La Dégénérescence Maculaire Liée à l’Age (DMLA) affecte actuellement plus d’un million de malades en France et concernera 288 millions de personnes dans le monde en 2040. Cette pathologie du sujet âgé est à l’origine d’un handicap fonctionnel majeur, source de perte d’autonomie et de dépendance. Malgré une forte prévalence, les performances posturales et oculomotrices des sujets atteints de DMLA restent peu étudiées et beaucoup d’interrogations sont à ce jour sans réponse. Ce projet de recherche comporte deux parties pour lesquelles nous avons utilisé différents dispositifs : les plateformes de force TechnoConcept® et Framiral®, le Mobile eyeBRAIN tracker EBT2®, et la tablette connectée Metrisquare®. Dans un premier temps, nous avons examiné l’impact de la DMLA unilatérale versus bilatérale sur le contrôle postural en comparaison avec des sujets sains âgés (Etude I), pour permettre de mettre en évidence le bénéfice de la rééducation posturale chez cette population de malades (Etudes II et III). Dans un second temps, nous avons étudié l’oculomotricité des sujets atteints de DMLA à travers leurs performances de saccades visuellement guidés et de lecture, afin de rééduquer ces mêmes performances via des exercices oculomoteurs et visuo-attentionnels (Etude IV, V et VI). En objectivant les mouvements oculaires ainsi que le déplacement du centre de pression chez les sujets atteints de DMLA uni- et bilatérale, en comparaison avec des sujets sains du même âge, nous avons cherché à confirmer notre hypothèse : le déficit visuel des sujets atteints de DMLA, à l’origine d’une malvoyance, entraine la mise en place de mécanismes adaptatifs qui, grâce à une rééducation adaptée, permettent de réduire les restrictions fonctionnelles posturales et oculomotrices. In fine, ces travaux apportent des solutions pour mieux prévenir et rééduquer ces déficits fonctionnels, grâce à des outils innovants qui permettront d’optimiser la prise en charge. / Nowadays, age-related macular degeneration (AMD) affects more than one million of people in France and will concern 288 million of people in the world in 2040. This pathology impacts elderly and generates a serious functional disability which causes autonomy loss and dependance. Despite the high prevalence, the postural and oculomotor performances of AMD subjects are little studied and there are still lot of questions without answers. This research project is composed by two parts and used different experimental techniques: TechnoConcept® and Framiral® force plateforms, Mobile eyeBRAIN tracker EBT2®, and Metrisquare® digital tablet. Firstly, we examined the impact of unilateral versus bilateral AMD in postural control, compared with healthy elderly (Study I), in order to evidence the benefits of postural training in these groups (Studies II and III). Secondly, we studied the oculomotor pattern in AMD subjects during visually guided saccades and reading tasks, to improve their performance with oculomotor and visuo-attentional exercises (Studies IV, V and VI). By objectifying eye movements as well as the displacement of center of pressure in unilateral and bilateral AMD subjects, compared with healthy age-matched controls, we want to confirm our hypothesis: the visual impairment of AMD subjects, which causes low vision, leads to the implementation of adaptive mechanisms that, through appropriate training, reduce postural and oculomotor functional restrictions.In fine, this research provides specialists with solutions to prevent and train these functional deficits with novator techniques, in order to optimize the coverage.

Le système vestibulaire joue un rôle important pour plusieurs fonctions, notamment, la perception de mouvement et le maintien de l’équilibre par l’entremise du contrôle postural. Or, une dégradation de la fonction de ce système peut avoir un impact sur le contrôle postural et ainsi augmenter le risque de chutes. Au courant des dernières années, la stimulation vestibulaire galvanique noisy (nGVS) a été démontrée comme étant efficace pour stimuler le système vestibulaire et améliorer le contrôle postural. Toutefois, les données de la nGVS sont fragmentaires et les paramètres optimaux de stimulation n’ont pas été établis. L’objectif général de la thèse était d’examiner l’effet de la nGVS sur le contrôle postural. Plus précisément, cette thèse visait à déterminer la méthodologie optimale de la nGVS et l’influence de la nGVS sur le contrôle postural d’une population présentant une dégradation de la fonction vestibulaire, soit des personnes âgées. La première étude avait pour objectif d’examiner l’effet post-stimulation de la nGVS sur le contrôle postural comparativement à une stimulation placebo. Ainsi, 14 adultes ont reçu une stimulation nGVS alors que 14 autres adultes ont reçu une stimulation placebo (sham). Le contrôle postural a été examiné avant la stimulation, immédiatement après la fin de la stimulation et 1 heure post-stimulation. Les résultats ont démontré une amélioration posturale similaire chez le groupe nGVS et le groupe sham, suggérant donc l’absence d’effet de la nGVS et ainsi un biais expérimental. De ce fait, cette étude a souligné l’importance d’un groupe contrôle lors de l’étude des effets de la nGVS sur le contrôle postural. La seconde étude visait à examiner l’effet de la densité du courant de la nGVS sur le contrôle postural en manipulant la taille des électrodes de stimulation. 36 adultes ont été séparés en 2 groupes expérimentaux, recevant la nGVS, et 1 groupe contrôle, recevant une stimulation placebo. Les groupes expérimentaux recevaient la nGVS soit avec des électrodes 35 cm2 ou 3 cm2. Ainsi, une amélioration posturale significative a été induite par la nGVS appliquée avec les électrodes de 3 cm2, soit celles avec une densité de courant plus élevée, comparativement à la nGVS avec électrodes de 35 cm2 et la stimulation placebo. La troisième étude visait à examiner l’effet de la nGVS sur le contrôle postural de personnes âgées avec et sans atteinte vestibulaire. De plus, cette étude explorait également l’effet post-stimulation de la nGVS chez les personnes âgées en comparaison à une stimulation placebo. Pour ce faire, 24 personnes âgées ont reçu la nGVS, la moitié avait une atteinte vestibulaire et l’autre moitié avait une fonction vestibulaire normale, et 12 personnes âgées ont reçu une stimulation placebo. Les données ont révélé une amélioration significative du contrôle postural induite par la nGVS comparativement à la stimulation placebo. De plus, une plus grande amélioration posturale a été observée chez les personnes âgées avec atteinte vestibulaire que les sujets âgés avec fonction vestibulaire normale après l’arrêt de la stimulation. Les résultats ont également démontré que l’amélioration posturale induite par la nGVS était maintenue après l’arrêt de la stimulation. Globalement, ces études soulignent des considérations méthodologiques de la nGVS, précisément, l’importance d’une stimulation placebo et de la densité du courant. De plus, les résultats suggèrent également un effet bénéfique de la nGVS sur le contrôle postural de personnes âgées, et celles présentant une atteinte vestibulaire en bénéficieraient davantage. Toutefois, des études futures sont requises pour déterminer les effets à long terme de la nGVS et les applications cliniques. / The vestibular system plays an important role for self-motion perception and balance through postural control. Therefore, a vestibular impairment can notably lead to a decrease of postural control and a higher risk of falls. Recently, noisy galvanic vestibular stimulation has been shown to stimulate the vestibular system and thereby improves postural control. However, until now, the optimal methodology for nGVS has not been determined, and the influence of the vestibular function on the effect of nGVS on postural has not been studied. Therefore, the main objective of the thesis was to examine the effect of nGVS on postural control. More precisely, this thesis aimed at determining the optimal methodology to apply with nGVS and to examine the effect of nGVS in a population with a decreased vestibular function, namely older adults. The first study aimed at investigating the sustained effect of nGVS on postural control compared to a sham stimulation. 28 adults were recruited and they either received nGVS or a sham stimulation. Postural control was assessed before stimulation, immediately after stimulation and 1 hour post-stimulation. Results showed a similar improvement of postural control for nGVS and sham, therefore suggesting an experimental bias. This study underlined the importance of a sham stimulation in the exploration of the sustained effect of nGVS on postural stability. The second study aimed at examining the effect of nGVS current density on postural control. To manipulate current density, two different sizes of electrodes were used, therefore 12 adults received nGVS with 35 cm2 electrodes while 12 others received nGVS with 3 cm2 electrodes. The nGVS groups were compared to 12 adults receiving a sham stimulation. The results demonstrated that only nGVS applied with 3 cm2 induced a significant improvement of postural compared to nGVS applied with 35 cm2 and sham stimulation. Therefore, it suggested that higher current density is needed to improve vestibular function. The third study aimed at determining the effect of nGVS on postural control in older adults with and without vestibular impairment. Furthermore, a second objective was to examine the post-stimulation effect of nGVS in older adults compared to a sham stimulation. 36 older adults were recruited, and 24 received nGVS while 12 received a sham stimulation. The nGVS group was composed of 12 older adults with vestibular impairment and 12 with a normal vestibular function. The results revealed that nGVS significantly improved postural control of older adults compared to a sham stimulation. The improvement induced by nGVS was significantly greater in older adults with vestibular impairment compared to older adults with normal vestibular function after the end of stimulation. Furthermore, the effect of nGVS on postural control was sustained after the end of the stimulation period. In summary, these studies underlined important methodological parameters of nGVS and results showed that nGVS could be a promising approach to use with populations with a decreased vestibular function, such as older adults. However, further studies are needed to examine the extent of the sustained effect of nGVS on postural control and to evaluate clinical applications.

Le contrôle postural et la perception des limites de la stabilité sont des processus complexes qui nécessitent le traitement et l’intégration d’informations sensorielles multimodales. Pendant l’enfance, le développement de la stabilité posturale s’effectue de façon non-monotonique. Plusieurs auteurs ont suggéré que ce profil non linéaire serait provoqué par une période de recalibration des systèmes sensoriels. Cette phase, nommée période de transition, est observée vers l’âge de 6-7 ans. Nous disposons toutefois de très peu d’information sur le rôle spécifique des afférences et des mécanismes d’intégration sensorielle au cours du développement postural. Les dysfonctions dans les noyaux gris centraux, telles que ceux observés dans la maladie de Parkinson, ont été associées à divers déficits dans le contrôle de la posture, dans le traitement et l’intégration sensoriel plus particulièrement, au niveau des informations proprioceptives. De plus, les limites fonctionnelles de la stabilité posturale des personnes atteintes de la maladie de Parkinson sont significativement réduites. Cependant, les connaissances concernant comment certaines pathologies des noyaux gris centraux, telles que le syndrome Gilles de la Tourette (SGT) et la maladie de Huntington (MH) affectent la capacité d’utiliser les informations sensorielles pour contrôler la posture demeurent à ce jour, incomplètes. Cette thèse porte sur le rôle des noyaux gris centraux dans les processus de traitements et d’intégration sensorielle, particulièrement les afférences proprioceptives dans le contrôle de la posture au cours du développement de l’enfant en santé, atteint du SGT et chez l’adulte atteint de la MH avec et sans symptôme clinique. Notre protocole expérimental a été testé chez ces trois populations (enfants en santé, SGT et MH). Nous avons utilisé des mesures quantitatives à partir de données issues d’une plateforme de force afin d’évaluer les ajustements posturaux dans les limites de la stabilité posturale. Les participants devaient s’incliner le plus loin possible dans quatre différentes directions (avant, arrière, droite et gauche) et maintenir l’inclinaison posturale maximale pendant 10 secondes. Afin de tester la capacité à traiter et à intégrer les informations sensorielles, la tâche expérimentale a été exécutée dans trois conditions sensorielles : 1) yeux ouverts, 2) yeux fermés et 3) yeux fermés, debout sur une mousse. Ainsi, la contribution relative de la proprioception pour le contrôle postural augmente à travers les conditions sensorielles. Dans la première étude, nous avons évalué la capacité à traiter et à intégrer les informations sensorielles avant (4 ans) et après (8-10 ans) la période de transition comparativement aux adultes. Dans la deuxième et la troisième étude, nous avons également évalué le traitement et l’intégration des informations sensorielles chez les patients atteints de désordres des noyaux gris centraux. La deuxième étude portera spécifiquement sur les adolescents atteints du SGT et la troisième, sur la MH avant et après l’apparition des symptômes cliniques. En somme, les résultats de la première étude ont démontré que la performance des enfants est affectée de façon similaire par les différentes conditions sensorielles avant et après la période de transition. Toutefois, le profil de développement des mécanismes responsables des ajustements posturaux de l’axe antéropostérieur est plus précoce comparativement à ceux de l’axe médiolatéral. Ainsi, nos résultats ne supportent pas l’hypothèse de la période de recalibration des systèmes sensoriels pendant cette période ontogénétique mais suggèrent que la période de transition peut être expliquée par la maturation précoce des mécanismes d’ajustements posturaux dans l’axe antéropostérieur. Dans l’ensemble, les résultats de nos études chez les populations atteintes de désordres des noyaux gris centraux (MH et SGT) démontrent non seulement qu’ils ont des déficits posturaux mais également que les ajustements posturaux dans les deux axes sont affectés par les conditions sensorielles. Pour la première fois, nos études démontrent des déficits globaux de traitements et d’intégration sensorielle accentués pour les signaux proprioceptifs. Ces résultats sont similaires à ceux observés dans la maladie de Parkinson. De plus, les adolescents atteints du SGT éprouvent également des troubles posturaux marqués dans la condition visuelle ce qui suggère des déficits d’intégrations visuelles et/ou multimodaux. / Postural control and the perception of the stability limits are complex mechanisms requiring the processing and integration of multimodal sensory information. During childhood, the development of postural control skills improves in a non-monotonic manner. Many researchers suggested that this non linear profile is caused by the recalibration of sensory systems. This recalibration phase, named transition period, is generally observed at 6-7 years of age. However, the exact cause of this critical turning point remains undetermined. Moreover, very little is known about the specific role of sensory information and sensorimotor mechanisms during postural development. Basal ganglia disorders such as Parkinson’s disease are associated with postural control impairments and deficits in the processing and integration of sensory information, especially in proprioception. Moreover, the limits of stability are significantly reduced in Parkinson’s disease. However, the knowledge on how other basal ganglia dysfunctions such as Gilles de la Tourette syndrome (GTS) and Huntington’s disease (HD) impact on the ability to process and integrate sensory information for postural control is still limited. In this thesis, we explored the role of basal ganglia in the processing an integration of sensory information, particularly proprioceptive signals for the postural control during the development of healthy children, in adolescents with GTS and in adults with premanifest and manifest HD. Our stability limits protocol was used to test the postural control skills of these three populations. We calculated center of pressure displacements obtained from a force plate and we investigated postural adjustments during the maximum leaning posture. The participants were asked to lean as far as possible and maintain this position during 10 seconds in different directions (forward, backward, rightward or leftward). This task simulates functional positions that frequently occur in daily life. In order to test the ability to process and integrate sensory information for postural control, the stability limits task was assessed in three sensory conditions: 1) eyes open, 2) eyes closed and 3) eyes closed while standing on foam. Thus, the relative contribution of proprioceptive signals for postural control increased across sensory conditions. In the first study, we investigated the children’s ability to process and integrate sensory information for postural control before (4 years old) and after (8 to 10 years old) the transition period compared to adults. In the second and third studies, the ability to process and integrate sensory information for postural control was assessed in participants with basal ganglia disorders, namely adolescents with GTS and adults with manifest and premanifest HD. In sum, our ontogenetic study indicated that the younger children (4 years old) were not differentially affected by sensory conditions than the older children (8 to 10 years old). Thus, our results do not support the hypothesis that an important recalibration of sensorial systems takes place during the transition period. However, the results revealed axis-dependent differences among the groups in postural control. Until the age of 10, children have a reduced ability to perform appropriate center of pressure adjustments along the mediolateral direction compared to adults. In contrast, the ability to produce precise center of pressure adjustments along the anteroposterior axis was already developed at 4 years of age, but it reached the adult level of performance after the transition period. Altogether, the assessment of participants with basal ganglia disorders indicated that they have postural adjustment impairments in both movement axes and are affected by sensory conditions. For the first time, we reported global deficits in the processing and integration of sensory information, especially in proprioception in GTS and in premanifest and manifest HD. These results are similar to those reported for Parkinson’s disease patients. Moreover, the adolescents with GTS also displayed marked postural control abnormalities in the visual condition which might be explained by either deficit in the processing of visual information and/or in multimodal sensory integration mechanisms.

L’objectif général de ce travail doctoral était de étudier la résultante entre les bénéfices induits par l’activité physique chronique et les effets délétères de l’avancée en âge sur la fonction d’équilibration. Pour cela, différentes techniques de manipulations sensorielles (e.g. stimulation vestibulaire galvanique, vibration tendineuse, électromyostimulation, tapis de mousse) ont été employées dans le cadre de tâches posturales bipodales. Les principaux résultats montrent que les manipulations sensorielles affectent le contrôle postural quel que soit l’âge et le niveau de pratique physique du sujet. Par ailleurs, l’avancée en âge semble majorer les effets perturbateurs des manipulations sensorielles. Le comportement postural observé pourrait, en grande partie, résulter d’une dégradation de la proprioception. Lorsque l’information proprioceptive est manipulée (i.e. vibration tendineuse), le groupe de sujets âgés ne pratiquant aucune activité physique saturerait plus rapidement le système proprioceptif que les autre groupes de sujets. En revanche, l’activité physique chronique limiterait la dégradation de la capacité d’équilibration. Elle pourrait améliorer la capacité des sujets âgés à recalibrer l’information sensorielle erronée et renforcerait l’efficacité de la proprioception. En filigrane, une optimisation fonctionnelle du système postural permettrait de compenser partiellement les effets du vieillissement. En effet, les involutions qui s’opèrent au cours de l’avancée en âge au niveau des systèmes sensoriels et du système nerveux central s’avèrent inéluctables. Elles empêchent les sujets âgés pratiquant une activité physique régulière de maintenir une habileté à compenser une perturbation posturale similaire à celle de sujets jeunes sportifs. / The overall objective of this thesis was to analyse the benefits resulting from the chronic physical activity and the deleterious effects induced by aging on postural control. To this end, different sensory manipulation techniques (e.g. vestibular galvanic stimulation, tendon vibration, electromyostimulation, foam surface) were used in the context of bipedal postural tasks. The main results showed that sensory manipulations affect postural control whatever the age and the level of physical practice of the subject. In addition, the disruptive effects of the sensory manipulations on postural control seem to increase with aging. This postural behaviour could largely result from the involution of the proprioception. When proprioception is disrupted (i.e. tendon vibration), the non-active old subjects group would saturate the proprioceptive system more quickly than the other groups. In contrast, the chronic physical activity would limit the involution of the postural control effectiveness. It could improve the ability of the old subjects to reweight sensory information and enhance the proprioception effectiveness. Hence, a functional postural control optimization might partly compensate the aging effects. Indeed, age-related involutions of sensory systems and central nervous system occurring across life span are inevitable. They prevent the older subjects who practice regular physical activity to maintain a similar ability to cope with postural disruptions in comparison with young athletes.

L’objectif général de ce travail doctoral était d’analyser l’évolution circadienne du contrôle postural et de la locomotion chez des sujets atteints de la maladie d’Alzheimer (MA), de quantifier les effets de l’activité physique (AP) sur ces activités motrices fondamentales et d’étudier leurs éventuels transferts sur l’autonomie de ces sujets. Les principaux résultats montrent que le contrôle postural et la locomotion des patients atteints de la MA évoluent à différents moments de la journée et se détériorent dans la soirée, ce qui augmente leur risque de chute. Une analyse transversale du contrôle posturale indique que la MA perturbe le contrôle postural mais la participation à une AP régulière compense les effets perturbateurs de cette maladie et même davantage car le contrôle postural des sujets Alzheimer actifs est supérieur à celui des sujets sains du même âge. Une étude longitudinale de trente mois révèle que l’AP régulière contribuait à stabiliser l’autonomie dans les gestes de la vie quotidienne (ADL) et à améliorer les performances physiques chez des patients atteints de MA, malgré la progression de l'âge et de la maladie. Les améliorations des performances physiques ont été observées sur toute la durée du programme d’AP, sans présenter de phase de plateau habituellement rencontrée au bout de 6 mois d’entraînement. L'amélioration de l’ADL en fin de programme (seulement après 30 mois) souligne l’existence d'un délai de transfert pour tirer profit des capacités motrices récemment développées. Ces résultats sont encourageants pour les patients et les praticiens et mettent en évidence les avantages de la pratique d’AP à long terme par des sujets Alzheimer afin de maintenir leurs capacités motrices et leur autonomie dans les activités de la vie quotidienne. Dans le cadre d’une politique de santé publique volontariste, il conviendrait de définir l’AP régulière optimale dans le but de prévenir efficacement l’apparition et le développement de la MA. / The general objective of this doctoral work was to analyze the circadian evolution of the control postural and of the locomotion to reached subjects of the Alzheimer's disease (MY), to quantify the effects of physical activity (AP) on these fundamental driving activities and to study their possible transfers on the autonomy of these subjects. The main results show that the control postural and the locomotion of the patients reached of MY evolve in the various moments of the day and deteriorate in the evening, which increases their risk of fall. A transverse analysis of the control posturale indicates that MY disrupts the control postural but the participation in a regular AP compensate for the disruptive effects of this disease and even more because the control postural.

Les troubles du contrôle postural (TCP) sont une cause majeure d’invalidité dans la maladie de Parkinson (MP) au stade évolué et sont fréquemment associés aux RBD (REM sleep behavior disorders). Les substrats anatomiques des TCP sont mal connus. Ils reposent en partie sur des lésions de la région locomotrice mésencéphalique (noyau pédonculopontin-PPN et noyau cunéiforme), également impliquée dans le contrôle du sommeil/vigilance et oculomoteur. Les saccades oculaires sont un modèle de contrôle moteur dont la quantification est robuste et les réseaux largement élucidés. Dans la MP au stade évolué, il existe une altération des saccades volitionnelles qui pourrait être associée aux TCP. Des dysfonctions des sous-réseaux du PPN pourraient participer à la survenue des TCP, du sommeil/vigilance et oculomoteurs.Notre objectif est de préciser les corrélats physiologiques et anatomo-fonctionnels des TCP, et le substrat de l’association clinique entre TCP et RBD dans la MP. Nous confrontons l’étude de l’initiation du pas (ajustements posturaux anticipatoires-APA) et d’autres tests de marche-équilibre à l’étude des saccades, et analysons les réseaux locomoteurs, de vigilance et oculomoteurs du PPN en IRM fonctionnelle. Nous montrons pour la première fois que les patients avec instabilité posturale ont un allongement de la latence des antisaccades et de la durée des APA, inter-corrélés. La durée des APA est corrélée aux anomalies de connectivité fonctionnelle entre le PPN et la SMA/préSMA. La présence de RBD est sous-tendue par des anomalies du réseau PPN-cortex cingulaire antérieur. L’allongement de la latence des antisaccades est associé à une désorganisation du réseau PPN-FEF. / Postural control (PC) impairment is a major cause of disability in Parkinson’s Disease (PD) and is frequently associated with RBD (REM-sleep behavior disorders-RBD). The networks underlying PC impairment in PD are not well known. They include lesions of the mesencephalic locomotor region (pedunculopontine nucleus-PPN, and cuneiform nucleus), which is also involved in the control of sleep/vigilance. Saccades are a model of motor control, their quantification is reliable and their networks have been largely elucidated. PD patients at evolved stages have predominant volitional saccades alterations which could be associated with some aspects of postural control disorders. Dysfunctions of specific PPN networks could be involved in PC impairment, sleep/vigilance and oculomotor disorders. Our goal is to specify the neurophysiological and anatomo-functional correlates of postural control impairment and to specify the substrates underlying the co-occurrence of postural control disorders and RBD in PD. We confront the study of gait initiation (anticipatory postural adjustments-APA) with the antisaccades paradigm, and we analyze the PPN functional locomotor, vigilance and oculomotor networks. We show for the first time that PD patients with postural instability have prolonged antisaccades latencies and APA duration, and that these disorders are intercorrelated. APA duration is correlated with PPN-SMA/préSMA functional connectivity abnormalities, the presence of RBD is associated with disruptions in the PPN-anterior cingular cortex network and prolonged antisaccade latencies are possibly underlined by PPN-FEF functional disorganization.

En dissociant les images rétiniennes, une orthophorie et une hétérophorie verticales (OV et HV) correspondent respectivement à l'absence ou la présence d'une déviation de l'axe visuel verticalement, déviation annulée en vision binoculaire. Pour maintenir le corps en équilibre en position debout orthostatique, le SNC doit réaliser les transformations appropriées et coordonnées des informations visuelles, vestibulaires et somesthésiques, et générer en permanence les réponses musculaires adaptées. Des observations cliniques ont rapporté l'existence d'un lien entre phories verticales, douleurs chroniques et qualité du contrôle postural. Ce travail de thèse s'attache à tester ces observations cliniques sur la stabilité posturale orthostatique. La 1ère étude montre qu'une HV expérimentalement induite par un prisme vertical d'environ un degré, chez l'adulte jeune en bonne santé, influence la stabilité posturale, l'améliorant ou principalement la détériorant, dépendant de l'œil impliqué (i.e dominant ou non-dominant) et de la distance de fixation d'une cible. Nous suggérons que cet effet puisse être le fait de la qualité de la réponse oculomotrice. La 2e étude étudie l'effet de la dominance oculaire sur le mouvement de vergence verticale induit par ce même prisme lors de la station debout. Elle montre que les mouvements sont plus importants et excessifs par rapport à la déviation induite d'un degré lorsque le prisme est placé devant l'œil non-dominant quelle que soit la distance, et plus appropriés lorsque le prisme est placé devant l'œil dominant. Ces résultats suggèrent que les processus sensoriels, liés à la disparité induite et les réponses oculomotrices de vergence verticale, soient modulés par la dominance oculaire. La 3e étude investigue le comportement postural en termes de stabilité, toujours chez l'adulte jeune en bonne santé, selon la présence ou non d'une HV. Clairement, les sujets avec une HV sont moins stables. Une étude complémentaire montre qu'en annulant l'HV à l'aide d'un prisme approprié, la stabilité posturale est significativement améliorée. Une 4e étude traite de l'équilibre postural chez de jeunes adultes présentant des rachialgies chroniques non spécifiques associées à une HV, comparé à celui d'un groupe contrôle. Les sujets douloureux sont moins stables, et l'annulation de leurs HV par un prisme approprié renforce leur stabilité. Ainsi, l'HV, même minime, pourrait indiquer une perturbation au niveau d'informations somesthésiques impliquées dans les boucles sensorimotrices requises dans le contrôle postural via les afférences et efférences du cervelet et son rôle de calibration, les phories verticales indiqueraient alors la capacité du SNC à les intégrer de façon optimale. Il est connu que des conflits sensorimoteurs expérimentaux puissent induire des douleurs et modifier la perception sensorielle chez des sujets sains. Peut-être que des rachialgies chroniques non spécifiques résultent de tels conflits prolongés dont l'HV pourrait être un signe, ouvrant de nouvelles perspectives théoriques et cliniques.

Bien que les orthèses lombaires (OL) soient couramment employées depuis de nombreuses années dans le traitement conservateur des lombalgies, leurs effets mécaniques et posturaux restent, à notre connaissance, partiellement inexplorés. Des obstacles d'ordre méthodologique en sont la principale cause avec en premier lieu la difficulté d'évaluer les effets des OL à l'intérieur du tronc sans être invasif et sans nécessiter un équipement coûteux difficilement utilisable lors de la pratique médicale courante. La levée de ces verrous scientifiques a guidé l'ensemble de ce travail doctoral à travers le développement d'une méthodologie spécifique. L'effet mécanique a été étudié à partir d'une nouvelle méthode non-invasive de mesure de la pression intradiscale réalisée à partir d'une modélisation par éléments finis contrôlée par radiographie. Les premiers résultats ont démontré la possibilité de diminuer de 15 à 22% en moyenne la pression intradiscale lors du port d'une OL modifiant la statique rachidienne. Les différents travaux sur l'équilibre postural ont permis de définir une méthodologie d'analyse de la posture en station debout puis assise adaptée à l'évaluation des OL. Les premiers résultats chez des patients lombalgiques subaiguës ont mis en évidence un contrôle postural plus efficient (réduction de la raideur active du tronc) lors du port de l'OL la plus rigide. A terme, cette méthodologie facile à mettre en œuvre permettra d'adapter les caractéristiques du produit (raideur passive / forme) aux caractéristiques des patients (raideur active / courbure lombaire) dans le but d'optimiser l'efficacité clinique

Le contrôle postural et la perception des limites de la stabilité sont des processus complexes qui nécessitent le traitement et l’intégration d’informations sensorielles multimodales. Pendant l’enfance, le développement de la stabilité posturale s’effectue de façon non-monotonique. Plusieurs auteurs ont suggéré que ce profil non linéaire serait provoqué par une période de recalibration des systèmes sensoriels. Cette phase, nommée période de transition, est observée vers l’âge de 6-7 ans. Nous disposons toutefois de très peu d’information sur le rôle spécifique des afférences et des mécanismes d’intégration sensorielle au cours du développement postural. Les dysfonctions dans les noyaux gris centraux, telles que ceux observés dans la maladie de Parkinson, ont été associées à divers déficits dans le contrôle de la posture, dans le traitement et l’intégration sensoriel plus particulièrement, au niveau des informations proprioceptives. De plus, les limites fonctionnelles de la stabilité posturale des personnes atteintes de la maladie de Parkinson sont significativement réduites. Cependant, les connaissances concernant comment certaines pathologies des noyaux gris centraux, telles que le syndrome Gilles de la Tourette (SGT) et la maladie de Huntington (MH) affectent la capacité d’utiliser les informations sensorielles pour contrôler la posture demeurent à ce jour, incomplètes. Cette thèse porte sur le rôle des noyaux gris centraux dans les processus de traitements et d’intégration sensorielle, particulièrement les afférences proprioceptives dans le contrôle de la posture au cours du développement de l’enfant en santé, atteint du SGT et chez l’adulte atteint de la MH avec et sans symptôme clinique. Notre protocole expérimental a été testé chez ces trois populations (enfants en santé, SGT et MH). Nous avons utilisé des mesures quantitatives à partir de données issues d’une plateforme de force afin d’évaluer les ajustements posturaux dans les limites de la stabilité posturale. Les participants devaient s’incliner le plus loin possible dans quatre différentes directions (avant, arrière, droite et gauche) et maintenir l’inclinaison posturale maximale pendant 10 secondes. Afin de tester la capacité à traiter et à intégrer les informations sensorielles, la tâche expérimentale a été exécutée dans trois conditions sensorielles : 1) yeux ouverts, 2) yeux fermés et 3) yeux fermés, debout sur une mousse. Ainsi, la contribution relative de la proprioception pour le contrôle postural augmente à travers les conditions sensorielles. Dans la première étude, nous avons évalué la capacité à traiter et à intégrer les informations sensorielles avant (4 ans) et après (8-10 ans) la période de transition comparativement aux adultes. Dans la deuxième et la troisième étude, nous avons également évalué le traitement et l’intégration des informations sensorielles chez les patients atteints de désordres des noyaux gris centraux. La deuxième étude portera spécifiquement sur les adolescents atteints du SGT et la troisième, sur la MH avant et après l’apparition des symptômes cliniques. En somme, les résultats de la première étude ont démontré que la performance des enfants est affectée de façon similaire par les différentes conditions sensorielles avant et après la période de transition. Toutefois, le profil de développement des mécanismes responsables des ajustements posturaux de l’axe antéropostérieur est plus précoce comparativement à ceux de l’axe médiolatéral. Ainsi, nos résultats ne supportent pas l’hypothèse de la période de recalibration des systèmes sensoriels pendant cette période ontogénétique mais suggèrent que la période de transition peut être expliquée par la maturation précoce des mécanismes d’ajustements posturaux dans l’axe antéropostérieur. Dans l’ensemble, les résultats de nos études chez les populations atteintes de désordres des noyaux gris centraux (MH et SGT) démontrent non seulement qu’ils ont des déficits posturaux mais également que les ajustements posturaux dans les deux axes sont affectés par les conditions sensorielles. Pour la première fois, nos études démontrent des déficits globaux de traitements et d’intégration sensorielle accentués pour les signaux proprioceptifs. Ces résultats sont similaires à ceux observés dans la maladie de Parkinson. De plus, les adolescents atteints du SGT éprouvent également des troubles posturaux marqués dans la condition visuelle ce qui suggère des déficits d’intégrations visuelles et/ou multimodaux. / Postural control and the perception of the stability limits are complex mechanisms requiring the processing and integration of multimodal sensory information. During childhood, the development of postural control skills improves in a non-monotonic manner. Many researchers suggested that this non linear profile is caused by the recalibration of sensory systems. This recalibration phase, named transition period, is generally observed at 6-7 years of age. However, the exact cause of this critical turning point remains undetermined. Moreover, very little is known about the specific role of sensory information and sensorimotor mechanisms during postural development. Basal ganglia disorders such as Parkinson’s disease are associated with postural control impairments and deficits in the processing and integration of sensory information, especially in proprioception. Moreover, the limits of stability are significantly reduced in Parkinson’s disease. However, the knowledge on how other basal ganglia dysfunctions such as Gilles de la Tourette syndrome (GTS) and Huntington’s disease (HD) impact on the ability to process and integrate sensory information for postural control is still limited. In this thesis, we explored the role of basal ganglia in the processing an integration of sensory information, particularly proprioceptive signals for the postural control during the development of healthy children, in adolescents with GTS and in adults with premanifest and manifest HD. Our stability limits protocol was used to test the postural control skills of these three populations. We calculated center of pressure displacements obtained from a force plate and we investigated postural adjustments during the maximum leaning posture. The participants were asked to lean as far as possible and maintain this position during 10 seconds in different directions (forward, backward, rightward or leftward). This task simulates functional positions that frequently occur in daily life. In order to test the ability to process and integrate sensory information for postural control, the stability limits task was assessed in three sensory conditions: 1) eyes open, 2) eyes closed and 3) eyes closed while standing on foam. Thus, the relative contribution of proprioceptive signals for postural control increased across sensory conditions. In the first study, we investigated the children’s ability to process and integrate sensory information for postural control before (4 years old) and after (8 to 10 years old) the transition period compared to adults. In the second and third studies, the ability to process and integrate sensory information for postural control was assessed in participants with basal ganglia disorders, namely adolescents with GTS and adults with manifest and premanifest HD. In sum, our ontogenetic study indicated that the younger children (4 years old) were not differentially affected by sensory conditions than the older children (8 to 10 years old). Thus, our results do not support the hypothesis that an important recalibration of sensorial systems takes place during the transition period. However, the results revealed axis-dependent differences among the groups in postural control. Until the age of 10, children have a reduced ability to perform appropriate center of pressure adjustments along the mediolateral direction compared to adults. In contrast, the ability to produce precise center of pressure adjustments along the anteroposterior axis was already developed at 4 years of age, but it reached the adult level of performance after the transition period. Altogether, the assessment of participants with basal ganglia disorders indicated that they have postural adjustment impairments in both movement axes and are affected by sensory conditions. For the first time, we reported global deficits in the processing and integration of sensory information, especially in proprioception in GTS and in premanifest and manifest HD. These results are similar to those reported for Parkinson’s disease patients. Moreover, the adolescents with GTS also displayed marked postural control abnormalities in the visual condition which might be explained by either deficit in the processing of visual information and/or in multimodal sensory integration mechanisms.

Les personnes vivant avec une lésion de la moelle épinière (LMÉ) dépendent de l'utilisation d'un fauteuil roulant (FR) pour les déplacements de la vie quotidienne. Une des activités, associée à l'utilisation du FR, la plus exigeante est le transfert latéral en position assise, nécessaire pour entrer et sortir du FR. Cette activité, de part sa sollicitation importante des membres supérieurs et les nombreuses répétitions, expose les personnes vivant avec une LMÉ à plusieurs risques de blessures, dont les troubles musculo-squelettiques (TMS) et le risque de chute. Ce travail de doctorat vise à évaluer l'exposition à ces risques, pendant le transfert latéral parallèle, et plus particulièrement, comment l'environnement peut influencer cette exposition. L'évaluation mise en place utilise des outils d'analyse de mouvement (système de capture de mouvement, plateformes de force et électromyographie) pour calculer les positions articulaires, les efforts externes et internes, les activations musculaires et les stratégies de contrôle postural mis en oeuvre pour la réalisation du transfert. Une analyse statistique des résultats est utilisée pour déterminer les différences apportées par l'utilisation et la hauteur d'un accoudoir. Les résultats sont synthétisés et combinés afin d'aboutir à une conclusion intégrative sur l'exposition aux risques de blessures durant les transferts, réalisés par les personnes vivant avec une LMÉ. / People living with spinal cord injury (SCI) depend on a wheelchair for daily life mobility. One of the most strenuous activities associated with wheelchair use is the performance of lateral sitting transfers, needed to get in and out of their wheelchair. Through the high demand on the upper extremities and many repetitions, this activity exposes people living with SCI to injury risks, between which the development of musculoskeletal disorders and traumatic lesions due to falls. This PhD thesis aims to evaluate the exposure to these risks during parallel lateral sitting transfers, and more in particular how the environment might influence this exposure. The evaluation realized uses instruments for human movement analysis (motion capture, force plates and electromyography) to calculate joint angles, external and internal mechanical efforts, muscular activation and postural control strategies used to perform transfers. A statistical analysis of the results determines the modifications induced by the use and the height of an armrest. The results are synthesized and combined to generate an integrative conclusion on the injury exposure risk during transfers realized by people living with SCI.