Plusieurs champs de recherche ont été combinés - mettant en évidence l'utilité de l'analyse cinématique, non seulement afin d'évaluer le comportement moteur, mais aussi afin de contribuer à la compréhension de la récupération motrice post-AVC. Au travers d'analyses cinématiques, les mouvements du membre supérieur hémiplégique ont été décomposés dans le temps et l'espace, afin d'en extraire l'échelle et les composantes structurelles. Cette décomposition systématique, d'abord connue pour son bien-fondé clinique, nous a permis d'identifier les marqueurs les plus pertinents du contrôle du membre supérieur parétique : i.e., la fluidité, la rectitude et la vitesse. Subséquemment, il a été démontré que i) les changements cinématiques se stabilisent au cours de la phase de rééducation, indiquant potentiellement la nécessité de modifier la stratégie thérapeutique; ii) les patient post-AVC sont capables de percevoir la fluidité du mouvement en réalité virtuelle, cette perception étant meilleure lorsque le feedback visuel ne concerne que le point du travail du membre; iii) l'espace de travail post-AVC n'est pas isotrope pour un patient hémiplégique; iv) chez les patients post-AVC, le niveau de ‘bruit neuromoteur' est augmenté; et v) la cinématique reflète la conséquence des stratégies d'adaptation à l'augmentation du bruit, ces stratégies étant basées sur un compromis entre des modes de contrôle d'erreur en feedforward et en feedback des actions motrices. Ainsi, il peut être conclut que la décomposition du mouvement dans le temps et l'espace est un moyen simple et efficace d'appréhender contrôle moteur chez l'Homme en situation normale et âpres AVC. L'enjeu est maintenant d'implémenter ces méthodes d'analyse cinématique dans les protocoles de rééducation post-AVC quotidienne afin de développer de larges bases de données permettant, à l'aide de méthodes de modélisation, de définir des profils de récupération et ainsi personnaliser de façon optimale la rééducation à chaque patient particulier. / Multiple research fields were combined – highlighting the value of kinematic analysis, not only to evaluate motor behaviour, but also to contribute to the understanding of motor recovery post-stroke. By means of kinematics, hemiplegic upper-limb movements were unfolded in time and space, to extract the scaling and structural components of the movement. This systematic decomposition, first proven to have clinical relevance, allowed us to identify the most pertinent markers of paretic upper-limb control: i.e. smoothness, directness and velocity. Subsequently it was shown that i) change in kinematics levels off over rehabilitation, possibly indicating that treatment may profit from change; ii) people post-stroke are able to perceive movement fluency in virtual realities, whereby simple end-point displays facilitate perception; iii) the workspace post-stroke is heterogeneous; iv) stroke patients have increased levels of neuromotor noise; and v) kinematics reflect the outcome of adaptation strategies to the increased noise in relation to the automaticity of error-corrections on the trade-off between feedforward and feedback based motor control. It may thus be concluded that unfolding the movement in space and time, is a simple and powerful way to define human motor control. The challenge is to implement kinematic analysis in daily post-stroke practice to develop a large database enabling the definition of recovery profiles contributing to provide each individual patient with the right therapy at the right time.

La paralysie obstétricale du plexus brachial (POPB) est une parésie d’un ou des membres supérieurs causée le plus souvent par un étirement excessif des racines nerveuses à la naissance. Les enfants sans récupération complète garderont des séquelles à vie, comprenant une diminution de force et des mouvements, des déformations osseuses, impactant leurs activités quotidiennes. L'atteinte de l’épaule est la principale cause de morbidité. Les muscles gléno-huméraux sont au coeur de la pathologie de l’épaule. L’IRM permet l’évaluation de l’atteinte des muscles de l’épaule. Les volumes musculaires, intéressants du fait de leur corrélation avec la force, peuvent être obtenus par différentes techniques de segmentation dont les propriétés métrologiques sont inégales. Chez l’enfant avec POPB, l’utilisation d’une technique de segmentation sur un grand nombre de coupes a montré une atrophie variable des muscles glénohuméraux menant à des déséquilibres musculaires dans les trois plans de l’espace. Des corrélations entre les volumes musculaires et la force, significatives mais plus faibles que chez les enfants à développement typique étaient retrouvées. Du fait de l’atteinte osseuse et musculaire, la mobilité de l’articulation gléno-humérale est limitée. Dans une étude utilisant l’analyse quantifiée du mouvement, cette limitation, majeure en rotation externe d’épaule ainsi que des compensations au niveau de l’ensemble du membre supérieur ont été objectivées. La performance du mouvement était bonne. A partir des résultats obtenus différents objectifs et cibles thérapeutiques sont discutés. La lutte contre le déséquilibre musculaire rotateurs internes-externes apparaît comme une priorité. / Obstetric Brachial Plexus Palsy (OBPP) is the paralysis of one or both upper limbs. It is most often caused by excessive traction on cervical nerve roots during a difficult birth. The children without incomplete recovery will have long-term impairment, including loss of active and passive mobility, loss of strength, bony deformities, activity limitation and participation restriction. The loss of shoulder function is the main cause of morbidity in this population.Glenohumeral muscles involvement is a key element of the pathology of the shoulder. MRI allows evaluation of the shoulder muscle involvement. Muscle volumes in particular, well correlated with muscle strength, can be modified by different segmentation techniques whose metrological properties are unequal.In children with OBPP, the use of a segmentation technique on a large number of slices has shown a variable atrophy of the gleno-humeral muscles leading to three-dimensional muscular imbalances.Correlations between muscle volumes and strength were significant but lower than in children with typical development.Because of the bone deformity and muscle involvement, the mobility of the glenohumeral joint is limited. In a study using 3D motion analysis of the movement, this limitation, which is large in external shoulder rotation, as well as compensations on the whole upper limb, were shown. The performance of the movement was good.From these results, different objectives and therapeutic targets are discussed. Internal-external rotator muscular imbalance correction appears as a priority.

La restauration fonctionnelle du membre supérieur chez l'hémiplégique séquellaire reste toujours l'objectif primordial recherché durant le processus de réhabilitation. De nos jours, les techniques émergentes de rééducation montrent de plus en plus d'efficacité et de réalisme, si elles sont accompagnées par les techniques conventionnelles et classiques. De plus, quelques idées anciennes ont évoluées vers l'utilisation du renforcement musculaire du membre atteint afin d'améliorer sa fonction motrice. En effet, le renforcement musculaire isocinétique constitue une technique potentiellement intéressante de rééducation pour des hémiplégiques. Dans le cadre de notre travail doctoral, nous avons utilisé le concept isocinétique pour réhabiliter les déficits moteurs et diagnostiquer les déficits de coordination du membre supérieur hémiplégique. En premier lieu, nous avons essayé de montrer le rôle de l'isocinétisme pour optimiser la prise en charge du membre supérieur chez l'hémiplégique. Nous avons d'abord présenté une revue de littérature sur le renforcement musculaire isocinétique après hémiplégie suite à une lésion cérébrale. Ensuite, nous avons évalué la faisabilité d'un programme basé sur ce type de renforcement, pour le coude et le poignet chez des hémiparétiques. Ainsi, l'utilité et l'efficacité de ce type de réentraînement isocinétique ont pu être mises en évidence. En second lieu, nous avons utilisé l'isocinétisme pour comprendre l'implication du rôle des afférences dans le déficit de coordination bimanuelle après accident vasculaire cérébral causant une hémiplégie. Dans l'ensemble, ces différents résultats autorisent à recommander l'outil isocinétique pour quantifier les déficits moteur et de coordination du membre supérieur chez l'hémiplégique, en vue d'une meilleure élaboration et mise en place de protocoles de rééducation isocinétique. / Functional restoration of the upper limb in sequelae hemiplegic remains the primary objective during the rehabilitation process. Nowadays, emerging rehabilitation techniques show more efficiency and realism, if they are accompanied by conventional and standard techniques. In addition, some old ideas have evolved to use the affected limb muscle strengthening to improve motor function. Indeed, the isokinetic muscle strengthening is a potentially interesting technique for rehabilitation of hemiplegic patients. As part of our doctoral work, we used the isokinetic concept to rehabilitate motor deficits and diagnose coordination deficits for hemiplegic upper limb. First, we tried to show the role of isokinetic to optimize the management of upper limb in hemiplegic patients. We firstly presented a review of literature on isokinetic muscle strengthening after hemiplegia following a brain injury. Then, we evaluated the feasibility of a training program based on this type of reinforcement for the elbow and wrist in the hemiparetic patients. Thus, the usefulness and effectiveness of this type of isokinetic exercise training have been highlighted. Second, we used the isokinetic to understand the contribution of afference-based processes to the impairment of bimanual coordination after stroke causing hemiplegia. On the whole, these results allow recommending the isokinetic tool to quantify motor and coordination deficits of upper limb in hemiplegic patients, for better development and implementation of isokinetic rehabilitation protocols.

Background and Purpose: Tai Chi (TC) has been reported as beneficial for improving balance post stroke, yet its use for upper limb (UL) rehabilitation remains unknown. The purpose of this study was to evaluate the feasibility and efficacy of TC on UL rehabilitation post stroke. Methods: Twelve chronic stroke survivors with a persistent paresis underwent 60-minute adapted TC sessions twice a week for eight weeks and a 4-week follow-up evaluation. A 10-minute TC home program was recommended for the days without sessions. TC level of performance, adapted movements used, attendance to the sessions and duration of self-practice at home were recorded. Shoulder pain (Visual Analogue Scale (VAS)), motor function of the paretic arm ((Fugl-Meyer Assessment upper-limb section (FMA-UL), Wolf Motor Function Test (WMFT)) and paretic arm use in daily life (Motor Activity Log (MAL)) were measured at baseline, post-treatment and follow-up. A feedback questionnaire was used to evaluate participants’ perception of the use of TC at follow-up. Results: Eleven participants completed the 8-week study. A clinical reasoning algorithm underlying the adaptation of TC was developed based on different functional levels of the participants. Participants with varying profiles including severely impaired UL, poor balance, shoulder pain, and severe spasticity were not only capable of practicing the adapted TC but attended all 16 sessions and practiced TC at home more than recommended (a total of 16.51±9.21 hours). The self-practice amount for subgroups with lower UL function, shoulder pain or moderate-to-severe spasticity, was similar to subgroups with higher functional UL, no shoulder pain, and minimal-to-no spasticity. Participants demonstrated significant improvement over time in the FMA-UL (p=.009), WMFT functional scale (p=.003), WMFT performance time (p=.048) and MAL Amount of Use scale (p=.02). Shoulder pain of four participants decreased following TC (VAS 5.5±3, 3±2.8, 2.5±2.5 for the pre, post and follow-up period respectively). Moreover, participants confirmed the usefulness and ease of practicing the adapted TC. Conclusion: Adapted TC is feasible, acceptable and effective for UL rehabilitation post stroke. Low UL function, insufficient balance, spasticity, and shoulder pain do not seem to hinder practicing TC. Further large-scale randomized trials evaluating TC for UL rehabilitation are warranted. / Contexte et objectifs: Le Tai Chi (TC) a été rapporté comme bénéfique pour améliorer l'équilibre suite à un accident vasculaire cérébral (AVC), mais son utilisation pour la réadaptation du membre supérieur reste inconnue. Le but de cette étude était d’évaluer la faisabilité et l'efficacité du TC pour la réadaptation du membre supérieur post-AVC. Méthode: Douze personnes ayant un AVC en phase chronique avec une parésie persistante ont participé à des sessions de 60 minutes de TC adaptées deux fois par semaine pendant 8 semaines et au suivi à 12 semaines. Un programme à domicile de 10 minutes de TC a été recommandé pour les jours sans session. Le niveau de performance du TC, les mouvements adaptés utilisés, la participation aux sessions et la durée de pratique à domicile ont été documentés. La douleur à l’épaule (Visual Analogue Scale (VAS)), la fonction motrice du bras parétique ((Fugl-Meyer Assessment upper-limb section (FMA-UL), Wolf Motor Function Test (WMFT)) et l'utilisation du bras parétique dans la vie quotidienne (Motor Activity Log (MAL)) ont été mesurées au départ, après le traitement et au suivi (4 semaines post-traitement). Un questionnaire de rétroaction a été utilisé pour évaluer la perception des participants sur l'utilisation du TC lors du suivi. Résultats: Onze participants ont terminé l'étude de 8 semaines. Un algorithme de raisonnement clinique qui sous-tend l’adaptation du TC a été développé sur la base des niveaux fonctionnels des participants. Les participants ayant des profils différents, y compris le membre supérieur sévèrement atteint, l'équilibre atteint, de la douleur à l'épaule et de la spasticité sévère étaient non seulement capables de pratiquer le TC adapté, mais ont participé à l'ensemble des 16 sessions et pratiquaient le TC à la maison plus que recommandé (un total de 16.51 ± 9.21 heures). La quantité de pratique à domicile des sous-groupes avec la fonction inférieure du membre supérieur, de la douleur à l'épaule ou de la spasticité modérée-à-sévère, était similaire aux sous-groupes avec une fonction supérieure du membre supérieur, sans douleur à l'épaule et une spasticité minimale ou non-présente. Les participants ont montré une amélioration significative au fil du temps selon le FMA -UL (p=.009), l’échelle fonctionnelle du WMFT (p=.003), le temps de performance du WMFT (p=.048) et l’échelle du montant de l’utilisation du MAL (p=.02). La douleur à l'épaule des quatre participants a diminué suite au TC (VAS 5.5±3, 3±2.8, 2.5±2.5 pour la période de pré-traitement, post-traitement et suivi). En outre, les participants ont confirmé l'utilité et la facilité de la pratique du TC adapté. Conclusion: Le TC adapté est faisable, acceptable et efficace pour la réadaptation du membre supérieur après un AVC. Une fonction diminuée au membre supérieur, l’équilibre insuffisant, la spasticité et la douleur à l'épaule ne semblent pas empêcher la pratique du TC. Plus d’essais randomisés à grande échelle sont nécessaire pour évaluer l’effet du TC sur la réadaptation du membre supérieur.

Les enfants atteints de paralysie cérébrale unilatérale spastique ont un membre supérieur dont les mouvements sont dégradés. Un des symptômes en cause est la co-activation spastique, une activation excessive de certains muscles qui s’opposent au mouvement. En clinique, il n’existe pas d’outil pour distinguer quels muscles ont une activation pathologique. Les signaux électromyographiques, mesurés de façon non invasive, peuvent discriminer des activations musculaires pathologiques. Cependant, ils sont rarement mesurés au membre supérieur des enfants atteints de paralysie cérébrale, en raison d’obstacles méthodologiques et statistiques. Cette thèse aborde ces obstacles. Les signaux électromyographiques de muscles du membre supérieur ont été mesurés chez 63 enfants avec et sans paralysie cérébrale unilatérale spastique, dans le cadre de 5 études de recherche. Les 2 premières études ont consisté à détecter et caractériser les anomalies de commande musculaire chez les enfants avec une paralysie cérébrale, afin de cibler les paramètres électromyographiques pertinents. La 3ème étude a validé la mesure électromyographique au membre supérieur, en évaluant sa variabilité. Les 4ème et 5ème études ont appliqué la méthodologie développée à des problématiques cliniques : distinguer, pour chaque enfant, les muscles responsables des limitations de mouvements actifs ; évaluer les modifications d’activation musculaire à la suite de thérapies. Le développement méthodologique lié à ces études a permis d’évaluer la fiabilité de l’analyse électromyographique du membre supérieur, et a montré son fort potentiel pour le « diagnostic fonctionnel » des enfants atteints de paralysie cérébrale. / Children with unilateral spastic cerebral palsy have restricted movement of one upper limb.One of the symptoms responsible for this limitation is spastic co-activation, which is an excessive activation from specific muscles opposing the movement. In clinical routine, no tool can detect which muscles have a pathological activation.Electromyographic signals, measured non-invasively, can discriminate pathological muscle activations.However, they are rarely measured at the upper limb of children with cerebral palsy, due to methodological and statistical difficulties. This thesis addresses these difficulties. Electromyographic signals of upper limb muscles were measured in 63 children with and without unilateral spastic cerebral palsy, as part of 5 research studies.The first two studies consisted in detecting and characterizing abnormal muscle activations in children with cerebral palsy, in order to target relevant electromyographic parameters. The third study validated the measure of upper limb electromyography, and evaluated its variability.Fourth and fifth studies applied the developed methodology to clinical problems: the distinction, for each child, of the muscles responsible for active movement restrictions; the evaluation of muscle activation modifications following a therapy.Methodological development associated with these studies assessed the reliability of upper limb electromyography, and showed its strong potential for the “functional diagnosis” of children with cerebral palsy.

Après un accident vasculaire cérébral (AVC), l’utilisation de stratégies compensatoires dans les activités de la vie quotidienne peut freiner la récupération motrice du membre supérieur parétique. En effet, lors d’une tâche d’atteinte, les individus post-AVC présentant un déficit sévère limitant les mouvements épaule-coude, doivent utiliser la flexion du tronc afin de réaliser une tâche d’atteinte. Dans ce cas, il s’agit d’une compensation obligatoire-adaptative. D’autre part, certains individus post-AVC ayant suffisamment récupéré la motricité épaule-coude, continuent de solliciter une flexion du tronc, et cette compensation non-obligatoire du tronc est dite maladaptative car elle reflète la non-utilisation épaule–coude (proximal arm non-use - PANU) ayant pour effet d’entraver la récupération du bras parétique.Dans la première étude, 45 sujets post-AVC et 45 sujets contrôles sains appariés en âge ont effectué une tâche d’atteinte, le tronc libre (utilisation spontanée du bras) et le tronc auto-fixé (utilisation maximale du bras). L’analyse a montré que les scores PANU des sujets post-AVC étaient compris entre 1,9% et 40,7% avec une médiane à 11,7%. La mesure du score PANU est reproductible, valide et représente la réserve motrice épaule-coude. Le seuil significatif du PANU a été fixé à 6,5% (limite supérieure chez les sujets sains). Enfin, le score PANU est complémentaire aux tests usuels de déficience et de fonction du membre supérieur (Box and Block test, Fugl-Meyer)La deuxième étude a montré la possibilité d’utiliser un système Kinect dans l’obtention du score PANU. Des mesures ont été effectuées simultanément avec les deux systèmes (Kinect et Zebris-CMS20s) chez 19 sujets post-AVC. Cette étude a montré que le score PANU mesuré avec la Kinect pourrait être utilisé comme un outil de diagnostic qui permettrait de proposer aux sujets post-AVC une rééducation spécifique d’utilisation forcée du bras par tronc bloqué ou bien par feedback.La troisième étude est une revue de la littérature sur les technologies innovantes appliquées à la rééducation sensorimotrice post-AVC suggérant que le score PANU puisse être intégré dans un traitement rééducatif par réalité virtuelle.En conclusion, ces travaux démontrent que quantifier objectivement la non-utilisation épaule-coude (score PANU) lors d’une tâche d’atteinte est possible et reproductible. Les scores PANU peuvent être déterminés également par un système très accessible (Kinect) ce qui permettrait d’intégrer le score PANU dans un jeu de rééducation par réalité virtuelle. / The use of compensatory strategies to perform activities of daily living after a stroke can reduce the upper limb recovery. In fact, post-stroke individuals with severe upper limb impairment that limits shoulder-elbow motion, have to use trunk compensation to achieve a reaching task within arms’ length, which is a form of mandatory/adaptive compensation strategy. Whereas, post-stroke individuals having adequately recovered shoulder-elbow motion, continue to use the trunk when they could use the proximal arm to achieve the reach; and this non-mandatory trunk compensation is considered maladaptive because it reflects proximal arm non-use or PANU, which is detrimental to true recovery of the paretic arm.In the first study, 45 post-stroke individuals and 45 age matched healthy controls performed a seated reaching task within arm’s length with the trunk free to move (spontaneous use) and trunk restrained (maximal use) to measure their PANU score. The analysis showed that PANU scores for the post-stroke individuals ranged between 1,9% and 40,7% with a median of 11,7%, and these PANU scores were a reliable and reproducible measure of the functional reserve of the upper limb. The PANU score threshold for clinical significance was set as 6.5% (upper limit in healthy subjects). The PANU score seems pertinent as a complement to usual clinical assessments of upper limb function and impairment (Box and Block test, Fugl-Meyer).The second study explored the applicability of the Kinect system to measure PANU scores in 19 post stroke individuals in comparison to the standard Zebris-CMS20s method. The analysis showed that the PANU score measured by the Kinect was valid and reliable, and therefore should be used as a tool to classify patients in order to propose specific upper limb rehabilitation with arm-forced use by trunk restraint or feedback.Study three was a review of innovative technologies applied to sensorimotor rehabilitation after a stroke suggesting that PANU scores could be implemented in virtual reality rehabilitation and be used as a tool to determine the efficacy of the specialised treatment.In conclusion, this thesis showed that i) objectively quantifying the proximal arm non-use (PANU score) during a reaching task using a 3D motion capture system is feasible and reliable, and ii) PANU scores are accurately determined also using a more widely available and less expensive Kinect-based motion sensor with the future aim of PANU being integrated in a Kinect-based upper limb virtual reality rehabilitation.

Les progrès de la mécatronique ont permis d’améliorer les prothèses du membre supérieur en augmentant le catalogue des mouvements prothétiques. Cependant, un fossé se creuse entre les capacités technologiques de la prothèse et leur méthode de contrôle. La commande myoélectrique, qui est la méthode la plus répandue, reste complexe, notamment pour les personnes amputées au niveau trans-huméral qui peuvent avoir un coude actif en plus de la main et du poignet motorisés. Une approche intéressante consiste à utiliser la mobilité du membre résiduel, présente chez la plupart des amputés trans-huméraux, pour contrôler des articulations prothétiques distales comme le coude. Les mouvements du coude sont couplés aux mouvements du membre résiduel selon un modèle de coordination épaule/coude saine. Cette thèse étudie une stratégie de commande d’un coude prothétique utilisant les mouvements du membre résiduel, mesuré par des centrales inertielles, et nos connaissances du contrôle moteur humain. Pour cela, un modèle de la coordination épaule/coude a été construit à partir d’enregistrements de gestes sains de préhension. Ce modèle, implémenté sur un prototype de prothèse, a été testé par 10 individus sains équipés du prototype afin de valider le concept, puis par 6 personnes amputées. Ces dernières ont aussi réalisé la tâche avec une commande myoélectrique conventionnelle afin de comparer les résultats. La commande couplant automatiquement les mouvements de l’épaule et du coude s’est montrée satisfaisante en termes de facilité d’utilisation et de réduction des stratégies de compensation. / Progress in mechatronics has enabled the improvement of upper limb prosthetics increasing the grasps catalog. However, a gap has been growing between the prosthesis technological possibilities and the methods to control it. Indeed, common myoelectric control strategy remains complex, especially for transhumeral amputees who can have an active elbow in addition to a prosthetic wrist and hand. Since most transhumeral amputees have a mobile residual limb, an interesting approach aims at utilizing this mobility to control intermediate prosthetic joints, like the elbow, based on the shoulder/elbow coordination observed in healthy movements. This thesis investigates the possibility of controlling an active prosthetic elbow using the residual limb motion, measured with inertial measurement units, and knowledge of the human motor control. A primary focus has been targeting the reaching movement for which a model has been built using regression tools and kinematic data from several healthy individuals. The model, implemented on a prosthesis prototype, has been tested with 10 healthy participants wearing the prototype to validate the concept, and with 6 amputated individuals. These participants also performed the task with a conventional myoelectric control strategy for comparison purpose. The results show that the inter-joint coordination-based control strategy is satisfying in terms of intuitiveness and reduction of the compensatory strategies.

Alors que de nombreux exosquelettes destinés à la rééducation neuromotrice ont été développés ces dernières années, ces dispositifs n'ont pas encore permis de vrai progrès dans la prise en charge des patients cérébrolésés. Une des clés pour améliorer les faibles résultats thérapeutiques obtenus serait de constamment adapter la thérapie robotisée en fonction de l'évolution du patient et de sa récupération, en adaptant l'assistance fournie par le robot pour maximiser l'engagement du patient. L'objectif de cette thèse est donc de comprendre les processus d'adaptations réciproques dans un contexte d'interaction physique Homme-Exosquelette. Dans un premier temps nous avons donc développé un nouveau type de contrôleur adaptatif qui assiste le sujet "au besoin", en modulant l'assistance fournie; et évalué différent signaux pour piloter cette adaptation afin de suivre au mieux la récupération du patient. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l'adaptation de sujets sains à l'application de champs de forces distribués par un exosquelette sur leur bras durant la réalisation de mouvements dans l'espace. En effet, lors d'une interaction physique homme-robot, le sujet adapte aussi son comportement aux contraintes exercées par le robot. D'importantes différences inter-individuelles ont été observées, avec une adaptation à la contrainte imposée chez seulement 21% des sujets, mais avec des effets à-posteriori persistants mesurés chez 85% d'entre eux; ainsi qu'une généralisation dans l'espace de ces effets et un transfert à des contextes différents (hors du robot). Ces premiers résultats devraient permettre à terme d'améliorer la rééducation neuromotrice robotisée. / While many robotic exoskeletons have been developed for stroke rehabilitation in recent years, there were not yet improvements to the traditional therapy. A key to unleash the potentiality of robotics is to adapt the assistance provided by the robot in order to maximize the subject engagement and effort, by having the robotic therapy evolving with the patient recovery. For this reason, we aim at better understanding the process of reciprocal adaptation in a context of physical Human-Robot Interaction (pHRI). We first developed a new adaptive controller, which assists the subject "as-needed", by regulating its interaction to maximize the human involvement. We further compared different signals driving this adaptation, to better following the functional recovery level of the patients. While the control is performed by the robot, the subject is also adapting his movements, and this adaptation has not yet been studied when dealing with 3D movements and exoskeletons. Therefore, we exposed human motions to distributed force fields, generated by the exoskeleton at the joint level, to produce specific inter-joint coordination and to analyse the effects of this exposition. With healthy participants, we observed important inter-individual difference, with adaptation to the fields in 21% of the participants, but post-effects and persisting retention of these in time in 85% of the subjects, together with spatial generalization, and, preliminarily, transfer of the effects outside of the exoskeleton context. This work towards understanding pHRI could provide insights on innovative ways to develop new controllers for improving stroke motor recovery with exoskeletons.

La récupération optimale des amplitudes articulaires (AAs) et de la force musculaire est un objectif crucial de la réadaptation fonctionnelle intensive (RFI) à la suite d’une lésion médullaire (LM). Le but de la présente étude était de documenter les changements d’AAs des membres supérieurs durant la RFI chez des individus (n = 197) ayant subi une LM et d’établir le lien avec l’autonomie fonctionnelle. Les données (AA, force musculaire, spasticité, déficiences secondaires, autonomie fonctionnelle) ont été collectées à l’admission et au congé de la RFI. Des analyses descriptives, des tests d’association entre les changements d’AAs et des variables indépendantes (douleur, spasticité, déficiences secondaires, force) et des analyses multivariées ont été utilisées. Les individus ayant une paraplégie présentent peu de déficit d’AAs à l’épaule comparés à ceux ayant une tétraplégie. Parmi ces derniers, une majorité présente des AAs sous les valeurs de normalité en fin de RFI. Le groupe D, établi selon l’évaluation de l’American Spinal Injury Association (ASIA D) présente des pertes d’AAs plus importante qu’attendue. La douleur au niveau articulaire est un facteur influençant les changements d’AAs, particulièrement dans ce groupe. La force musculaire chez les personnes ayant une tétraplégie sévère (ASIA ABC) est plus faible que celle du groupe ayant une lésion moins sévère (ASIA D). Généralement, le gain de force corrèle avec le gain d’AA. La force musculaire, les AAs et le nombre de déficiences secondaires sont les principaux éléments influençant l’autonomie fonctionnelle. En conclusion, la perte d’AA est plus importante à l’articulation de l’épaule et, pour plusieurs individus, malgré un gain significatif, les AAs n’atteignent pas les valeurs de référence au congé de la RFI. La force musculaire et certaines déficiences secondaires sont des éléments à considérer pour expliquer les pertes d’AAs et d’autonomie fonctionnelle. Les études futures devront clarifier certains aspects dont l’atteinte de la rotation médiale qui semble montrer un patron différent de récupération en comparaison des autres mouvements de l’épaule. De plus, les études devront montrer si ces changements et résultats sont maintenus après le congé de la RFI. / Optimal recovery of range of motion (ROM) and strength are critical objectives of intensive rehabilitation following spinal cord injury (SCI). The aim of this study was to characterize the evolution of ROM and strength at the upper limb and analyze their relationship with functional independence during intensive rehabilitation. Data ROM, strength, spasticity, secondary impairments, functional independence) from 197 participants with SCI were collected at admission and discharge from intensive rehabilitation and were analyzed with descriptive statistics and multivariate analyses (regressions, ANOVA). Specific association analyses were used to determine the level of association between ROM, strength and independent variables such as pain, spasticity and secondary impairments. Lesser deficit in ROM was observed in participants with paraplegia compared to those with tetraplegia. The deficit in individuals with tetraplegia was larger to an extent that most of them did not reach normality in ROM at shoulder joint. Surprisingly, individuals with less severe injury according to the American Spinal Injury Association classification (ASIA D) showed larger deficit of ROM than expected. Joint pain was related to reduce ROM, particularly in participants with ASIA D lesion. Values of muscle strength in individuals with more severe tetraplegia (ASIA ABC) are lower than the ones observed in individuals with less severe injury (ASIA D). Overall, strength and ROM were correlated, except for medial rotation movement. ROM, strength, and secondary impairments are the major determinants of functional independence. In conclusion, shoulder joint was the most affected joint of the upper limb, and, despite of significant gains of ROM, abnormalities were greater than expected. Strength and some secondary impairment were related in loss of ROM and functional independence throughout rehabilitation. More study will be needed to understand the medial rotation movement at the shoulder that seems to evolve differently from other movements, and to determine whether or not changes observed during rehabilitation are maintained over time.

Les troubles musculo-squelettiques du membre supérieur (TMS-MS) peuvent avoir un impact négatif sur l'autonomie d’une personne. À ce jour, il n’existe pas d’outils en français évaluant les limitations d'activités et les restrictions de participation, disposant de bonnes propriétés métrologiques et d'applicabilité dans un contexte clinique marqué par des contraintes de temps. L’Upper Limb Functional Index (ULFI), qui présente de bonnes qualités métrologiques et applicabilité clinique adéquate, s'avère un outil intéressant pour les ergothérapeutes de par son approche centrée sur la personne. Toutefois, il n'était disponible qu'en anglais et en espagnol. La présente recherche, constituée de deux études, visait à adapter l’ULFI à la population canadienne française et à évaluer ses propriétés métrologiques et son applicabilité clinique. La première étude a examiné sa cohérence interne, sa validité convergente et son applicabilité clinique auprès de 50 patients bilingues atteints de TMS-MS. La seconde étude visait à analyser sa fidélité test-retest et sa sensibilité au changement auprès de 60 patients francophones. Les résultats ont révélé que l'ULFI-CF possède des propriétés métrologiques solides : une cohérence interne élevée (α de Cronbach = 0,93), une excellente fidélité test-retest (CCI = 0,87-0,95), une excellente validité convergente (r = 0,70-0,85) et une sensibilité au changement de bonne à excellente (tailles d'effet = 0,49-0,88 et r = 0,64 pour la section 1). L'ULFI-CF démontre également une bonne applicabilité clinique. En conclusion, l’ULFI-CF s’avère un outil pertinent pour les cliniciens œuvrant auprès d’une clientèle canadienne française souffrant d'un TMS-MS dans un contexte clinique marqué par des contraintes de temps. / Upper limb musculoskeletal disorders (UL-MSD) can negatively impact on patients' autonomy. There are no existing outcome measures available in French to assess activity limitations and participation restrictions caused by UL-MSD that have sound metrological properties and are applicable in a clinical context where clinicians have limited assessment time for each patient. The Upper Limb Functional Index (ULFI), having good metrological qualities and clinical applicability, is a relevant tool for clinicians since it promotes a patient-centered approach. However, the tool was only available in English and Spanish until now. This research project included two studies and aimed at adapting the ULFI to the French Canadian population and to assess the metrological properties of the adapted version (ULFI-FC) and its clinical applicability. The first study examined its internal consistency, convergent validity and clinical applicability among 50 bilingual patients with UL-MSD. The second study aimed to analyse its test-retest reliability and responsiveness among 60 French-speaking patients. The findings revealed that the ULFI-FC possesses sound metrological properties: a high internal consistency (Cronbach α = 0.93 for Part 1), an excellent test-retest reliability (ICC = 0.87-0.95), an excellent convergent validity (r = 0.70-0.85), and good to excellent responsiveness (effect size = 0.49-0.88; and r = 0.64 for Part 1), as well as good clinical applicability in a context where assessment time devoted to each patient is limited. In conclusion, the ULFI-CF is a relevant and attractive tool assessing activity limitations and participation restrictions for clinicians working with French Canadian UL-MSD patients in a busy clinical setting.