L’étirement passif occupe une place fondamentale dans l’examen clinique des complications motrices d’un Accident Vasculaire Cérébral (AVC) pour permettre d’identifier les structures musculo-tendineuses particulièrement touchées et servir, en complément d’autres mesures, à mettre en place la stratégie rééducative adaptée à chaque personne. Cependant, l’examen clinique évalue de façon globale les muscles d’un groupe musculaire sans identifier la contribution de chacun des muscles étirés. Ce projet de thèse visait à étudier la variabilité spatiale de la raideur à l’étirement passif des muscles fléchisseurs plantaires par la mesure du module d’élasticité (via la technique d’élastographie par ondes de cisaillement), et d’appliquer cette méthode auprès d’une population ayant été touchée par un AVC. Deux études ont été menées sur des sujets sains, puis sur un échantillon de patients présentant une hémiparésie post-AVC. Les résultats montrent que le module d’élasticité était plus important après l’AVC au niveau de régions bien précises au sein des muscles gastrocnemius medialis et soleus. Une dernière étude conduite auprès de participants sains a confirmé qu’un faible niveau d’activité musculaire (>1% du maximum) se répercutait de façon non négligeable sur les propriétés mécaniques des tissus durant l’étirement. Ces travaux apportent de nouvelles informations sur les localisations musculaires qui pourraient voir leurs propriétés mécaniques évoluer après l’AVC. Ils ouvrent vers de nouvelles perspectives de recherche visant à évaluer l’action de stratégies thérapeutiques individualisées selon la localisation des troubles observés. / Stretching is used during clinical examinations in order to identify which structures (muscles) are affected by the motor consequences of a stroke injury. These results are important to promote a person-centered rehabilitation strategy. The classical approach to assess passive muscle properties consists of applying passive joint rotations, and to measure the torque developed in resistance to motion. However, this approach does not identify which muscle(s) contribute to the resistive torque. The aim of this thesis was to assess the effects of the stroke injury on the mechanical properties of lower leg muscles. Taking advantage of ultrasound shear wave elastography, the shear modulus of lower leg muscles was measured during passive ankle dorsiflexions on healthy participants to assess reliability of measurements. The protocol was then applied to stroke survivors. Results revealed that the increased levels of stiffness after the stroke injury were systematically found at the same muscle regions among plantar flexors: gastrocnemius medialis and soleus muscles. A last study showed that a small albeit of muscle activity (>1% of maximum) had non negligible effects on the joint torque measured during stretching. This series of studies provides novel insights into the mechanisms contributing to the increased muscle stiffness levels after a stroke injury among plantar flexors. It opens perspectives for future studies to determine the effects of individualized strategies applied to restore joint mobility regarding the most affected muscle regions.

La spasticité affecte entre 67 et 78% des individus vivant avec une lésion médullaire (LM) d'origine traumatique, ainsi qu'entre 15 et 56% des individus ayant une LM non-traumatique. Ce phénomène s'identifie comme étant un désordre moteur caractérisé par une augmentation vélo-dépendante (vitesse-dépendante) du réflexe tonique d'étirement avec une exagération du réflexe ostéotendineux, résultant d'une hyperexcitabilité du réflexe d'étirement. L'impact de la spasticité des membres inférieurs sur la fonction locomotrice fait l'objet de vifs débats dans la littérature scientifique existante. Cette disparité pourrait être expliquée, en partie, par les limites des outils cliniques utilisés pour mesurer la spasticité. Les outils cliniques sont régulièrement basés sur une échelle ordinale de la résistance perçue par l'évaluateur lors d'un mouvement passif du segment évalué, ce qui soulève des questionnements quant aux qualités métrologiques de ces outils. Il a été suggéré qu'une évaluation de la spasticité basée sur des données neurophysiologiques, tel que le réflexe d'étirement, et effectuée pendant la marche, pourrait procurer une approche plus directe pour étudier la relation entre ce désordre et la fonction locomotrice. L'objectif principal de mes études de maîtrise consistait à décrire la réponse réflexe des muscles fléchisseurs plantaires (FP) à l'étirement, mesurée avec un protocole d'évaluation pendant la marche, chez des individus ayant subi une LM incomplète. Également, la relation entre la spasticité des FP et la fonction locomotrice a été étudiée. Pour atteindre ces buts, une orthèse robotisée électrohydraulique a été utilisée pour induire des étirements contrôlés des muscles FP, pendant la phase d'appui et la phase d'oscillation de la marche. Les résultats de cette étude pourront permettre de mieux comprendre le phénomène de la spasticité, et ainsi d'établir des bases solides pour justifier le développement et l'utilisation de protocoles d'évaluation de la spasticité basés sur des données neurophysiologiques ET effectués pendant la marche. À plus long terme, l'utilisation de ce type de protocole pourrait contribuer à démontrer l'efficacité de certaines interventions utilisées en physiothérapie ciblant la spasticité. / Spasticity affects approximately 67 to 78% of individuals living with a traumatic spinal cord injury (SCI), in addition to between 15 to 56% of individuals living with a non-traumatic SCI. This phenomenon is defined as a motor disorder characterized by a velocity-dependent increase in tonic stretch reflexes with exaggerated tendon jerks, resulting from hyperexcitability of the stretch reflex. Existing literature presents equivocal results regarding the impact of lower limb spasticity on locomotor function. These divergent results may be explained, at least partly, by the limitations of the clinical assessment tools used to measure spasticity. Clinical tools are regularly based on an ordinal scale and are focused on the perceived resistance to passive stretching, which raise questions about the metrological qualities of these tools. It has been suggested that an assessment of spasticity including neurophysiological data, such as stretch reflex (SR), performed during gait may provide a more direct approach to study the relationship between this disorder and locomotor function. The main objective of my master studies was to investigate plantarflexors SR response to stretching, using an assessment while walking among individuals living with an incomplete SCI. In addition, relationship between spasticity and locomotor function was studied. To achieve these goals, a robotic electrohydraulic orthosis was used to induce controlled plantarflexor stretches during the stance and swing phases of gait. Results of this study will allow to better understand spasticity, to establish solid justifications to develop and use assessment protocols based on neurophysiological data AND during gait. In the long term, the use of this type of assessment could contribute to demonstrating the effectiveness of interventions used in physical therapy targeting spasticity

Le conflit fémoro-acétabulaire (femoroacetabular impingement, FAI) est une pathologie mécanique de la hanche qui peut causer des douleurs et limitations fonctionnelles. Le but de cette thèse était d’étudier la fonction musculaire au niveau de la hanche chez des patients présentant un FAI symptomatique. La fonction musculaire de la hanche a été évaluée, dans un premier temps, chez des patients avant qu’ils ne subissent une opération. Ces patients démontraient un déficit de force qui pourrait être expliqué par de l’inhibition musculaire. Cependant, ce déficit de force n’était pas associé à une plus grande fatigabilité musculaire. Dans un deuxième temps, les altérations de force musculaire ont été évaluées chez des patients ayant subi une arthroscopie de la hanche. Après l’opération, les patients récupéraient un niveau de force normal au niveau de tous les groupes musculaires de la hanche excepté les fléchisseurs. Le cas d’un joueur de hockey sur glace ayant subi une chirurgie ouverte aux deux hanches pour traiter un FAI bilatéral a aussi été décrit. On a démontré que la déhiscence de la bandelette iléo-tibiale pouvait survenir après chirurgie, empêcher l’augmentation de force musculaire des abducteurs de la hanche, et retarder la reprise du sport. Enfin, un protocole d’évaluation du taux de développement de la force normalisé, variable permettant d’estimer l’inhibition musculaire de la hanche, a été proposé chez des sujets sains. La fiabilité et reproductibilité des résultats ont été montrées au niveau des adducteurs, rotateurs externes, et fléchisseurs de la hanche. Ces résultats montrent que ces patients ont une fonction musculaire altérée au niveau de la hanche, qui est toutefois récupéré après une opération. / Femoroacetabular impingement (FAI) is a pathomechanical process of the hip joint, which could lead to hip pain and functional disability. Aim of this thesis was to investigate hip muscle function in patients with a symptomatic FAI. Hip muscle function was first investigated before patients underwent any surgical treatment for managing FAI. It was shown that they present with reduced hip muscle strength (i.e., muscle weakness), probably due to hip muscle inhibition. Nevertheless, hip muscle weakness was not associated with exaggerated hip muscle fatigue. Hip muscle strength recovery was then evaluated in a series of patients after hip arthroscopy to treat FAI. These patients demonstrated a good recovery for all hip muscle groups, except for hip flexors. The case of a professional ice hockey player who underwent bilateral hip open surgeries for treating bilateral FAI was also documented. This report showed that iliotibial band dehiscence could occur after hip open surgery, thereby preventing hip abductor strength increase during rehabilitation and delaying the return to sport. In addition, the assessment of the rate of force development scaling factor for the hip muscles was evaluated in a group of healthy adults. This parameter seems to be promising for the evaluation of hip muscle inhibition. The testing protocol was feasible and reproducible for hip adductors, external rotators and flexors. Taken as a whole, these findings show that patients with symptomatic FAI demonstrate an impaired hip muscle function, which is however mainly resolved after surgical treatment.

L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier d'une part les spécificités de la commande nerveuse lors de la contraction excentrique en explorant les mécanismes impliqués au niveau spinal et d'autre part d'examiner les mécanismes nerveux responsables de la plasticité du système neuromusculaire après un entraînement de force excentrique sous-maximal. A travers ce travail de thèse, nous mettons en évidence la contribution de l'inhibition récurrente à la réduction de l'activation musculaire classiquement observée lors de la contraction excentrique. Par ailleurs, nous montrons que l'inhibition récurrente est majorée lors des contractions sous-maximales indépendamment du mode de contraction. Ces résultats soulignent le rôle important de l'inhibition récurrente dans la spécificité de la commande nerveuse lors de la contraction excentrique. Nous confirmons que le pilotage nerveux de la contraction excentrique peut être modulé par l'entraînement de force excentrique même si les modulations de l'excitabilité spinale semblent dépendre des caractéristiques de l'entraînement. / The purpose of this PhD research is, on the one hand, to study the neural drive specificities during eccentric contractions by exploring the neural mechanisms involved at spinal level and, on the other hand, to examine the neural mechanisms responsible for the modulations of neuromuscular system following a strength submaximal eccentric training. Through this PhD research we highlight the contribution of recurrent inhibition by the Renshaw cell to the decrease of muscular activation typically observed during eccentric contraction. Furthermore, we show that recurrent inhibition is enhanced during submaximal contractions regardless of the contraction type. These results emphasize the important role of recurrent inhibition in the specificity of neural control during eccentric contractions. We confirm that the neural drive of the eccentric contraction may be modulated by eccentric strength training although modulations of spinal excitability seem to depend on the characteristics of training.