La simulation réaliste de foule est un problème ouvert et difficile à cause de la multitude d'informations qui sont prises en compte par un humain pour déterminer sa trajectoire de marche. Dans cette thèse nous cherchons à modéliser puis à simuler de manière aussi réaliste que possible les interactions de suivis entre individus se déplaçant dans les foules. Nous proposons une approche en trois grandes étapes. Dans un premier temps, nous constituons une base de données cinématiques pour observer le comportement de suivi lors du déplacement de groupes de piétons à partir d'un procédé expérimental original utilisant la technologie de capture de mouvements optoélectronique. Le traitement des données acquises requiert le développement d'une méthode spécifique de reconstruction des données brutes. La base de données ainsi obtenue représente le premier résultat de notre travail. Dans un deuxième temps, nous proposons une analyse détaillée de ces données. Nous mettons en évidence d'une part, la nature des interactions locales entre les sujets, et d'autre part les phénomènes globaux qui émergent de la combinaison de ces interactions dont en particulier la formation de vague de vitesses qui se propagent. Cette analyse constitue notre deuxième résultat majeur et conduit à notre troisième et dernier résultat : un modèle numérique d'interaction locale de suivi que nous calibrons sur les données expérimentales acquises. Les résultats de simulation sont finalement évalués quant à leur capacité à reproduire les phénomènes macroscopiques observés et analysés. Enfin, nous montrons des cas d'usage pratique de notre modèle.

Le travail présenté dans cette thèse répond à une attente, exprimée par les cliniciens, d'objectiver leur pratique. Le traitement du handicap (notamment de l'amputé) requiert des moyens d'évaluation performants. Les technologies disponibles actuellement et les méthodes et modèles utilisés en biomécanique permettent d'envisager la réalisation d'examens standardisés de la marche utilisant ces moyens. Le partenariat double, industriel (PROTEOR) et clinique (Centre d'Etudes et de Recherche sur l'Appareillage des Handicapés), dont nous avons bénéficié, a permis d'ancrer notre recherche dans un environnement concret. Le premier résultat de cette thèse est la constitution et l'exploitation de deux bases de données de paramètres de la marche. L'une concerne 55 sujets asymptomatiques et sert de référence. L'autre synthétise les résultats obtenus pour 27 patients amputés fémoraux. L'analyse des données a mené à l'extraction de paramètres quantitatifs caractéristiques de la marche de ces sujets. Le caractère tridimensionnel de l'étude est essentiel et constitue une particularité de ce travail. Le deuxième objectif atteint au cours de cette thèse est la mise en place et l'évaluation préliminaire d'un modèle dynamique de l'amputé fémoral. L'utilisation de ce modèle en lien avec les efforts exercés au sol améliore la compréhension des écarts observés chez l'amputé fémoral par rapport aux sujets asymptomatiques. La validation par le calcul de la résultante des efforts externes est la première réalisée sur l'amputé fémoral et démontre l'intérêt et les perspectives d'une telle analyse.

Près d’un quart de la population mondiale présente au moins un signe de dysfonction de l’appareil manducateur, pour seulement 5 à 12% de prise en charge. Les différents composants de cet appareil fonctionnent en synergie et s’auto-influencent, ce qui entraîne des dysfonctions diverses, encore mal expliquées à ce jour. L’objectif de cette thèse est l’étude des mouvements mandibulaires pour la compréhension du fonctionnement de l’appareil manducateur, avec comme enjeu principal, la création d’un outil de diagnostic pour l’identification de dysfonctions. Pour cela, dans un premier temps, un protocole de mesures cinématiques, dont la précision et la répétabilité ont été caractérisées, a été proposé. Dans un second temps, les mesures cinématiques ont été réalisées sur 29 sujets asymptomatiques et 15 sujets avec dysfonctions mineures. Des mouvements élémentaires de la bouche en ouverture-fermeture, latéralité et propulsion ont été enregistrés. L’analyse des trajectoires des pôles condyliens dans différents plans anatomiques permet d’identifier des tendances générales mais met en évidence une grande variabilité inter-individuelle dans l’exécution des mouvements. L’étude des six mobilités de la mandibule complète cette information et démontre l’activation simultanée de translations et de rotations pour chacun des mouvements étudiés. Ceci constitue la première base de données de l’évolution des mobilités pour la mandibule humaine pour trois types de mouvements élémentaires. La comparaison de sujets présentant des dysfonctions mineures avec cette base de données montre que les mouvements de latéralité et de propulsion peuvent être des révélateurs de ces dysfonctions. Ces premiers résultats sont encourageants pour l’utilisation de l’analyse cinématique dans le cadre du diagnostic et du suivi de patients. / Nearly a quarter of the world's population has at least one sign of temporomandibular disorder, for only 5 to 12% of treatment. The different components of the masticatory system operate in synergy and self-influence, resulting in various dysfunctions which are still not well explained to date.The objective of this thesis is the study of the mandibular movements in order to understand the functioning of the masticatory system. The main challenge is the creation of a diagnostic tool for the identification of dysfunctions. To this end, a protocol of kinematic measurements was first proposed. Moreover, the precision and the repeatability of this protocol have been characterized. In a second step, the kinematic measurements were performed on 29 asymptomatic subjects and 15 subjects with minor dysfunctions. Basic movements of the mouth in opening-closing, lateral and propulsion were recorded. The analysis of condylar pathway in different anatomical planes makes it possible to identify general trends but shows a great interindividual variability in movements execution. The study of the six mobilities of the mandible completes this information and demonstrates the simultaneous activation of translations and rotations for each of the studied movements. This constitutes the first database of the evolution of mobilities for the human mandible for three types of basic movements. The comparison of subjects with minor dysfunctions with this database shows that the lateral and propulsion movements can be revealing of these dysfunctions. These first results are encouraging for the use of kinematic analysis in the diagnosis of temporomandibular disorders and patients monitoring.

La main est l’organe de préhension chez l’homme qui lui permet de manipuler des objets de tailles et de formes diverses et variées. Elle lui permet également d’effectuer des tâches, parfois d’une grande complexité, avec force ou avec une grande finesse. Il s’agit d’un outil d’une importance cruciale au quotidien, tant sur le plan domestique que sur le plan professionnel, et la perte de fonctionnalité de la main peut rapidement devenir un handicap pour certaines personnes. Bien qu’il existe encore peu d’études sur la capture et l’analyse des mouvements de la main dans la littérature scientifique, de nombreux domaines comme la médecine, l’ergonomie, le sport, la robotique, la réalité virtuelle ou les jeux vidéo s’y intéressent de plus en plus, afin de permettre aux personnes d’exploiter au mieux les fonctionnalités de la main tout en la préservant, ou de créer des interfaces homme-machine afin que celui-ci puisse interagir avec des robots ou en environnement virtuel. L’objectif de cette thèse a été de développer une méthode d’analyse cinématique in vivo et personnalisée afin de contribuer à une meilleure compréhension des mouvements de la main de l’homme. Une première partie du travail consiste à mettre en place un protocole de capture du mouvement de la main sur des sujets masculins et féminins de différentes tranches d’âges, allant de 20 à 50 ans. Les captures de mouvement ont été effectuées à l’aide d’un système optoélectronique et de 56 marqueurs passifs collés sur la peau de la main du sujet. Deux types de mouvements ont été capturés : les mouvements fonctionnels en flexion-extension et en abduction-adduction de la main, et les mouvements de prise d’objets cylindriques et sphériques. Les captures de mouvement sont ensuite labellisées afin d’identifier les différents marqueurs et de pouvoir en extraire les trajectoires. La deuxième partie du travail consiste à développer une méthode d’analyse cinématique des mouvements externes de la main à partir des trajectoires des marqueurs et de la valider à l’aide d’un modèle in silico. En plus d’estimer les paramètres cinématiques avec précision dans le cas où les trajectoires des marqueurs sont parfaites, l’évaluation des méthodes fonctionnelles montre que les mouvements de la main sont assimilables à des mouvements plans, circulaires ou sphériques en fonction de l’articulation étudiée. La construction des repères fonctionnels à partir des paramètres cinématiques pour chaque segment de la main permet ensuite de décrire les mouvements de rotation des articulations à l’aide des angles de Cardan. Les courbes des angles de Cardan obtenues à partir des trajectoires des marqueurs du modèle in silico permettent de valider la méthode de décomposition développée pour l’ensemble des articulations, à l’exception des articulations trapézo-métacarpienne (TMC) et métacarpo-phalangienne (MCP1) du pouce qui sont plus difficiles à analyser. La dernière partie de ce travail de thèse consiste à analyser les mouvements fonctionnels et les mouvements de prise d’objets à partir des captures expérimentales. Les courbes des angles de Cardan obtenues à partir des mouvements fonctionnels correspondent globalement à celles obtenues dans la littérature, sauf dans le cas de l’articulation TMC. De plus, ces courbes montrent que les rotations articulaires ne s’effectuent pas uniquement autour d’un axe, mais autour d’un axe de rotation dominant et d’un ou deux axes de rotation secondaires. Toutefois, les courbes des angles de Cardan des rotations autour des axes secondaires ne correspondent pas toujours à celles présentées dans la littérature. Bien que peu de mouvements de prise d’objets aient pu être analysés, certaines corrélations intéressantes ont pu être trouvées entre les postures de la main et la géométrie des objets manipulés, notamment au niveau des articulations MCP et IPD. / The human hand is a prehensile organ which allows people to handle objects with various sizes and shapes. It is wonderful tool that can be used to perform different simple or complex tasks with strength or great dexterity. It is also a crucial tool in the daily life, both at home and in the workspace, and loss of hand functionality may quickly become disabling for some people. There are few studies in the literature. However, motion capture and kinematic analysis of the hand is becoming more and more of an interest in different areas such as medicine, ergonomics, sport, robotics, virtual reality and video games. Results from these studies have improved knowledge about skills of the hand and how to preserve them. The studies have also improved interactions between people and computers in order to command robots or to progress in virtual reality. The aim of the thesis was to develop methods for an in vivo and subject-specific kinematic analysis in order to contribute to the improvement of knowledge about the human hand motion. A first part of this thesis was to develop a protocol for the motion capture of the hand for male and female subjects aged from 20 to 50 years old. The motion capture was performed using an optoelectronic system with passive markers glued on the skin of the hand. Two sorts of movements were captured. Firstly, functional movements like flexion-extension and abduction-adduction. Secondly, prehensile movements of cylindrical and spherical objects. Then, markers on the motion captures were identified in order to extract their trajectories. The second part of this thesis consisted in the development of a method for the kinematic analysis of external hand movements from the marker trajectories. Validation of this method was achieved using a model of the hand developed in silico. Since no noise was added to the marker trajectories in the silico model; kinematic parameters were estimated with precision. Moreover, assessment of the functional methods showed that the hand motions can be approximated by a plane, a circular arc or a spherical cap depending on the joint studied. After constructing the functional coordinate systems for each segment of the hand using the joint kinematic parameters, it was possible to decompose any joint rotation into three Cardan angles. This decomposition method was validated using the marker trajectories of the hand model, except for the trapeziometacarpal (TMC) and the metacarpophalangeal (MCP1) joints of the thumb which are more difficult to study. The last part of this thesis consisted in the analysis of the functional and the prehensile movements from the motion captures. The curves of the Cardan angles obtained from the functional movements are similar to those presented in the literature for all of the joints, except for the TMC joint. It was also noticed that the joint rotations do not occur around only one axis, but around one dominant axis and one or two secondary axes. However, some differences between the curves of the Cardan angles around the secondary axes obtained in this thesis and those presented in the literature were noticed for some joints. Despite only few prehensile grasps were analyzed, some interesting correlations were also found between the hand shape and the objects grasped, more particularly at the metacarpophalangeal (MCP) and the distal interphalangeal (DIP) joints.

Conception et validation d’un nouvel outil d’évaluation de la stabilité posturale en position érigée(SAP3D : Système d’Analyse Postural 3D)La stabilité posturale en position debout est la capacité d'un sujet à maintenir un état d'équilibre ou à le retrouver en cas de perturbation. De nombreux organes sont mis à contribution par le système nerveux central afin d'aider l'organisme à maintenir sa stabilité. L'atteinte d'une ou plusieurs de ces structures (suite à un traumatisme, une pathologie, ou tout simplement du fait du vieillissement) modifie le comportement du sujet et altèrent sa capacité à maintenir sa stabilité. Les outils d’évaluation posturale actuels reposent essentiellement sur des mesures du centre des pressions et/ou du centre de masse, négligeant le comportement postural inter-segmentaire : les outils capables de les prendre en compte sont souvent inaccessibles, car complexes et coûteux. Le SAP3D a été développé comme un nouvel outil d’évaluation de la stabilité posturale, il permet une reconstruction tridimensionnelle multi-segmentaire et du centre de masse à partir d’une seule caméra bon marché. La validation du SAP3D comparativement à un système de référence optoélectronique met en évidence une excellente corrélation et un faible résidu moyen entre les deux systèmes. En situation clinique, le SAP3D confirme que les mécanismes de stabilisation posturale sont i) moins efficaces en condition yeux fermés ; ii) influencés négativement par le vieillissement ; iii) influencés positivement par la pratique régulière d’une activité telle que de la danse, au moins chez les jeunes femmes ; iv) altérés par plusieurs antécédents traumatiques et/ou pathologiques. Bien que des améliorations techniques soient envisagées, le SAP3D constitue une alternative clinique fiable, rapide, accessible et peu coûteuse aux systèmes d'analyse posturographique existants.Mots-clés : équilibre ; contrôle moteur ; analyse cinématique ; centre de masse ; personnes âgées ; vieillissement ; danse ; faible coût / Design and validation of a new tool for assessing postural stability in quiet standing(SAP3D: 3D Postural Analysis System)Postural stability in quiet standing is a subject’s ability to maintain its balance or to regain it after a perturbation. Multiple organs contribute to ensure postural stability, under a regulation ensured by the central nervous system. The alteration of one or several of these organs (following a trauma, a pathology or simply due to ageing) modifies the subject’s behavior and its ability to maintain stability. Current systems for postural evaluation rely mostly on center of pressure and/or center of mass assessment, disregarding the intersegmental postural behavior: such measurements are possible, but most tools are complex and expensive. The SAP3D system was developed as a new tool for postural stability assessment, allowing for center of mass and multi-segmental three dimensional modeling based on a single inexpensive camera. Validation of the SAP3D system compared to a standard optoelectronic system shows excellent agreement and a satisfyingly low average residue between the two systems. In a clinical setup, the SAP3D system confirms that postural steadiness mechanisms are i) less efficient with eyes closed than eyes opened; ii) negatively affected by ageing; iii) positively affected by regular practice of an activity such as dancing, at least for young women; iv) altered in pathological or injured patients. Although many technical improvements are being considered, the SAP3D system is a reliable, quick, accessible and low-cost clinical alternative to the existing systems for postural evaluation.Keywords: balance; steadiness; motor control; kinematics; center of mass; elderly; ageing; dance; low-cost

La simulation de mouvements d'atteinte effectués par un opérateur assis est particulièrement utile pour les constructeurs d'automobiles. Elle permet d'améliorer l'ergonomie de l'habitacle et des commandes, le plus en amont possible dans la conception. Elle consiste à simuler un mouvement et à prédire son inconfort. Cependant, ce type de simulation se heurte à des problèmes pratiques et théoriques. Pour la partie pratique, une méthode de simulation générique et stable pour tout type de mouvement doit être mise en place. Faire un logiciel de simulation par types de mouvement est plus simple, mais devient vite fastidieux dès que le nombre de mouvements différents est important. Pour la partie théorique, il est jusqu'à présent nécessaire d'enregistrer une nouvelle base à chaque changement dans la définition de la tâche, si petit soit il. En essayant de comprendre comment un changement de tâche influe sur le mouvement, il pourrait être possible d'étendre le domaine de prédiction d'un type de mouvement à un autre type similaire. Deux expériences ont été réalisées pour tenter de pallier les problèmes évoqués précédemment. Pour la partie pratique, une expérience sur l'atteinte a été réalisée dans un environnement automobile. Elle comporte 13 catégories de tâches couramment effectuées par les conducteurs. Elle a permis de mettre au point un procédé de simulation réutilisable pour n'importe quel type de mouvement d'un sujet assis. Pour la partie théorique, une étude exploratoire sur l'impact de l'environnement et de la nature de la tâche sur le mouvement a été menée. Elle a permis d'identifier les facteurs qui sont susceptibles de modifier le mouvement et de comprendre la façon dont ils sont modifiés.

L'hétérogénéité inter-patients des altérations motrices consécutives aux lésions cérébrales rend nécessaire le besoin d'individualiser la prise en charge du patient après AVC. Afin d'apporter une thérapie adaptée aux besoins du patient au moment opportun, il est nécessaire de prendre en compte plusieurs considérations théoriques afin de comprendre comment la rééducation influence la plasticité cérébrale. La récupération motrice est un phénomène complexe et non-linéaire, et identifier ses composantes caractéristiques est délicat. Au travers d'une étude observationnelle, nous avons investigué la récupération de la fonction motrice en condition unimanuelle (membre non-parétique, parétique) et bimanuelle chez des patients cérébro-lésés en phase subaigüe, sans interférer sur leur programme de rééducation classique. Nous avons d'abord validé l'analyse cinématique pour l'évaluation motrice des mouvements d'atteinte d'objets après AVC, en complément des tests cliniques. L'analyse cinématique permet de fournir des indicateurs de la récupération en temps réel de manière plus sensible que les échelles cliniques. En condition unimanuelle, la récupération du membre non-parétique progresse avant de se stabiliser après 9-10 semaines après AVC. En condition bimanuelle, la dynamique de récupération des coordinations bimanuelles change 6 semaines après AVC. Ces périodes pourraient être des fenêtres temporelles clés à prendre en compte en établissant des protocoles de rééducation. L'identification complète et précise de ces patterns naturels de récupération après AVC pourrait permettre de mieux comprendre les réseaux nerveux spécifiques qui sous-tendent les altérations du membre supérieur. A partir de ces indications cliniques prometteuses, proposer une rééducation adaptée au patient et au meilleur moment devient le challenge des travaux futurs. / Poststroke characteristics vary significantly between patients and over time, necessitating the introduction of individualized care. To provide to patients an appropriate and timely therapy, theoretical considerations must be taken into account to understand how a therapy may influence underlying neuroplasticity. Motor recovery is a nonlinear and complex function of time, and identifying its representative features remains intricate. Through observational analysis, we investigated in this thesis the time-related changes in unimanual (nonparetic, paretic upper-limb) and bimanual motor function in subacute poststroke patients, without interfering with standard rehabilitation. Overall, our results firstly validated the relevance of kinematics to assess recovery of reaching movements following stroke, in complement to clinical scores. Kinematics provides accurate real-time indicators of patients' recovery in a more sensitive way to current clinical scales. In unimanual reaching, motor function of nonparetic upper-limb recovered and then leveled off 9-10 weeks poststroke. In bimanual reaching, the dynamic of the recovery pattern of between-hands coordination changed after 6 weeks poststroke. These time-windows might be key periods to consider into designing rehabilitation protocols. Our results contribute to a better understanding of the natural pattern of motor recovery poststroke and could be of interest to understand specific neural network underlying upper-limb impairment. From these promising therapeutic guidelines, next challenge in future research includes tailoring rehabilitation training to patients at the most opportune time.

Ce travail porte sur la préconception d'une classe de mécanismes plans à barres articulées, les générateurs de trajectoires, dont la fonction utile est la trajectoire décrite par un point effecteur. Les outils actuellement disponibles sont mieux adaptés à la conception détaillée qu'à la préconception. Nous proposons donc des méthodes d'analyse et de synthèse afin de mieux prendre en compte une plus grande diversité de besoins, notamment pour des spécifications de trajectoire en termes de forme plutôt que classiquement (par des listes de points). La plate-forme de préconception RealisMe utilise deux modèles de cinématique. Le modèle systémique multipolaire est une extension, dans le sens de la théorie des systèmes, de la notion de groupe d'Assur. Le modèle de cinématique qualitative génère directement une trajectoire sous la forme d'arcs et de segments de droite. Ces deux modèles permettent de réaliser des simulations cinématiques très rapides et de fournir des informations utiles en préconception. Le modèle systémique multipolaire est mis à profit dans une méthodologie de conception incrémentale des mécanismes complexes. Nous proposons ensuite deux approches d'optimisation dimensionnelle, exacte et qualitative, par bouclage sur des simulations cinématiques appropriées. Finalement, nous développons deux méthodes de synthèse par capitalisation de cas. Dans ces méthodes, au préalable, un très grand nombre de trajectoires sont calculées, par simulation, pour des jeux de dimensions aléatoires. Ensuite, les cas (couples trajectoire - dimensions), après leur codage, sont stockés dans une base de cas. La première méthode de synthèse par cas utilise un réseau neuronal artificiel pour fournir, à partir d'une forme de trajectoire désirée, un mécanisme candidat par interpolation des cas proches. La forme des trajectoires est modélisée par une analyse harmonique en série de Fourier. Le réseau neuronal permet de stocker en une très faible quantité de données une connaissance étendue sur la relation dimensions-trajectoires, ceci pour une morphologie de mécanisme donnée. La deuxième méthode emploie le codage qualitatif des trajectoires pour stocker dans la même base des trajectoires générées par des mécanismes divers. Afin d'admettre des requêtes complexes, les trajectoires sont indexées selon une clé qualitative.

Après un accident vasculaire cérébral (AVC), l’utilisation de stratégies compensatoires dans les activités de la vie quotidienne peut freiner la récupération motrice du membre supérieur parétique. En effet, lors d’une tâche d’atteinte, les individus post-AVC présentant un déficit sévère limitant les mouvements épaule-coude, doivent utiliser la flexion du tronc afin de réaliser une tâche d’atteinte. Dans ce cas, il s’agit d’une compensation obligatoire-adaptative. D’autre part, certains individus post-AVC ayant suffisamment récupéré la motricité épaule-coude, continuent de solliciter une flexion du tronc, et cette compensation non-obligatoire du tronc est dite maladaptative car elle reflète la non-utilisation épaule–coude (proximal arm non-use - PANU) ayant pour effet d’entraver la récupération du bras parétique.Dans la première étude, 45 sujets post-AVC et 45 sujets contrôles sains appariés en âge ont effectué une tâche d’atteinte, le tronc libre (utilisation spontanée du bras) et le tronc auto-fixé (utilisation maximale du bras). L’analyse a montré que les scores PANU des sujets post-AVC étaient compris entre 1,9% et 40,7% avec une médiane à 11,7%. La mesure du score PANU est reproductible, valide et représente la réserve motrice épaule-coude. Le seuil significatif du PANU a été fixé à 6,5% (limite supérieure chez les sujets sains). Enfin, le score PANU est complémentaire aux tests usuels de déficience et de fonction du membre supérieur (Box and Block test, Fugl-Meyer)La deuxième étude a montré la possibilité d’utiliser un système Kinect dans l’obtention du score PANU. Des mesures ont été effectuées simultanément avec les deux systèmes (Kinect et Zebris-CMS20s) chez 19 sujets post-AVC. Cette étude a montré que le score PANU mesuré avec la Kinect pourrait être utilisé comme un outil de diagnostic qui permettrait de proposer aux sujets post-AVC une rééducation spécifique d’utilisation forcée du bras par tronc bloqué ou bien par feedback.La troisième étude est une revue de la littérature sur les technologies innovantes appliquées à la rééducation sensorimotrice post-AVC suggérant que le score PANU puisse être intégré dans un traitement rééducatif par réalité virtuelle.En conclusion, ces travaux démontrent que quantifier objectivement la non-utilisation épaule-coude (score PANU) lors d’une tâche d’atteinte est possible et reproductible. Les scores PANU peuvent être déterminés également par un système très accessible (Kinect) ce qui permettrait d’intégrer le score PANU dans un jeu de rééducation par réalité virtuelle. / The use of compensatory strategies to perform activities of daily living after a stroke can reduce the upper limb recovery. In fact, post-stroke individuals with severe upper limb impairment that limits shoulder-elbow motion, have to use trunk compensation to achieve a reaching task within arms’ length, which is a form of mandatory/adaptive compensation strategy. Whereas, post-stroke individuals having adequately recovered shoulder-elbow motion, continue to use the trunk when they could use the proximal arm to achieve the reach; and this non-mandatory trunk compensation is considered maladaptive because it reflects proximal arm non-use or PANU, which is detrimental to true recovery of the paretic arm.In the first study, 45 post-stroke individuals and 45 age matched healthy controls performed a seated reaching task within arm’s length with the trunk free to move (spontaneous use) and trunk restrained (maximal use) to measure their PANU score. The analysis showed that PANU scores for the post-stroke individuals ranged between 1,9% and 40,7% with a median of 11,7%, and these PANU scores were a reliable and reproducible measure of the functional reserve of the upper limb. The PANU score threshold for clinical significance was set as 6.5% (upper limit in healthy subjects). The PANU score seems pertinent as a complement to usual clinical assessments of upper limb function and impairment (Box and Block test, Fugl-Meyer).The second study explored the applicability of the Kinect system to measure PANU scores in 19 post stroke individuals in comparison to the standard Zebris-CMS20s method. The analysis showed that the PANU score measured by the Kinect was valid and reliable, and therefore should be used as a tool to classify patients in order to propose specific upper limb rehabilitation with arm-forced use by trunk restraint or feedback.Study three was a review of innovative technologies applied to sensorimotor rehabilitation after a stroke suggesting that PANU scores could be implemented in virtual reality rehabilitation and be used as a tool to determine the efficacy of the specialised treatment.In conclusion, this thesis showed that i) objectively quantifying the proximal arm non-use (PANU score) during a reaching task using a 3D motion capture system is feasible and reliable, and ii) PANU scores are accurately determined also using a more widely available and less expensive Kinect-based motion sensor with the future aim of PANU being integrated in a Kinect-based upper limb virtual reality rehabilitation.

Si de nombreuses études ont été consacrées à l’analyse des grands tours préparatoires aux sorties, aux sorties elles-mêmes et aux lâchers de barre en barre fixe ou barre supérieure de barres asymétriques, les éléments avec envol pour passer d’une barre à l’autre aux barres asymétriques (lâcher la barre inférieure pour saisir la barre supérieure ou l’inverse) n’ont, à notre connaissance, pas fait l’objet de telles études. Cette thèse de doctorat présente dans sa première partie une analyse cinématique du « pieds barre temps de ventre » ainsi qu’une analyse des moments cinétique et d’inertie mis en jeu par deux groupes de gymnastes, des expertes et des novices, lors de la réalisation de ce mouvement. La deuxième partie met en évidence des lois de contrôle moteur utilisées par les deux groupes pour réaliser l’élément. Afin de déterminer si les mouvements des deux groupes sont susceptibles d’améliorations et si la trajectoire créée au lâcher de la barre inférieure ou la gestuelle mise en jeu influence davantage la performance, une optimisation du pieds barre temps de ventre est proposée dans la troisième partie. Enfin, l’effet de l’introduction d’une loi de contrôle moteur dans le processus d’optimisation sur le réalisme des mouvements optimisés est envisagé. / Many studies were dedicated to the analysis of backward giant circles prior to release, releases itself or release-regrasp skills on high bar or uneven bars. To our knowledge, skills with flight phase to release low bar and regrasp high bar or the contrary were not studied yet. The first chapter of this doctoral thesis is dedicated to a kinematic analysis of the “counter movement forward in flight” on uneven bars and to the moment of inertia and angular momentum recorded for two groups of gymnasts performing this task: an expert group and a novice group. The second chapter highlights motor control laws used by the gymnasts of both groups. An optimization of the counter movement forward in flight was carried out in the third chapter in order to know if the movements of both groups may be improved and whether body mass center trajectory or body movements in flight most influence final performance. Effects of introducing a motor control law in the optimization process on the realism of optimized movements were studied.