Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l’Université de Montréal / La présente étude a été réalisée auprès des personnes blessées médullaires en phase de réadaptation post-aiguë. Cette étude descriptive corrélationnelle avait pour but de déterminer la nature des relations entre l'incertitude, l’évaluation cognitive de l'incertitude, le coping et l'espoir chez cette population. La théorie de l'incertitude perçue dans l'expérience de la maladie de Mishel (1988, 1990) a guidé l'examen des relations entre les variables retenues. Un échantillon de convenance de 45 personnes blessées médullaires a été sélectionné. L'étude a été effectuée dans quatre centres de réadaptation de la région de Montréal, Québec et Ottawa. Les participants ont répondu à quatre questionnaires, soit le Uncertainty in Illness Scale (Mishel, 1997), l'échelle analogue de l’évaluation cognitive de l'incertitude développée dans le cadre de cette étude, le Jalowiec Copine Scale (Jalowiec. 1987) et le Herth Hope Index (Herth, 1992). Les résultats obtenus démontrent une relation négative entre l'incertitude et l'espoir (r = -0, 56; p < 0, 001). Il en de même pour l'incertitude mise en relation avec son évaluation cognitive (r = -0, 43; p< 0, 003). Dans le présent contexte, ce résultat indique que plus les participants à l'étude vivent de l'incertitude, plus ils évaluent négativement cette incertitude. A l'encontre de nos prédictions, aucune relation significative n'a été démontrée entre l’évaluation cognitive de l'incertitude et les stratégies de coping employées. Toutefois, une relation positive entre l’évaluation cognitive de l'incertitude et l'espoir (r = 0, 65; p < 0, 001) a été obtenue. Ainsi, plus les personnes blessées médullaires ayant participé à l'étude évaluent positivement l'incertitude, plus elles ont de l'espoir. Enfin, une relation positive a été établie entre la dimension optimisme du coping et l'espoir (r = 0, 40; p = 0, 008) et une relation négative entre la dimension émotionnelle du coping avec l'espoir (r= -0, 31; p= 0, 041). La présente étude s'avère importante puisqu'elle met en évidence certains facteurs pouvant favoriser l'espoir dans un contexte incertain comme celui des personnes blessées médullaires en phase de réadaptation post-aiguë. A ce sujet, une évaluation positive de l'incertitude et l'utilisation de stratégies de coping centrées sur l'optimisme semblent jouer un rôle appréciable. Puisque peu d'études se sont attardées à l'espoir chez les personnes blessées médullaire, des efforts devront être déployés pour explorer davantage des concepts clés susceptibles d'influencer cette ressource. Ceci permettra d'établir des pistes d'interventions tangibles en vue de favoriser le bien-être de cette population dont l'atteinte à l'intégrité physique, psychologique et sociale s'avère considérable.

Les macrophages sont présents en grand nombre durant la réparation tissulaire. Cependant, leurs rôles n'ont jamais été investigués suivant une blessure tendineuse. Une section transversale suivie d’une suture du tendon d'Achille étaient effectuées sur des souris injectées avec des liposomes contenant du clodronate et ainsi rendues déficientes en monocytes circulants ou encore des souris injectées au PBS et recevant le placebo. L'accumulation des macrophages et la prolifération cellulaire diminuaient dans les tendons des souris clodronate. L'œdème et la masse sèche étaient plus importantes dans les tendons des souris placebo. La force absolue et la rigidité étaient comparables entre les 2 groupes. Par contre, le module de Young et le stress maximal étaient supérieurs pour les tendons de souris injectées au clodronate. Globalement, nos résultats supportent l'hypothèse que les macrophages favorisent la prolifération cellulaire et l'accumulation de matrice extracellulaire, mais leur présence entraîne une diminution du stress mécanique maximal du tendon d'Achille blessé. / Macrophages are present in large numbers during the various phases of tissue repair. However, their roles following tendon injury and during repair have never been investigated. Mice were injected with liposome-encapsulated clodronate to deplete circulating monocytes/macrophages or with PBS for placebo mice. Achilles tendons were then transversely sectioned and sutured. Macrophage accumulation and cell proliferation were lower in the tendons from clodronate-treated mice than in those from PBS-treated mice. Edema and dry mass of the Achilles tendons were higher in PBS-treated mice. No differences in absolute strength were observed, but Young's modulus and maximal stress were significantly greater for tendons from clodronate-treated mice than those from PBS-treated mice. Overall, our findings showed that macrophages promote cell proliferation and extracellular matrix accumulation but their presence leads to inferior ultimate tensile strength of the Achilles tendons.

Le présent mémoire comporte deux volets, soit 1) une revue systématique portant sur les qualités métrologiques de questionnaires auto-administrés utilisés auprès d’une population présentant une atteinte de la coiffe des rotateurs et 2) l’adaptation en canadien-français et la validation auprès d’un échantillon présentant une atteinte de la coiffe des rotateurs d’un questionnaire auto-administré, le Western Ontario Rotator Cuff index (WORC). En ce qui a trait à la revue systématique, nos résultats mettent en lumière que tous les questionnaires inclus peuvent être utilisés auprès de cette population. Pour l’adaptation du questionnaire, nos résultats démontrent que la version canadienne-française du WORC présente des qualités métrologiques comparables à la version originale, ainsi qu’aux autres versions traduites. / This Master’s thesis includes two objectives. The first one is to conduct a systematic review on the psychometric properties of self-administered questionnaires used with individuals presenting rotator cuff disorders. The second objective is to translate and validate the Canadian French version of the Western Ontario Rotator Cuff Index (WORC). The results of the systematic review show that all the included questionnaires can be used for assessing individuals with rotator cuff disorders. Our results for the second objective is that the Canadian French version of the WORC shows similar psychometric properties to the original version of the WORC and the other translated versions of the WORC.

Le traumatisme craniocérébral modéré-grave (TCC) a une prévalence élevée au Canada. Il s'agit d'une condition neurologique qui affecte le fonctionnement cognitif. Parmi ces atteintes cognitives, les fonctions exécutives (FE) et la mémoire prospective (MP) sont particulièrement touchées lors d'un TCC. Cependant, les outils actuels pour les évaluer présentent plusieurs lacunes, dont leur faible validité écologique, ce qui ne permet pas d'avoir un portrait juste du fonctionnement quotidien. Une avenue intéressante pour améliorer la validité écologique est d'utiliser la réalité virtuelle. L'objectif du mémoire était d'examiner la validité d'un scénario multitâches effectué dans un environnement virtuel non-immersif d'appartement (VMT = Virtual Multitasking Test) pour évaluer la MP et les FE chez des adultes ayant subi un TCC modéré-grave et des participants contrôles. Les objectifs spécifiques étaient d'examiner les associations entre la performance au VMT et à des mesures neuropsychologiques traditionnelles (Tour de Londres, Zoo Map Test, CAMPROMPT) ainsi que d'examiner la validité discriminante du VMT afin de voir si celui-ci permet de départager le groupe TCC et le groupe contrôle. Quinze participants ayant subi un TCC modéré-grave (20% de femmes; moyenne de 43,5 ans; moyenne de 80 mois post-TCC) ont été recrutés et appariés à 15 participants contrôles. Les résultats indiquent des corrélations positives et modérées entre une mesure du fonctionnement exécutif (Tour de Londres) et différentes mesures du VMT. Une corrélation positive et modérée entre une mesure de la mémoire prospective (CAMPROMPT) et le score total du VMT est également observées. À l'égard du deuxième objectif, les résultats démontrent que le VMT a une sensibilité de 80% et une spécificité de 73% chez une population ayant subi un TCC modéré ou grave. Ces résultats indiquent que l'utilisation du VMT peut être efficace pour mesurer le fonctionnement cognitif et détecter des difficultés dans une population clinique ayant subi un TCC. / Moderate-severe traumatic brain injury (TBI) is highly prevalent in Canada. It is a neurological condition that can impair cognitive functioning. Among these cognitive impairments, executive function (EF) and prospective memory (PM) are particularly impaired in TBI. However, current tools for assessing these domains have a number of limitations, including low ecological validity, which does not provide an accurate picture of day-to-day functioning. An interesting avenue for improving ecological validity is to use virtual reality. The aim of this study was to examine the validity of a multitasking scenario performed in a non-immersive virtual apartment environment (VMT = Virtual Multitasking Test) to assess PM and EF in adults with moderate-severe TBI and control participants. The specific aims were to examine associations between performance on the VMT and traditional neuropsychological measures (Tower of London, Zoo Map Test, CAMPROMPT), and to examine the discriminant validity of the VMT in terms of its ability to discriminate between the TBI and control groups. Fifteen participants with moderate-severe TBI (20% female; mean 43.5 years; mean 80 months post-TBI) were recruited and matched to 15 control participants. The results indicate moderate correlations between a measure of executive functioning (Tower of London) and various VMT measures. A positive and moderate correlation between a measure of prospective memory (CAMPROMPT) and the VMT total score was also reported. With regard to the second objective, results showed that VMT had a sensitivity of 80% and a specificity of 73% in a population with moderate to severe TBI. These results indicate that the use of the VMT can be effective in measuring cognitive functioning and detecting difficulties in a clinical population with TBI.

L’objectif de cette étude est de comparer le fonctionnement des adultes âgés de moins de 65 ans et des adultes âgés de 65 ans et plus pendant un séjour en réadaptation à la suite d’un traumatisme craniocérébral (TCC) léger à sévère, ainsi que du fardeau perçu par leur principal aidant. Un échantillon de 546 adultes ayant subi un TCC a été séparé en deux groupes d’âge et a été évalué durant leur séjour en institut de réadaptation. Les différences entre les deux groupes ont été examinées pour des variables liés à l’accident, le fonctionnement prémorbide, le fonctionnement psychologique et cognitif, le statut fonctionnel ainsi que le niveau du fardeau perçu par le principal aidant. Ces variables ont été colligées à l’aide d’une grille d’évaluation développée à des fins cliniques, par les intervenants cliniques au dossier de l’usager. Les résultats démontrent des différences entre les groupes d’âge : les aînés présentaient des blessures et un mécanisme de blessure moins sévères, une durée de coma plus courte et moins de blessures orthopédiques comorbides. Néanmoins, la durée de séjour en réadaptation était similaire dans les deux groupes. Les aînés démontraient plus d’altérations cognitives et plus de difficultés fonctionnelles avec plusieurs activités de la vie quotidienne, incluant la préparation de repas simples, l’hygiène personnelle, la gestion des soins de santé et de la médication, la marche extérieure, l’entretien ménager hebdomadaire, faire des achats et utiliser les ressources de la communauté. Les symptômes de dépression et d’anxiété, et le niveau de fardeau rapporté par l’aidant étaient similaires dans les deux groupes. Ces résultats soulignent les besoins spécifiques des aînés après un séjour en réadaptation pour un TCC et permettent de mieux comprendre l’assistance humaine nécessaire pour supporter le retour à la vie en communauté et la participation optimale des aînés ayant subi un TCC. / The aim of this study is to provide a comparative portrait of the functioning of adults under 65 years of age and adults aged 65 and over during a rehabilitation stay following mild-to-severe traumatic brain injury (TBI), as well as burden perceived by their primary caregiver. A sample of 546 adults who sustained a TBI was separated into two age groups and assessed during their stay in a rehabilitation institute. The differences between the two groups were examined for injuryrelated variables, premorbid functioning, psychological and cognitive functioning, functional status, and the level of burden perceived by the primary caregiver. These variables were collected by trained clinicians, using an evaluation grid developed for clinical purposes. The results show differences in the functioning between age groups. Compared to younger adults, older adults had milder injuries, less severe mechanisms of injury, shorter coma duration and less comorbid injuries. Nevertheless, inpatient rehabilitation duration was similar. Elderly patients showed greater cognitive impairment and significantly more functional impairment on several activities of daily living including preparation of simple meals, personal hygiene, management of healthcare and medications, outdoor walking, weekly housekeeping, shopping, and using community resources. They did not differ significantly from younger adults in terms of depression or anxiety symptoms or reported caregiver burden. These results underline the specific needs for older adults after rehabilitation for TBI and start to uncover the breadth of human assistance which may be needed to support community reintegration and optimal participation for adults who have suffered TBI in older age.

Introduction et objectifs Le traumatisme craniocérébral (TCC) est un problème de santé majeur dans le monde. Chez les patients ayant subi un TCC grave, une amélioration de la mortalité a été observée dans les centres de traumatologie offrant une intensité de traitement élevée et un monitorage intensif. Cependant, la mortalité ainsi que l’incidence du retrait du maintien des fonctions vitales varient entre les différents centres de traumatologie. Notre étude visait à évaluer l’association en l’effet de l'intensité des soins sur l’incidence du retrait du maintien des fonctions vitales et de mortalité chez les patients ayant subi un TCC grave. Méthodes Notre étude est une analyse post-hoc d’une étude cohorte rétrospective multicentrique de patients ayant subi un TCC grave (n = 720). Nous avons défini l’intensité des soins en utilisant le type d’interventions effectuées à l’'unité de soins intensifs. Les interventions ont été classées en fonction de leur spécificité par rapport au TCC et en fonction de leur nature : 1) médicale, 2) chirurgicale, et 3) diagnostique. L’effet de l'intensité des soins, sur la mortalité et le retrait du maintien des fonctions vitales, a été évalué en utilisant des modèles à risques proportionnels de Cox ajustés. Résultats L’intensité des soins a été associée à une diminution de la mortalité (HR 0,69, IC à 95% 0,63 à 0,74, p <0,0001) et du retrait du maintien des fonctions vitales (HR 0,73, IC à 95% 0,67 à 0,79, p <0,0001). Les associations ont été significatives pour l'intensité des interventions spécifiques et non-spécifiques au TCC et pour les interventions médicales et diagnostiques, mais non significatives pour les interventions chirurgicales. Conclusion Nous avons observé une association significative entre l'intensité globale des soins sur la mortalité et sur l'incidence du retrait du maintien des fonctions vitales suivant un TCC grave. Cette association était significative avec les interventions spécifiques et non-spécifiques au TCC, ainsi qu’avec les interventions médicales et diagnostiques. / Introduction and objectives Traumatic brain injury (TBI) is a major health problem. In severe TBI, better outcomes and reduced mortality were shown in trauma centers providing high intensity of treatment and monitoring. Mortality as well as incidence of withdrawal of life-sustaining therapies were found to vary among different trauma centers. Our study aimed to evaluate the effect of intensity of care for severe TBI on the incidence of withdrawal of life-sustaining therapy and mortality. Methods Our study is post-hoc analysis of a Canadian multicenter retrospective cohort study of patients with severe TBI (n = 720). We defined the intensity of care using interventions performed in ICU. They were categorized into 1) TBI related interventions, 2) interventions non-specific to TBI, and according to type of interventions: 1) medical, 2) surgical, and 3) diagnostic interventions. The effect of intensity of care, on mortality and the withdrawal of life-sustaining therapies, was evaluated with adjusted Cox proportional-hazards regression analyses of time-to-event data. Results The intensity of care was associated with decreased mortality (HR 0.69, 95% CI 0.63–0.74, p<0.0001) and decreased withdrawal of life support (HR 0.73, 95% CI 0.67–0.79, p<0.0001). The associations with outcomes were also significant for both the intensity of interventions specific to TBI and general ICU interventions. The associations with outcomes also maintained their significance with medical and diagnostic components of care but were not significant with surgical component of care. Conclusion We observed a significant association between the overall intensity of care, defined by the different interventions commonly used, on mortality and on the incidence of withdrawal of life-sustaining therapies in severe TBI. This association was present whether interventions were specific or not specific to TBI, as well as whether they were medical or diagnostic interventions.

Le traumatisme craniocérébral léger (TCCL) peut entraîner des altérations cognitives, sensorimotrices et neurophysiologiques, qui perdurent quelques jours et à des mois suivant l’impact. Actuellement, les évaluations traditionnelles évaluent ces difficultés de façon isolée, en s’intéressant à la motricité et la cognition séparément. Cela est peu représentatif du fonctionnement de l’individu au quotidien, où les demandes cognitives et sensorimotrices sont souvent simultanées. Des études en laboratoire ont suggéré que les doubles-tâches locomotrices-cognitives sont prometteuses afin de détecter les différences entre des participants contrôles et les individus avec TCCL. Cependant, les études demeurent hétérogènes en termes de tâches utilisées, peu d'entre elles s’intéressent aux variables personnelles influençant la performance aux doubles-tâches et plusieurs proposent des protocoles qui ne sont pas transférables en clinique. Cette thèse vise donc à investiguer la sensibilité des doubles-tâches à la fois en laboratoire (étude 1) et dans un contexte clinique (étude 2). La première étude, menée en laboratoire de marche, avait comme objectifs de (1) comparer la performance motrice et cognitive chez des participants TCCL et contrôles en utilisant différentes combinaisons de doubles-tâches et (2) corréler l’historique d’impacts subis avec la performance en double-tâche. De façon exploratoire, les liens entre la performance neuropsychologique avec la performance en double-tâche ont été étudiés. Dixhuit participants avec TCCL (13 femmes; âge 21.89 ±3.76, 59.56 jours post-TCCL ±24.12) et quinze participants contrôles en santé (9 femmes; âge 22.20 ±4.33) ont été recrutés. Le système d’analyse de capture du mouvement (Vicon) a été utilisé pour mesurer les paramètres de marche. Une batterie neuropsychologique a évalué la fluidité verbale, les fonctions exécutives, la mémoire et l’attention des participants. L’évaluation physiologique comprenait la force de préhension, la coordination, ainsi que l’équilibre statique et dynamique. Les symptômes subjectifs ont également été évalués. Dans un corridor de marche de 6 mètres, les participants effectuaient 3 conditions locomotrices; (1) marche à niveau, (2) marche à niveau et enjamber un obstacle profond (15 cm x 15 cm); (3) marche à niveau et enjamber un obstacle mince (15 cm x 3 cm), et 3 conditions cognitives; 1) compte à rebours par deux, (2) fluidité verbale et (3) tâche de Stroop. Ces tâches étaient effectuées en simples et doubles-tâches. En moyenne deux mois post-TCCL, aucune différence significative n’a été trouvée entre les groupes sur les résultats neuropsychologiques. L’évaluation physiologique a révélé que les participants TCCL avaient une vitesse de marche plus lente et plus instable que le groupe contrôle. L’expérimentation en doubletâche a démontré que le groupe TCCL avait une vitesse de marche plus lente, autant en tâche simple qu’en double-tâche, ainsi que des temps de réponse plus lents. Aucune combinaison de tâches ne s’est révélée plus sensible pour distinguer les groupes. La deuxième étude avait comme objectif de comparer des participants avec TCCL à un groupe contrôle en utilisant des technologies de base dans un contexte clinique. Vingt participants avec TCCL (10 femmes; âge 22.10 ±2.97, évalués en moyenne 70.9 jours post- TCCL ±22.31) et vingt participants contrôles (10 femmes; âge 22.55 ±2.72) ont été recrutés. Les symptômes subjectifs, l’historique d’impacts subis à la tête, une courte batterie neuropsychologique et des échelles de fatigue et de concentration pendant l’expérimentation ont été utilisées. L’expérimentation se déroulait dans un corridor de 10 m où les participants effectuaient deux allers-retours. Trois tâches locomotrices ont été employées : (1) marche à niveau, (2) marche à niveau et enjamber trois obstacles, (3) et marche en tandem. Deux tâches cognitives ont été employées : (1) un compte à rebours par 7, (2) et une tâche de fluidité verbale. Ces tâches étaient effectuées en simple et doubletâche. Un chronomètre et une grille d’observation servaient à colliger les mesures. Les résultats indiquent que le groupe TCCL démontrait des plus grands coûts de la double-tâche pour la vitesse de marche comparativement aux participants contrôles. De plus, les participants du groupe TCCL rapportaient être moins concentrés pendant les doublestâches. Cette thèse souligne la pertinence des protocoles en doubles-tâches, qui représenteraient une façon simple et sensible de révéler des altérations résiduelles potentielles après un TCCL. Plus de travail est nécessaire pour identifier les caractéristiques personnelles ayant une influence sur la performance en double-tâche. Une réflexion sur la façon d’élaborer des protocoles en considérant les restrictions et besoins de la clinique est nécessaire en vue de poursuivre la recherche sur les doubles-tâches. / Mild traumatic brain injury (mTBI), also known as concussion, can cause cognitive, sensorimotor and neurophysiological alterations which can be observed days and even months post-injury. Presently, mTBI clinical assessments are often focused on either cognitive deficits or physical function separately. Evaluating these spheres of function in isolation, however, is not always ecological enough to capture how an individual will function in day-to-day life where cognitive and sensorimotor demands are often simultaneous. Recent laboratory-based studies have suggested that dual-tasks combining motor and cognitive tasks are a promising way to detect differences between healthy participants and individuals having sustained mTBI. However, studies are very heterogeneous in terms of tasks used and variables measured, few of them focus on variables that could influence dual-task performance and many are not readily transferable to a clinical setting. This doctoral thesis aimed at identifying a sensitive, ecologically valid dual-task protocol combining locomotor and cognitive demands to evaluate the residual effects of mTBI both in a laboratory environment (Study 1) and a clinical setting (Study 2). Using gait laboratory measures, the first study’s objectives were (1) to compare performance on cognitive and gait parameters using different dual-tasks in healthy controls and young adults with mTBI, and (2) to examine the effect of number of mTBIs sustained on dual-task performance. Exploratory correlations to investigate relationships between neuropsychological testing and dual-task performance were also calculated. Eighteen participants with mTBI (13 women; age 21.89 ±3.76, on average 59.56 days post-injury ±24.12) and fifteen control participants (9 women; age 22.20 ±4.33) were recruited. A battery of neuropsychological tests was used to assess verbal fluency, executive function, memory and attention. A physiological examination comprised assessment of grip strength, upper-limb coordination, as well as static and dynamic balance. Subjective symptoms were also assessed. A 9-camera motion analysis system (Vicon) was used to characterize gait. Participants were asked to walk along a 6-meter walkway during three conditions of locomotion: (1) level-walking, (2) walking and stepping over a deep obstacle (15 cm high x 15 cm deep), and (3) walking and stepping over a narrow obstacle (15 cm high x 3 cm deep) and three cognitive conditions: (1) Counting backwards by 2s, (2) Verbal fluency, and (3) Stroop task. These tasks were performed in combination and as single tasks. No significant differences were found between groups on neuropsychological tests, but the physiological examination revealed that the mTBI group had slower gait speed and were more unstable than the control group. The dual-task experimentation showed that mTBI had slower gait speed, in both single and dual-tasks, and slower response time during dualtasks. No combination of dual-task was revealed to be more sensitive to distinguish groups. In a clinical-like setting, the second study’s objective was to compare mTBI individuals with healthy controls, using accessible technology to assess performance. Twenty participants with mTBI (10 women; age 22.10 ±2.97, 70.9 days post-injury ±22.31) and 20 control participants (10 women; age 22.55 ±2.72) were recruited. Subjective symptoms, history of impacts, a short neuropsychological battery and subjective fatigue and concentration symptoms during experimentation were used to characterized groups. Participants walked back and forth two times along a 10 m long corridor, during two locomotor conditions: (1) level-walking or (2) walking and stepping over three obstacles and two cognitive conditions; (1) Counting backwards by 7s, and (2) Verbal fluency. These tasks were performed in combination and as single-tasks. Only a stopwatch and an observation grid were used to assess performance. Participants reported being significantly less concentrated during dual-task experimentation. Significantly greater dual-task cost for gait speed in the mTBI group were observed, which demonstrated increased difficulty in dual-task, even more than two months following the injury. This thesis highlights that dual-task protocols combining locomotor and cognitive tasks could represent a simple, practical and sensitive way for clinicians to detect residual alterations even months following mTBI. More work is needed to identify personal characteristics, such as mTBI history, that could influence performance. A reflection on how protocols could be developed according to clinical restrictions and needs is much required in order to pursue research of dual-tasks.

Ce document fait la synthèse d'un ensemble de travaux concernant la nature de la plasticité neuronale et la manière dont la neurostimulation peut être utilisée pour améliorer la récupération motrice après une atteinte neurologique. Nous commençons par les principes fondamentaux généraux des neurosciences, la structure du système nerveux moteur chez l'homme et le rat, ainsi qu'une brève discussion sur les lésions neurologiques. Les sujets sont vastes et couverts avec la brièveté nécessaire, mais ils fournissent un contexte essentiel pour les chapitres suivants, présentés sous forme d'articles scientifiques. Dans le premier article, nous passons en revue le domaine de la neurostimulation sous ses aspects fondamental et clinique avec l'Accident Vasculaire Cerebral (AVC) en tant que maladie modèle pour les lésions neurologiques. Nous classifions les interventions de stimulation en trois modèles différents d'induction de la plasticité. Notre thèse centrale est qu'une meilleure compréhension des règles sous-jacentes de la plasticité, accompagnée de progrès dans une plus grande précision spatio-temporelle, est nécessaire pour faire avancer le domaine de la neurostimulation. Dans le deuxième article, nous décrivons, étape par étape, un nouveau protocole pour évaluer l'excitabilité corticospinale chez le rongeur éveillé pendant le comportement libre, ainsi que les plateformes matérielles et logicielles associées que notre équipe a développées à cette fin. L'une de ses principale caractéristique est la possibilité d'évaluer l'excitabilité corticomotrice en boucle fermée, en fonction de l'EMG, une nouvelle façon d'accroître l'uniformité des mesures sur des animaux en comportement. Cette plateforme de développement sera utile aux neuroscientifiques intéressés par l'évaluation de l'excitabilité du système nerveux chez les rongeurs éveillés par le biais d'une interrogation électrique ou optogénétique, un intermédiaire important avant les essais chez les primates non humains et éventuellement chez les humains. Dans le troisième article, nous avons utilisé cette plateforme prototype pour étudier la stimulation électrique associative appariée et le rôle de la plasticité dépendant de la synchronisation des potentiels d'action chez des rats implantés de façon chronique, sans l'influence de l'anesthésie. Nous nous sommes concentrés sur la variation systématique de l'intervalle entre la stimulation corticale et musculaire dans notre cohorte d'animaux afin de révéler l'effet de la synchronisation relative de l'activité aux niveaux cortical et spinal. Nous n'avons pas observé de potentialisation significative dans tous les intervalles de stimulation testés, mais plutôt des tendances vers des effets de type LTD dans la plupart des conditions de synchronisation. Nous discutons des raisons possibles pour lesquelles nous avons observé ces résultats. Dans le dernier article et dans le projet en cours, nous décrivons les premiers travaux prometteurs impliquant la neurostimulation optogénétique et électrique, ainsi que la réadaptation post-AVC comme tremplin pour des recherches futures. Nous concluons par une discussion générale et nous nous projetons dans l'avenir, tant à moyen qu'à long terme. La poursuite scientifique, tant sur le plan personnel que sur celui du domaine, se poursuivra, comme il se doit. Bien que ce travail soit conçu pour être lu dans un ordre séquentiel, chaque chapitre est indépendant. Collectivement, les travaux de cette thèse posent les bases et plaident en faveur d'une meilleure compréhension de la plasticité neuronale, du développement d'outils pour l'évaluer et de l'étude de ses applications pratiques pour parvenir à une meilleure récupération motrice après une lésion neurologique. / This document synthesizes a body of work concerning the nature of neural plasticity and how neurostimulation may be used to improve motor recovery after neurological insult. We begin with general foundational principles in neuroscience, the structure of the nervous and motor systems in humans and rats, and a brief discussion of neurological injury. The topics are broad and covered with the necessary brevity, but provides critical context for the following chapters. In the first paper, we review the fields of neurostimulation across the clinical and basic science domains in the service of stroke as a model disease for neurological injury, framing the field in terms of three different models of plasticity induction. Our central thesis here is that enhanced understanding of the underlying rules of plasticity, accompanied with advances in greater spatiotemporal precision is necessary to move the field of neurostimulation forward. In the second paper we describe a stable, novel step-by-step protocol to assess corticospinal excitability in the awake, freely behaving rodent, and the associated hardware and software platforms that our team has developed for this purpose. A core feature enables corticomotor excitability assessment in a closed-loop, Electromyogram (EMG)-dependent manner, a novel way of increasing consistency during free behavior in untrained animals. This development platform will be of use to neuroscientists interested in assessing the excitability of the nervous system in awake, unrestrained rodents via electrical or optogenetic interrogation, an important intermediary before trials in non-human primates and eventually humans. In the third paper, we used this prototype platform to investigate electrical paired associative stimulation and the role of spike-timing-dependent plasticity in chronically implanted rats, without the influence of anaesthesia. Our focus was on systematically varying the Inter-Stimulus Interval (ISI) between cortical and muscle stimulation in our animal cohort in order to reveal the effect of relative activity timing at both the cortical and spinal levels. We did not observe significant potentiation across all of the stimulus intervals we tested, but instead observed trends towards Long-Term Depression (LTD)-like effects in the short term across most timing conditions. We discuss possible reasons why we observed these results. In the final paper and project currently in progress, we describe early promising work involving optogenetic and electrical neurostimulation, and stroke recovery as a launchpad for future investigations. We conclude with a general discussion and peer into the future, both in the medium term and the long term. The scientific pursuit, both personally and as a field will continue, as it should. Although this work is designed to be read in sequential order, each chapter stands alone. Collectively, the work in this thesis lays the groundwork and argues for a greater understanding of neural plasticity, development of tools to assess it, and study of its practical applications to achieve enhanced motor recovery after neurological injury.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / Suite aux traumatismes crâniens pénétrants, le cerveau devient graduellement hyperexcitable et génère des activités paroxystiques spontanées. Les mécanismes qui sous-tendent l’épileptogénèse demeurent cependant peu connus. La ligne directrice de nos travaux consiste en l'hypothèse que la diminution de l'activité corticale engendrée par la déafférentation déclenche des mécanismes homéostatiques agissant tant au niveau cellulaire qu’au niveau du réseau cortical, et qui mènent à une excitabilité neuronale accrue culminant en crises d’épilepsie. Nous avons testé cette hypothèse chez des chats adultes, lors de différents états de vigilance ou sous anesthésie, ayant subits une déafférentation partielle du gyrus suprasylvien. Nous avons évalué les effets de la déafférentation corticale aigue et chronique sur la survie des neurones et des cellules gliales et nous avons investigué comment la privation chronique d'afférences neuronales pourrait modifier les propriétés du réseau cortical et déclencher des crises d’épilepsie. Après la déafférentation du gyrus suprasylvien, les neurones situés dans les couches corticales profondes, en particulier les neurones inhibiteurs GABAérgiques, dégénèrent progressivement et parallèlement à une fréquence croissante des activités paroxystiques, notamment pendant le sommeil à ondes lentes. La privation chronique d'afférences neuronales et la perte de neurones activent les mécanismes homéostatiques de plasticité qui favorisent une plus grande connectivité neuronale, une efficacité plus élevée des connexions synaptiques excitatrices et des changements des propriétés neuronales intrinsèques. Ensemble, ces facteurs favorisent une excitation accrue du réseau cortical. L'activité corticale spontanée, mesurée par les taux moyens de décharge, augmente progressivement, en particulier pendant le sommeil à ondes lentes, caractérisé par des périodes silencieuses alternant avec des périodes actives. Ceci soutient, en outre, notre hypothèse concernant la participation des mécanismes de plasticité homéostatique. La dégénération des neurones des couches corticales profondes produit des changements importants dans la distribution laminaire de l'activité neuronale, qui est déplacée vers les couches plus superficielles, dans la partie déafferenté du gyrus. Ce changement dans la distribution de profils de profondeurs de décharges neuronales modifie également le déclenchement de l'activité corticale spontanée. Dans le cortex normal et dans la partie relativement intacte du gyrus suprasylvien, l'activité corticale est générée dans les couches corticales profondes. Pourtant, dans le cortex chroniquement déafferenté, l'oscillation lente et les activités ictales sont générées dans les couches superficielles et puis diffusent vers les couches plus profondes. Le traumatisme cortical induit également une importante gliose réactive et une altération de la fonction normale des cellules gliales, ce qui cause l’enlèvement dysfonctionnel du K+ extracellulaire et qui augmente l'excitabilité des neurones favorisant ainsi la génération d’activités paroxystiques. En conclusion, les mécanismes de plasticité homéostatique déclenchés par le niveau diminué d'activité dans le cortex déafferenté produisent une hyperexcitabilité corticale incontrôlable et génèrent finalement les crises d’épilepsie. Dans ces conditions, l’augmentation de l'activité corticale plutôt que la diminution avec des médicaments antiépileptiques pourrait être salutaire pour empêcher le développement de l'épileptogenèse post-traumatique. / After penetrating cortical wounds, the brain becomes gradually hyperexcitable and generates spontaneous paroxysmal activity, but the progressive mechanisms of epileptogenesis remain virtually unknown. The guiding line of our experiments was the hypothesis that the reduced cortical activity following deafferentation triggers homeostatic mechanisms acting at cellular and network levels, leading to an increased neuronal excitability and finally generating paroxysmal activities. We tested this hypothesis either in anesthetized adult cats, or during natural sleep and wake, using the model of partially deafferented suprasylvian gyrus to induce posttraumatic epileptogenesis. We evaluated the effects of acute and chronic cortical deafferentation on the survival of neurons and glial cells and how long-term input deprivation could shape up the properties of neuronal networks and the initiation of spontaneous cortical activity. Following cortical deafferentation of the suprasylvian gyrus, the deeply laying neurons, particularly the inhibitory GABAergic ones, degenerate progressively in parallel with an increased propensity to paroxysmal activity, mainly during slow-wave sleep. The chronic input deprivation and the death of neurons activate homeostatic plasticity mechanisms, which promote a gradual increased neuronal connectivity, higher efficacy of excitatory synaptic connections and changes in intrinsic cellular properties favoring increased excitation. The spontaneous cortical activity quantified by means of firing rate augments also progressively, particularly during slow-wave sleep, characterized by periods of silent states alternating with periods of active states, which supports furthermore our hypothesis regarding the involvement of homeostatic plasticity mechanisms. The degeneration of neurons in the deep cortical layers generates important changes in the laminar distribution of neuronal activity, which is shifted from the deeper layers to the more superficial ones, in the partially deafferented part of the gyrus. This change in the depth profile distribution of firing rates modifies also the initiation of spontaneous cortical activity which, in normal cortex, and in the relatively intact part of the deafferented gyrus, is initiated in the deep cortical layers. Conversely, in late stages of the undercut, both the cortical slow oscillation and the ictal activity are initiated in the more superficial layers and then spread to the deeper ones. Cortical trauma induces also an important reactive gliosis associated with an impaired function of glial cells, responsible for a dysfunctional K+ clearance in the injured cortex, which additionally increases the excitability of neurons, promoting the generation of paroxysmal activity. We conclude, that the homeostatic plasticity mechanisms triggered by the decreased level of activity in the deafferented cortex, generate an uncontrollable cortical hyperexcitability, finally leading to seizures. If this statement is true, augmenting cortical activity rapidly after cortical trauma rather than decreasing it with antiepileptic medication, could prove beneficial in preventing the development of posttraumatic epileptogenesis.

Objectifs : L’objectif de cette étude consiste à déterminer la prévalence, les facteurs de risque et le délai d’apparition de complications pulmonaires tardives (i.e. hémothorax ou pneumothorax) chez les adultes avec un traumatisme thoracique mineur fermé. Méthode : Une cohorte multicentrique prospective de 450 patients consécutifs a été recrutée. Les patients éligibles devaient consulter pour un traumatisme thoracique survenu depuis moins de 72 heures et avoir eu leur congé de l'urgence. Les patients ont été suivis de façon systématique à 2, 7 et 14 jours suivant leur traumatisme. L'issue principale recherchée était la présence de complications pulmonaires tardives à la radiographie pulmonaire. Résultats : Au total, 12,0% (K W , 9,0-15,0%) des patients ont présenté au moins une complication tardive durant les premiers 14 jours de suivi : l’hémothorax est apparu chez 53 patients soit 11,8% (IC95% 8,8-14,8%) des patients et le pneumothorax chez quatre patients soit 0,9% (IC95%0 , 2 -2 , 3 %) des patients. Plus de la moitié des complications tardives ont été détectées dans les deux premiers jours (53,7%), 33,3% entre les jours 2 et 7 tandis que 13,0% ont été diagnostiqués durant la 2e semaine post-trauma. Le seul facteur de risque de complications tardives qui est demeuré statistiquement significatif, après ajustement pour l’ensemble des facteurs de risque potentiels, était la localisation des fractures sur la radiographie de l’hémithorax. Le rapport de cote ajusté se situe à 1,52 (KW , , 0,62-3,73) pour les côtes inférieures (10-12e côte), à 3,11 (KW , , 1,60-6,08) pour les côtes du milieu (6-9e côte) et à 5,05 (IC95% 1,80-14,19) pour les côtes supérieures (3e-5e côte) par rapport aux patients sans fracture de côte visible à la radiographie. Conclusion : L’hémothorax tardif est apparu chez près de 12 % des patients et le pneumothorax tardif chez près de 1 % des patients durant les premiers 14 jours de suivi. Durant la période de suivi, 87% de ces complications tardives sont survenues au cours de la première semaine. La présence d'au moins une fracture de côte entre la 3e et la 9e côte à la radiographie de Phémithorax est un facteur de risque significatif de complications pulmonaires tardives.