La douleur à l’épaule touche environ 20% de la population. Parmi les douleurs à l’épaule, la tendinopathie de la coiffe des rotateurs est l’atteinte la plus fréquente. À ce jour, les mécanismes impliqués dans la rémission de la tendinopathie sont encore peu connus. Ce projet visait à évaluer l’efficacité d’une intervention axée sur l’entrainement moteur et évaluer l’impact de cette intervention sur la distance acromiohumérale (DAH). Vingt-cinq participants souffrant d’une tendinopathie de la coiffe des rotateurs ont pris part à une intervention axée sur l’entrainement moteur. L’intervention comptait dix traitements en physiothérapie en plus d’un programme d’exercices à domicile et s’échelonnait sur six semaines. À la suite de l’intervention, les participants souffrant de tendinopathie ont vu leur niveau de douleur et d’incapacité diminuer significativement. De plus, la DAH a augmenté significativement lors de l’élévation du membre supérieur. Les résultats de cette étude démontrent un potentiel de l’utilisation de l’entrainement moteur en physiothérapie dans le traitement des tendinopathies de la coiffe des rotateurs. / Shoulder pain affects more than 20% of the population. Amongst shoulder pathologies, rotator cuff (RC) tendinopathy is the more prevalent cause of pain. However, little is known about the underlying mechanisms that lead to healing of such pathology. The current project aimed at assessing the efficacy of a physiotherapy intervention centered on movement training and assessing the impact of such intervention on the acromiohumeral distance (AHD). Twenty-five subjects suffering from unilateral RC tendinopathy underwent the intervention. The intervention consisted of ten supervised physiotherapy sessions and a home exercise program over a 6-week period. Following the intervention there was a significant decrease in pain and disability levels. Further, a significant increase in AHD during arm elevation was observed. The results of the present study suggest potential for motor training as a useful approach in physiotherapy for the treatment of RC tendinopathies.

Les tendinopathies sont la première cause de maladie professionnelle en France. Elles sont devenues une préoccupation majeure de santé publique. Cependant, leurs mécanismes physiopathologiques restent encore mal définis. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux phases précoces de la tendinopathie engendrées par une sur-utilisation du tendon supra-épineux (tSE) de la coiffe de rotateurs de l’épaule chez le rat. Nous avons tenté de comprendre les mécanismes à l’origine de cette pathologie afin de pouvoir agir et la traiter en amont de l’apparition des symptômes.Nous montrons que le profil d’évolution moléculaire des collagènes, des protéoglycanes et des glycosaminoglycanes (GAGs) associé aux phases précoces de la sur-utilisation, témoigne d’un profond remaniement matriciel et d’une différenciation chondroïde des fibroblastes tendineux. Nous avons identifié les métalloprotéinases (MMPs) majeures et leurs inhibiteurs (TIMPs) susceptibles d’être impliqués dans ce remaniement. Nos résultats suggèrent que le mécanisme lésionnel initial et les changements matriciels observés sont dus à un processus induit par des médiateurs locaux libérés par les ténocytes et non à une réaction inflammatoire. Enfin, nous avons cherché à établir une corrélation entre les changements moléculaires observés et le degré de sévérité d’une tendinopathie diagnostiquée chez l’Homme. Nous avons montré, sur des échantillons de tendon patellaire humain une relation entre la quantité des GAGs et le score (VISA score) reflétant le degré pathologique du tendon.Cette étude nous a donc permis d’améliorer nos connaissances des phases précoces du processus d’altération du tSE. Cependant, d’importants efforts restent néanmoins à accomplir dans la caractérisation de la pathogenèse précoce notamment pour préciser le contexte biomécanique qui la génère. / Tendinopathies are the first cause of professional diseases in France. They are a major public health concern. However, their physiopathological mechanisms remain poorly understood. This project aimed at investigating the early stages of supraspinatus tendinopathy caused by overuse. Using a rat animal model, we attempted to understand the mechanisms behind this disease in order to act and treat the symptoms upstream of their onset.We have shown that the molecular changes of collagens, proteoglycans and glycosaminoglycans (GAGs) associated with the early events of overuse attest a major matrix remodeling and chondrogenic differentiation of tendon cells. We identified the main metalloproteinases (MMPs) and their inhibitors (TIMPs) that may be involved in this remodeling. Our results further suggest that the initial mechanisms linked to the observed matrix changes are due to local mediators release by tenocytes rather than an inflammatory process. Finally, we attempted to correlate molecular changes observed during overuse with the severity of the tendinopathy diagnosed in humans. We have shown a relationship between the amount of GAGs and the pathological score (VISA score) on human patellar tendons.This study improved our knowledge of the early pathological events of the supraspinatus tendon. However, more remains to be done for characterizing the early stages of tendinopathy especially to clarify the biomechanical context up-stream.

L'objectif de ces travaux est la réalisation d'un dispositif à base de réalité virtuelle an d'assiter le chirurgien orthopédiste lors de la substitution de l'articulation gléno-humérale par une prothèse. Ce dispositif a pour but l'optimisation des débattements de l'articulation prothésée de l'épaule à partir d'un choix de différents scénarios de pose. Les travaux se basent sur de nombreuses thématiques telles que la chirurgie orthopédique, le traitement d'image, l'informatique graphique ainsi que la réalité virtuelle. La démarche choisie comprend une (i) phase de modélisation de la partie osseuse de l'articulation par des formes géométriques simples, ce modèle est paramétrable à partir de radios ou de coupes scanners ; (ii) une phase de simulation des débattements de l'articulation gléno-humérale saine ; ainsi que (iii) une phase de simulation des opérations de coupes et de perçages avec choix des implants prothétiques pour une optimisation des débattements de l'articulation en préopératoire (cette optimisation se fait grâce une comparaison de la cinématique de l'épaule saine avec les diérents scénarios issus de notre simulation préopératoire).

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / **Introduction :** Les troubles musculosquelettiques (TMS) à l'épaule liés au travail engendrent des coûts importants, et peuvent être influencés par l'âge et le sexe des travailleurs. La répétition de tâches de travail peut engendrer de la fatigue, qui est un facteur de risque de développer des TMS. L'échelle de Borg CR10 permet de mesurer la perception de la fatigue et l'électromyographie de surface (sEMG) permet de mesurer la fatigue musculaire, chacun avec des degrés variés de validité. Ces outils sont couramment utilisés en parallèle, lors de tâches uniques. Faire interagir la mesure de fatigue perçue et la fatigue musculaire lors de différentes tâches tout en tenant compte du sexe et des différents groupes d'âge des travailleurs pourrait permettre une compréhension complémentaire du développement de la fatigue. Parallèlement, les rétroactions extrinsèques, en lien avec une bonne exécution de la tâche, pourraient aider à limiter les effets négatifs de la fatigue sur les adaptations sensorimotrices. Cependant, il existe peu de données globales sur l'effet des rétroactions lors des tâches de travail. **But général :** Mieux comprendre le développement de la fatigue à l'épaule via la fatigue perçue et la fatigue musculaire; recenser les écrits sur les effets des rétroactions extrinsèques lors de tâches de travail. 1) Valider l'échelle de Borg CR10 pour mesurer la fatigue perçue. 2) Comparer les adaptations musculaires en fonction du temps ou de la fatigue perçue à l'épaule lors de tâches répétées. 3) Explorer les effets des rétroactions extrinsèques lors de tâches de travail en contexte de prévention ou de rééducation de TMS liés au travail. **Méthodologie :** Objectifs 1 et 2 : Soixante-dix travailleurs sains ont effectué 3 tâches unimanuelles rythmées (mono versus polyarticulaire, basse versus en hauteur) de lever d'haltères, avec un poids relatif (15% et 30% de leur force lors de contraction volontaire maximale). La fatigue perçue a été mesurée à l'aide de l'échelle de Borg CR10 toutes les 5 secondes. La fatigue musculaire a été mesurée sur les muscles deltoïde antérieur, deltoïde moyen et trapèze supérieur à l'aide des variables sEMG d'amplitude (Root Mean Square, RMS) et de fréquence médiane (MDF). Objectif 3 : Une revue systématique des études a évalué les effets des rétroactions extrinsèques sur la fonction, les symptômes et le contrôle sensorimoteur lors de tâches de travail. **Résultats :** Étude 1 : Il existe un effet statistiquement significatif du nombre de répétitions sur l'évolution du score à l'échelle de Borg CR10 (p<0.0001). De plus, il existe un effet statistiquement significatif et positif du type de tâche, du poids (p<0.0001) , mais aussi de l'interaction des deux (p<0.0001) dans l'évolution du score de Borg CR10 sans influence du sexe. Étude 2 : Il existe un effet statistiquement significatif du temps et de la fatigue perçue sur les adaptations musculaires (sEMG RMS et MDF) (p<0.05) excepté pour le muscle deltoïde antérieur. Les participants de sexe féminin ont des adaptations musculaires plus importantes au niveau du muscle deltoïde antérieur (p<0.05). Les changements des variables sEMG en fonction des niveaux de fatigue perçue étaient comparables, indépendamment des niveaux de fatigue perçue et du sexe (p<0.05 et KMO<0.7). Étude 3 : Quarante-neuf études ont été incluses (3387 participants, dont 925 blessés). Elles étaient réalisées dans des environnements de travail (27) ou contrôlés (22). Pour la prévention (preuves très limitées à modérées) et pour la rééducation des blessés (preuves modérées), l'utilisation de rétroaction extrinsèque semble efficace à court terme dans des environnements contrôlés. Sur le lieu de travail, les rétroactions extrinsèques semblent efficaces à court terme pour la prévention (preuves limitées pour la fonction uniquement); tandis que les effets en rééducation sont contradictoires. **Conclusion :** L'échelle de Borg CR10 est un outil valide, via la progression du score, pour mesurer la fatigue perçue à l'épaule et discriminer différents types de tâches. La combinaison de la mesure de la fatigue perçue via l'échelle de Borg CR10 et de la fatigue musculaire via le sEMG permet de quantifier le développement de la fatigue à l‘épaule tout en considérant les caractéristiques des participants. En parallèle, l'utilisation de rétroactions extrinsèques pourrait être un outil complémentaire lors de la prévention et la rééducation des TMS liés au travail, particulièrement en environnement contrôlé. / **Introduction:** Work-related musculoskeletal disorders (WMSDs) of the shoulder are associated with significant burden and can be influenced by the worker's age and sex. Repetition of work tasks can lead to fatigue, which is a risk factor for developing WMSDs. There are various tools measuring fatigue, both at the psychological level with the Borg CR10 scale, and at the muscular level with surface electromyography (sEMG), each with various degrees of validity. These tools are commonly used in parallel, during single fatigue tasks. Interacting the measurement of perceived fatigue and muscle fatigue during different tasks, while considering the gender and different age groups of workers, could provide a better complementary understanding of the development of fatigue. Fatigue could be more globally quantity using perceived fatigue and muscular fatigue. However, this analysis has been tested to a limited extent in different shoulder tasks. Concurrently, extrinsic feedback related to proper task execution could limit the negative effects of fatigue on sensorimotor adaptations. However, there is limited overall data on the effect of feedback during work tasks. **Overall aim:** To better understand the progression of shoulder fatigue through perceived fatigue and muscle fatigue, and systematically review the studies about the effect of extrinsic feedback during work tasks. 1) Validate the Borg CR10 scale to measure perceived fatigue. 2) Compare muscle adaptations as a function of time and perceived shoulder fatigue during repeated tasks. 3) Explore the effects of extrinsic feedback during work tasks in the context of prevention or rehabilitation of work-related MSDs. **Methodology:** Objective 1 and 2: Seventy healthy workers performed 3 rhythmic uni-manual tasks (mono versus poly-articular, low versus high level) of dumbbell lifting, with relative weight (15% and 30% of their force during maximal voluntary contraction). Perceived fatigue was measured using the Borg CR10 scale every 5 seconds. Muscle fatigue was measured on the anterior deltoid, middle deltoid, and upper trapezius muscles using the sEMG variables of amplitude (Root Mean Square, RMS) and median frequency (MDF). Objective 3: A systematic review of studies assessed the effects of extrinsic feedback on function, symptoms and sensorimotor control during work tasks. **Results:** Study 1: There was a statistically significant effect of the number of repetitions on Borg CR10 scores' evolution (p<0.0001). In addition, there was a statistically significant and positive effect of task type, and weight (p<0.0001), but also of the interaction of both (p<0.0001) ) in the evolution of the Borg CR10 score without influence of sex. Study 2: There was a statistically significant effect of time and perceived fatigue on muscle adaptations (sEMG RMS and MDF) (p<0.05) except for the anterior deltoid muscle. Female participants had greater muscle adaptations in the anterior deltoid muscle (p<0.05). Changes in sEMG variables as a function of perceived fatigue levels were comparable, regardless of perceived fatigue levels and sex (p<0.05 and KMO<0.7). Study 3: Forty-nine studies were included (3387 participants including 925 injured). They were carried out in work environments (27) or controlled environments (22). For prevention (very limited to moderate evidence) and for rehabilitation of injured people (moderate evidence), the use of extrinsic feedback seems effective in the short term in controlled environments. In the workplace, extrinsic feedback appears to be effective in the short term for prevention (limited evidence for function only); while the effects in rehabilitation are contradictory. **Conclusion:** The Borg CR10 scale (score progression) is a valid tool to measure perceived shoulder fatigue and discriminate different types of tasks. Combining the measurement of perceived fatigue through the Borg CR10 scale and muscle fatigue through the sEMG allows us to quantify the progression of shoulder fatigue while considering the characteristics of the participants. In parallel, the use of extrinsic feedback could be a complementary tool for the prevention and rehabilitation of WMSDs, especially in controlled environments.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La douleur à l'épaule est une atteinte musculosquelettique très prévalente. En effet, près de 70% de la population vivra un épisode de douleur à l'épaule au cours de leur vie. Malheureusement, dans la moitié des cas, la douleur aura persisté ou récidivé 12 mois après son apparition initiale, ce qui démontre sa tendance à chroniciser. Pour identifier la majorité des atteintes musculosquelettiques se traduisant par une douleur à l'épaule, le terme douleur à l'épaule reliée à la coiffe des rotateurs (DERCR) a été suggéré afin d'englober les multiples libellés diagnostiques rencontrés tels que la tendinopathie de la coiffe des rotateurs, le syndrome d'abutement et la douleur sous-acromiale pour ne nommer que ceux-ci. Malgré l'abondance d'interventions disponibles pour la prise en charge de cette condition, près de 30% des individus ne rapportent pas d'amélioration significative à la suite de leur prise en charge, et ce, quelle qu'elle soit. De multiples raisons pourraient expliquer cette absence de succès. Parmi celles-ci, le choix des exercices a été proposé puisqu'il n'existe pas de consensus sur le meilleur type d'exercice à privilégier. Il y a aussi peu d'études de bonne qualité comparant directement les exercices de renforcement et les exercices de contrôle moteur lesquels sont les deux catégories d'exercices les plus fréquemment utilisées avec la population présentant une douleur à l'épaule. Le premier objectif de cette thèse était de réaliser un essai clinique randomisé comparant trois façon différente de prendre en charge la DERCR: l'éducation, l'éducation combinée à des exercices de renforcement et l'éducation combinée à des exercices de contrôle moteur. À la suite de cette prise en charge de 12 semaines, les résultats ont démontré que les trois interventions ont mené à des améliorations statistiquement et cliniquement significatives au niveau de la douleur et de la fonction, mais que l'ajout d'exercices (renforcement ou contrôle moteur) à l'éducation n'a pas mené à des bénéfices additionnels. Ainsi, les cliniciens et les patients peuvent considérer l'éducation comme une intervention efficace pour la prise en charge de la douleur à l'épaule. Ils peuvent aussi considérer inclure des exercices bien qu'il ne soit pas encore clair à quelle catégorie de patients l'ajout d'exercices bénéficierait le plus. Un autre objectif de cette thèse était d'explorer le rôle que l'auto-efficacité face à la douleur et les attentes face à l'efficacité de l'intervention reçue peuvent avoir sur le pronostic de la douleur à l'épaule et si l'intervention reçue peut avoir un effet médiateur sur ces deux variables dans le temps. Pour ce faire, nous avons utilisé le Pain Self-Efficacy Questionnaire (PSEQ) pour objectiver l'auto-efficacité face à la douleur puisqu'il a été identifié comme le questionnaire le plus fréquemment utilisé par les cliniciens pour mesurer ce construit. Nous avons réalisé une revue systématique de ses qualités métrologiques afin de valider qu'il s'agissait bien d'un outil approprié. Notre revue systématique a dévoilé que le PSEQ présente une validité, une fidélité et une sensibilité au changement excellentes, mais que d'autres études de haute qualité sont nécessaires pour déterminer la sensibilité au changement de ce questionnaire dans des populations autres que celles présentant une lombalgie chronique. Puisqu'il n'y avait pas de version française, nous avons traduit, adapté et évalué les qualités métrologiques de la version canadienne française du PSEQ. Ce processus d'évaluation rigoureux a permis d'établir que la version canadienne française du PSEQ est fidèle, valide et sensible au changement et peut être utilisée pour évaluer l'auto-efficacité face à la douleur chez des francophones présentant une DERCR. Finalement, les analyses secondaires de données réalisées à la suite de l'essai clinique randomisé ont permis de mettre en lumière que l'auto-efficacité face à la douleur et les attentes des patients quant à l'efficacité de l'intervention se sont améliorés dans le temps. De plus, les personnes dont les symptômes s'étaient résolus à la suite de l'intervention de 12 semaines présentaient des niveaux plus élevés de ces deux variables. Les cliniciens devraient considérer objectiver l'auto-efficacité face à la douleur et les attentes des patients quant à l'efficacité de l'intervention chez les personnes atteintes de DERCR, car il s'agit d'importants indicateurs du pronostic. / Shoulder pain is a very prevalent musculoskeletal disorder. Nearly 70% of the population will experience an episode of shoulder pain over the course of their lifetime. Unfortunately, in half of the cases, the pain will have persisted or recurred 12 months after its initial onset, which highlights its tendency to become chronic. To identify most musculoskeletal conditions that result in shoulder pain, the label rotator cuff shoulder pain has been suggested to encompass the multiple diagnostic labels encountered such as rotator cuff tendinopathy, impingement, and subacromial pain just to name a few. Despite the abundance of interventions available for the management of this condition, nearly 30% of individuals do not report any significant improvement following their treatment. There are multiple reasons for this lack of success. Among them, the choice of exercises has been suggested since there is no consensus on the best type of exercise to use. There are also few good quality studies directly comparing strengthening exercises and motor control exercises, the two most used categories of exercise with the rotator cuff related shoulder pain population. The first objective of this thesis was to conduct a randomized clinical trial comparing three different ways (education, education combined with strengthening exercises, education combined with motor control exercises) to manage rotator cuff related shoulder pain. Following this 12-week intervention, results showed that all three interventions led to statistically and clinically significant improvements in pain and function, but that the addition of exercises (strengthening or motor control) to education did not lead to additional benefits. Clinicians and patients may consider education as an effective intervention for the management of shoulder pain. They may also consider including exercises, although it is not yet clear which category of patients would benefit most from the addition of exercises. Another goal of this thesis was to explore the role that pain self-efficacy and patients' expectations of intervention effectiveness may have on the prognosis of shoulder pain and whether the intervention received may mediate these two variables over time. To do this, we used the Pain Self-Efficacy Questionnaire (PSEQ) to assess pain self-efficacy since it has been identified as the most frequently used questionnaire by clinicians to measure this construct. We conducted a systematic review of its metrological qualities to validate whether it was an appropriate tool. Our systematic review revealed that the PSEQ has excellent validity, reliability, and responsiveness, but that further high-quality studies are needed to determine the responsiveness of this questionnaire in populations other than those with chronic low back pain. Since no French version was available, we translated, cross-culturally adapted, and subsequently evaluated the metrological qualities, including responsiveness, of the Canadian French version of the PSEQ. This rigorous evaluation process established that the Canadian French version of the PSEQ is valid, reliable, and responsive and can be used to assess pain self-efficacy in French-speaking patients with rotator cuff related shoulder pain. Finally, secondary analyses of data following the randomized clinical trial found that pain self-efficacy and patients' expectations of the effectiveness of the intervention improved over time and that those whose symptoms resolved following the 12-week intervention had higher levels of both variables. Clinicians should consider assessing pain self-efficacy and patient expectations of intervention effectiveness in people with rotator cuff related shoulder pain, as these are important prognostic indicators.

Les tendinopathies sont la première cause de maladie professionnelle en France. Elles sont devenues une préoccupation majeure de santé publique. Cependant, leurs mécanismes physiopathologiques restent encore mal définis. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux phases précoces de la tendinopathie engendrées par une sur-utilisation du tendon supra-épineux (tSE) de la coiffe de rotateurs de l'épaule chez le rat. Nous avons tenté de comprendre les mécanismes à l'origine de cette pathologie afin de pouvoir agir et la traiter en amont de l'apparition des symptômes.Nous montrons que le profil d'évolution moléculaire des collagènes, des protéoglycanes et des glycosaminoglycanes (GAGs) associé aux phases précoces de la sur-utilisation, témoigne d'un profond remaniement matriciel et d'une différenciation chondroïde des fibroblastes tendineux. Nous avons identifié les métalloprotéinases (MMPs) majeures et leurs inhibiteurs (TIMPs) susceptibles d'être impliqués dans ce remaniement. Nos résultats suggèrent que le mécanisme lésionnel initial et les changements matriciels observés sont dus à un processus induit par des médiateurs locaux libérés par les ténocytes et non à une réaction inflammatoire. Enfin, nous avons cherché à établir une corrélation entre les changements moléculaires observés et le degré de sévérité d'une tendinopathie diagnostiquée chez l'Homme. Nous avons montré, sur des échantillons de tendon patellaire humain une relation entre la quantité des GAGs et le score (VISA score) reflétant le degré pathologique du tendon.Cette étude nous a donc permis d'améliorer nos connaissances des phases précoces du processus d'altération du tSE. Cependant, d'importants efforts restent néanmoins à accomplir dans la caractérisation de la pathogenèse précoce notamment pour préciser le contexte biomécanique qui la génère.

La paralysie obstétricale du plexus brachial (POPB) est une paralysie du membre supérieur qui survient à la naissance et peut entraîner une déformation de l'articulation et un fonctionnement anormal de l'épaule. Bien que le traitement de la POPB tente de restaurer la fonction de l'épaule, la pathomécanique sous-jacente n'est pas encore clairement comprise. Les modèles computationnels sont efficaces pour fournir de telles informations, mais il n'existe aucun modèle d'articulation de l'épaule pédiatrique pour comprendre la POPB. Ainsi, ce travail de recherche a pour but de construire un framework combinant les avancées dans les domaines de la modélisation statistique de forme (MSF) et de la modélisation musculo-squelettique multi-corps (MCM). Due à l’insuffisance des données dans la cohorte pédiatrique, ce cadre a été mis en place pour l'articulation de l'épaule adulte. Pour cela, la précision de la MSF a été illustrée en prédisant 1) la forme de l'omoplate pré-morbide, et 2) les régions d'insertion musculaire sur l'omoplate et l'humérus. Cette méthode a ensuite été intégrée aux modèles MCM pour l'épaule adulte pour souligner l’importance des modèles spécifique-patient pour l’usage clinique. Pour le second objectif de cette thèse, j'ai développé un modèle MCM pédiatrique du complexe articulaire de l'épaule en utilisant le logiciel OpenSim. Grâce aux approches de cinématique et dynamique inverse, le modèle a permis de déterminer les différences de dynamique articulaires entre le côté sain et le côté pathologique. Les travaux futurs seront axés sur l’extension du travail réalisé pour la population pédiatrique afin de comprendre la pathomécanique de POPB. / Obstetrician Brachial Plexus Palsy (OBPP) is a common birth injury in children leading to shoulder joint deformity and abnormal function. While the management of OBPP disorder focuses on restoring the shoulder joint function, the underlying pathomechanics is not clearly understood yet. Computational models are effective to provide such insights, however, there is no pediatric shoulder joint model to understand the OBPP disorder. Thus, the global aim of this research work was to build a computational framework combining the advances in statistical shape modeling (SSM) and multi-body musculoskeletal modeling (MSKM) domains. Due to a lack of sufficient data in the pediatric cohort, I first developed the framework for adult shoulder joint. For this, I illustrated the accuracy of SSM in predicting 1) missing part of the scapula, and 2) muscle insertion regions on scapula and humerus bones. This method was then integrated with adult shoulder MSKMs to show the differences between generic and subject specific constructs. For the second aim of this thesis, I developed a pediatric MSKM of the shoulder joint complex using OpenSim software. Pediatric MSKM represented scapulothoracic, sternoclavicular, acromioclavicular, and glenohumeral joints with 13 degrees of freedom, and actuated by 52 musculotendon actuators representing 14 shoulder muscles. Using inverse kinematics and inverse dynamics approaches, the model was used to determine the differences in joint kinematics, and joint dynamics between healthy and unhealthy side of a single OBPP subject. Future work is focused on completing the framework on pediatric population and understanding the pathomechanics of OBPP.

Thèse de doctorat à mi-chemin entre la recherche fondamentale et appliquée. Les champs disciplinaires sont principalement la biomécanique, l'ergonomie physique ou encore l'anatomie. Réalisé en cotutelle avec le professeur Paul Allard et Mickael Begon. / An occupation that requires handling loads combined with large elevation of the arms is associated with the occurrence of shoulders musculoskeletal disorder. The analysis of these joint movements is essential because it helps to quantify the stress applied to the musculoskeletal structures. This thesis provides an innovative model which allows the estimation of the shoulder complex kinematics and used it to analyze the joints kinematics during lifting tasks. It is organized into three sub-objectives. The first aim is the development and validation of a kinematic model the most representative as possible of the shoulder complex anatomy while correcting soft tissue artifacts through the use of global optimization. This model included a scapulothoracic closed loop, which constrains a scapular dot contact to be coincident with thoracic gliding plane modeled by a subject-specific ellipsoid. In the validation process, the reference model used the gold standard for direct measurements of bone movements. In dynamic movements, the closed loop model developed generates barely more kinematic errors that errors obtained for the study of standard movements by existing models. The second aim is to detect and quantify the shoulder articular movements influenced by the combined effects of two risk factors: task height and load weight. The results indicate that many peaks of joint angles are influenced by the interaction of height and weight. According to the different initial and deposits heights when the weight increases, the kinematics changes are substantial, in number and magnitude. The kinematic strategies of participants are more consistent when the weight of load increase for initial height lift at hips level compared to shoulders level, and for a deposit at eye level compared to shoulders. The third aim is to investigate the magnitude and temporality of the maximum peak vertical acceleration of the box. The significant joints movements are characterized with a principal component analysis of joint angle values collected at this instant. In particular, this study highlights that elbow flexion and thoraco-humeral elevation are two correlated invariant joint movements to all lifting tasks whatever the initial and deposit height, and weight of the load. The realism of the developed shoulder model and kinematics analyzes open perspectives in occupational biomechanics and contribute to risk prevention efforts in health and safety. / Une activité professionnelle qui exige de manipuler des charges combinée à de grandes élévations des bras augmente les chances de développer un trouble musculo-squelettique aux épaules. L’analyse de ces mouvements articulaires est essentielle car elle contribue à quantifier les contraintes appliquées aux structures musculo-squelettiques. Cette thèse propose un modèle innovant qui permet l’estimation de la cinématique du complexe de l’épaule, et l’utilise ensuite afin d’analyser la cinématique de levers de charge. Elle s’organise en trois sous-objectifs. Le premier concerne le développement et la validation d’un modèle cinématique le plus représentatif possible de l’anatomie du complexe de l’épaule tout en corrigeant les artéfacts des tissus mous par une optimisation multi-segmentaire. Ce modèle avec une fermeture de boucle scapulo-thoracique, impose à un point de contact scapulaire d’être coïncident au plan de glissement thoracique modélisé par un ellipsoïde mis à l’échelle pour chaque sujet. Le modèle qui a été utilisé comme référence lors des comparaisons du processus de validation bénéficie du « gold standard » de mesures directes des mouvements osseux. Le modèle développé en boucle fermée génère à peine plus d’erreurs cinématiques lors de mouvements dynamiques que les erreurs obtenues par les modèles existants pour l’étude de mouvements standards. Le second identifie et quantifie les mouvements articulaires de l’épaule influencés par la combinaison des effets de deux facteurs de risques : les hauteurs importantes d’agencement de la tâche (hauteurs de saisie et de dépôt) et les masses de charges (6 kg, 12 kg et 18 kg). Les résultats indiquent qu’il existe de nombreux pics d’angles articulaires qui sont influencés par l’interaction des deux effets. Lorsque la masse augmente, les modifications cinématiques sont plus importantes, en nombre et en amplitude, selon les différentes hauteurs de saisies et de dépôts de la charge. Les participants varient peu leur mode opératoire pour une saisie à hauteur des hanches en comparaison des épaules, et pour un dépôt à hauteur des yeux en comparaison aux épaules avec une charge plus lourde. Un troisième s’intéresse au pic maximal d’accélération verticale de la charge dans son intensité et sa temporalité. Basée sur une analyse en composante principale des valeurs d’angles articulaires à cet instant, elle permet de caractériser les mouvements articulaires significatifs. Cette étude met notamment en évidence que la flexion du coude et l’élévation thoraco-humérale sont deux mouvements articulaires corrélés invariants à toutes les tâches de lever en hauteur quelles que soient la hauteur de dépôt et la masse de la charge. Le souci de réalisme du modèle développé et les analyses cinématiques menées ouvrent des perspectives en biomécanique occupationnelle et participent à l’effort de prévention des risques en santé et sécurité.