, independent of the experimental condition, we observed total dominance of the ankle strategy in AP while in ML, the hip strategy dominated with a 25 % contribution for the ankle strategy. On skates, in ML direction, no significant changes were observed in the performance. However, in AP, we observed a significant increase in the mean COP velocity, EO and EC, and significant increase in COP range, EO only. As for the strategies, we observed the same dominance but the contribution on the ankle strategy in ML was more modest, that is less than 12 %. For players suffering from MSD, our results show that six sessions of PR significantly improved the level of pain, functional capacity and body alignment in standing. Pre intervention in ML, we observed a significantly higher contribution of the ankle strategy to the control of the COPnet and post-intervention, a return to normal values. The impact of the PR intervention on postural control performance was not significant in ML and AP. In conclusion, our results show that in the early stage, a PR intervention has a greater impact on postural control stratégies rather than performance.

Ce travail de thèse a pour but l’étude des douleurs de dos qui surviennent chez l’astronaute présentant davantage de hernies discales par rapport à une population contrôle. Nos recherches visent à comprendre la physiopathologie de ce phénomène et à étudier les conséquences cliniques de ce déconditionnement vertébral qui participe également aux troubles posturaux. Cet axe de recherche est recommandé par les différentes agences spatiales internationales. Pour cela nous avons eu l’opportunité d’analyser les données dans deux modèles d’études des effets de la microgravité : l’immersion sèche (n=11) et l’alitement tête déclive (n=9) et un état analogue, le confinement (n=4). Seuls les principaux résultats de l’immersion sèche, méthode d’étude nouvelle de notre paradigme, sont rapportés dans ce résumé. Celle-ci a permis grâce à l’imagerie et la spectroscopie par résonnance magnétique nucléaire de la colonne vertébrale, d’analyser en 3 dimensions le disque intervertébral et d’objectiver l’augmentation du contenu en eau (+17%) du volume de ce disque (+9,5%). Les variations du tonus des muscles paravertébraux et des membres inférieurs ont été mesurées avec la très récente et non-invasive technologie MyotonPRO. Une diminution du tonus musculaire (-7,3%) a été retrouvée, associée à une atrophie musculaire (-10,6%) ainsi qu’une perte de force démontrée sur les membres inférieurs. Ces résultats, attestant un déconditionnement musculaire, sont cohérents avec le déconditionnement postural immédiatement après immersion sèche. Nous avons également étudié les paramètres d’occlusion dentaire, qui font partie des entrées posturales et peuvent affecter la bonne stabilité du corps. Finalement deux éléments interviennent dans l’explication des dysfonctions vertébrales : l’augmentation de la taille de la colonne liée à celle du volume des disques intervertébraux. On note également une atrophie des muscles paravertébraux, qui joue un rôle majeur dans la posture. Nous avons par ailleurs montré le rôle de l’occlusion dentaire dans le déconditionnement vertébral et postural. En conclusion : le tonus musculaire, la bonne mobilité vertébrale et l’équilibre de l’occlusion dentaire sont des éléments à préserver pendant et après un séjour en impesanteur, afin d’éviter les effets délétères du déconditionnement. / This work focuses on the study of back pain experienced by astronauts, who present with a greater incidence of herniated discs compared to a control population. Our research aims at understanding the physiopathology of this phenomenon and to study the clinical consequences of vertebral deconditioning which also contributes to postural disorders. This line of research has been recommended by the various international space agencies. For this reason, we had the opportunity to analyze data in two models simulating the effects of microgravity: dry immersion (n = 11) and head-down bed rest (n = 9), and a similar state, confinement (n = 4). Only the main results of dry immersion, a new method of studying our paradigm, are reported in this summary. Using magnetic resonance imaging and spectroscopy of the vertebral column, it was possible to analyze the intervertebral disc in 3 dimensions and to objectify the increase in water content (+ 17%) and the increase in intervertebral disc volume (+ 9.5%). Variations in paravertebral and lower limb muscle tone were measured with the very recent, and non-invasive, MyotonPRO technology. A decrease in muscle tone (-7.3%) was found to be associated with muscular atrophy (-10.6%) as well as a loss of strength in the lower limbs. These results, attesting to muscle deconditioning, are consistent with postural impairment immediately after dry immersion. We also studied variations in dental occlusion, which is involved with the maintenance of posture and could affect balance. In summary, two elements are involved in the explanation of vertebral dysfunction: the increase in spine height, related to increased intervertebral discs volume and paravertebral muscles atrophy, which plays a major role in posture. However, we also showed a role of dental occlusion in vertebral and postural deconditioning. In conclusion: muscle tone, good vertebral mobility, and dental occlusion are elements to be preserve during and after an exposure to weightlessness to avoid the deleterious effects of deconditioning.