Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La paralysie cérébrale est le trouble neuromoteur le plus fréquent chez l’enfant, représentant 2,3 cas sur 1000 naissances. La paralysie cérébrale se caractérise par des troubles du mouvement et de la posture, causés par une lésion sur le cerveau en développement. Comparativement aux enfants ayant un développement typique, les enfants avec la paralysie cérébrale présentent une capacité réduite à marcher, réduisant leur autonomie et leur participation dans divers contextes et environnements. Le contrôle moteur limité des enfants avec la paralysie cérébrale a été associé à leur capacité altérée à adapter simultanément le mouvement de plusieurs articulations (p. ex. trouble de coordination interarticulaire). Ce contrôle moteur altéré est associé à une marche variable et instable (p. ex. plus grande variabilité inter-cycle). Cependant, il y a un manque de connaissances sur les stratégies motrices utilisées par les enfants avec la paralysie cérébrale pour contrôler leur marche dans des contextes où la stabilité de la marche est compromise. Les analyses quantifiées de la marche sont des évaluations cliniques en laboratoire, favorisant une meilleure prise de décision thérapeutique. Cependant, lors de ces analyses, l’enfant doit marcher sur une surface nivelée, sans irrégularité. Cette condition contrôlée et favorisant l’évaluation de la capacité maximale n’est pas représentative de la marche réelle de l’enfant dans ses déplacements quotidiens. L’évaluation de la marche sur des surfaces irrégulières est une évaluation plus écologique qui permettrait de mieux comprendre les défis rencontrés par l’enfant dans son quotidien, permettrait de détecter des troubles moteurs qui étaient non apparents dans des conditions facilitantes, et pourrait favoriser une meilleure décision clinique. Ainsi, l’objectif général de cette thèse est de mieux comprendre l’intérêt d’utiliser des surfaces irrégulières pour évaluer les troubles de la marche de l’enfant avec une paralysie cérébrale. Pour ce faire, trois objectifs spécifiques ont été définis : (1) Établir l’état actuel des connaissances sur les adaptations biomécaniques de la marche sur des surfaces irrégulières de l’enfant avec une paralysie cérébrale. (2) Étudier la coordination interarticulaire des membres inférieurs et sa variabilité de l’enfant avec une paralysie cérébrale sur une surface régulière et des surfaces irrégulières. (3) Étudier les paramètres spatiotemporels de la marche et leur variabilité inter-cycle sur une surface irrégulière de l’enfant avec une paralysie cérébrale. Pour ce faire, 17 enfants avec la paralysie cérébrale et 17 enfants avec un développement typique ont été recrutés. Les analyses quantifiées de la marche ont été réalisées dans le laboratoire d’analyse de la marche du Centre de réadaptation Marie Enfant du CHU Sainte-Justine. Lors des analyses, il était demandé à l’enfant de marcher 4 allers-retours sur la surface de laboratoire et sur 2 surfaces irrégulières (niveau d’irrégularité moyen et élevé). La position des marqueurs positionnés sur l’enfant était enregistrée par 12 caméras optoélectroniques. Les paramètres cinématiques, soit les angles articulaires de la hanche, du genou et de la cheville, et la coordination interarticulaire, ainsi que les paramètres spatiotemporels ont été calculés. La première étude réalisée est une revue de portée qui a permis de mettre en lumière le manque de connaissances sur l’effet du niveau d’irrégularité sur les adaptations biomécaniques de la marche de l’enfant avec la paralysie cérébrale. La deuxième étude a exploité une base de données du laboratoire Aschau en Allemagne, et s’est intéressée aux stratégies de coordination interarticulaire et à sa variabilité chez l’enfant avec et sans la paralysie cérébrale sur une surface régulière. Une stratégie de coordination genou-hanche plus rigide (synchronisée) a été remarquée chez les enfants avec la paralysie cérébrale, comparativement aux enfants avec un développement typique. De plus, cette dernière met en lumière la relation positive entre l’altération du contrôle moteur (coordination interarticulaire synchronisée) et la pathologie de la marche de l’enfant avec la paralysie cérébrale (augmentation du Gait Profile Score). La troisième étude était basée sur la collecte de données réalisée au centre de réadaptation Marie Enfant et a permis d’identifier des troubles moteurs qui sont non apparents lors de la marche sur une surface de laboratoire, notamment une diminution de l'extension de la hanche en fin de phase d'appui et une stratégie de coordination genou-hanche trop rigide (synchronisée) pendant la phase d’oscillation. Basée sur la même collecte de données, la quatrième étude a mis en évidence une plus grande adaptation des paramètres spatiotemporels de la marche (c.-à-d. la largeur de pas et la variabilité de la vitesse, de la cadence et du ratio de marche) chez l’enfant avec une paralysie cérébrale, comparativement à l’enfant avec un développement typique, lors de la marche sur une surface irrégulière. À ce jour, il s’agit des premiers travaux à avoir exploré les stratégies du contrôle moteur de l’enfant avec la paralysie cérébrale pour adapter la marche sur des surfaces irrégulières, ainsi qu’à avoir quantifié l’effet du niveau d’irrégularité de la surface parcourue. En conclusion, les résultats de ces travaux de thèse mettent de l’avant les avantages potentiels d’intégrer les surfaces irrégulières aux analyses cliniques de la marche afin de réaliser des évaluations plus écologiques, notamment en détectant des troubles de la marche qui sont non apparents sur une surface régulière de laboratoire. / Cerebral palsy is the most common neuromotor disorder in children, affecting 2.3 out of every 1000 births. It is characterized by movement and posture disorders caused by an injury to the developing brain. Compared to typically developing children, children with cerebral palsy have a reduced ability to walk, which decreases their autonomy and participation in various contexts and environments. The limited motor control of children with cerebral palsy has been related to their impaired ability to simultaneously coordinate the movement of multiple joints (e.g., inter-joint coordination disorder). This altered motor control is associated with variable and unstable walking (e.g., increased inter-cycle variability). However, there is a lack of knowledge about the motor strategies used by children with cerebral palsy to control their walking in contexts where stability is compromised. Quantified gait analyses are clinical evaluations conducted in laboratories that promote better therapeutic decision-making. However, during these analyses, the child walks on a flat, regular surface. This controlled condition, which facilitates the assessment of maximum capacity, does not represent the child’s actual walking in daily life. Evaluating gait on irregular surfaces is a more ecological assessment that would better understand the challenges faced by the child in daily life, detect motor disorders not apparent in facilitating conditions, and promote better clinical decision-making. Thus, the objective of this thesis is to better understand the benefit of using irregular surfaces to assess gait disorders in children with cerebral palsy. To achieve this, three objectives have been defined: (1) Establish the current state of knowledge on the biomechanical adaptations of walking on irregular surfaces in children with cerebral palsy. (2) Study the inter-joint coordination of the lower limbs and its variability in children with cerebral palsy on regular and irregular surfaces. (3) Investigate the spatiotemporal parameters of gait and their intercycle variability on an irregular surface in children with cerebral palsy. For this purpose, 17 children with cerebral palsy and 17 typically developing children were recruited. Quantified gait analyses were conducted in the gait laboratory of the Marie Enfant Rehabilitation Centre at CHU Sainte-Justine. During the analyses, the child was asked to walk back and forth four times on the laboratory surface and on two irregular surfaces (medium and high irregularity levels). The position of markers placed on the child was recorded by 12 optoelectronic cameras. Kinematic parameters, such as the joint angles of the hip, knee, and ankle, inter-joint coordination, and spatiotemporal parameters were calculated. The first study conducted was a scoping review that highlighted the lack of knowledge on the effect of irregularity levels on the biomechanical adaptations of gait in children with cerebral palsy. The second study utilized a database from the Aschau laboratory in Germany and focused on the inter-joint coordination strategies and their variability in children with and without cerebral palsy on a regular surface. A more rigid (synchronized) knee-hip coordination strategy was observed in children with cerebral palsy compared to typically developing children. Additionally, this study highlighted the positive relationship between impaired motor control (synchronized inter-joint coordination) and the gait pathology of children with cerebral palsy (increased Gait Profile Score). The third study was based on data collected at the Marie Enfant Rehabilitation Centre and identified motor disorders that were not apparent during walking on a laboratory surface, notably reduced hip extension at the end of the stance phase and a too rigid (synchronized) knee-hip coordination strategy during the swing phase. Based on the same data collection, the fourth study demonstrated greater adaptation of spatiotemporal gait parameters (i.e., step width and variability of speed, cadence, and walking ratio) in children with cerebral palsy compared to typically developing children when walking on an irregular surface. To date, these are the first works to have explored motor control strategies in children with cerebral palsy to adapt walking on irregular surfaces, as well as to have quantified the effect of surface irregularity level. In conclusion, the results of this thesis highlight the potential benefits of integrating irregular surfaces into clinical gait analyses to conduct more ecological evaluations, particularly in detecting gait disorders that are not apparent on a regular laboratory surface.