L’opossum nait dans un état très immature, mais rampe avec ses membres antérieurs (MA) de l’orifice urogénital de la mère à une tétine, où il s’attache pour poursuivre son développement. Des informations sensorielles sont nécessaires pour guider le nouveau-né vers une tétine et déclencher son attachement. Des expériences précédentes ont montré que le système du trijumeau, dont dépend l’innervation somesthésique du museau, influence les mouvements précoces des MA. Le présent projet vise à déterminer si les mécanorécepteurs faciaux sont fonctionnels et exercent une influence sur les MA. On s’intéresse particulièrement aux cellules de Merkel, un mécanorécepteur épidermique innervé par des fibres à adaptation lente de type I (SA I). Ces cellules ont été localisées sur le pourtour du museau de l’opossum nouveau-né en utilisant un traceur cellulaire, l’AM1-43. Nous avons analysé les réponses musculaires des MA consécutives à l’application de forces calibrées au museau sur des préparations in vitro. Ces réponses sont bilatérales et simultanées, très variables, et leur intensité augmente avec la force de la stimulation. Lors de stimulations répétitives pendant 60 min, les réponses diminuent avec le temps. Le retrait de la peau faciale abolit presque ces réponses. De plus, l’application d’un antagoniste des récepteurs métabotropiques du glutamate, qui affecte l’activité des fibres SA I, ou d’un antagoniste des récepteurs purinergiques les diminue fortement, suggérant une participation des cellules de Merkel. Ces résultats soutiennent que le sens du toucher facial relayé par le système du trijumeau est fonctionnel chez l’opossum nouveau-né et qu’il pourrait influencer les mouvements des MA. / The opossum, Monodelphis domestica, is born very immature but crawls, unaided, with its forelimbs (FL) from the mother's birth canal to a nipple where it attaches to pursue its development. Sensory clues are needed to guide the newborn to the nipple and trigger its attachment to it. We postulated that the trigeminal system, responsible for sensory innervation of the face, is involved. Indeed, light pressure applied on the snout evokes FL movements in vivo, low intensity electrical stimulation of the trigeminal ganglion induces motor responses of the FL in vitro, and trigeminal fibers is distributed in the facial dermis and basal epidermis of the newborn. Also, slowly adapting mechanosensory receptors Merkel cells (AM1-43 positive) are present in the face epidermis. To determine if Merkel cells exert an influence on locomotion of newborn opossums, we analyzed the FL muscles responses following application of calibrated forces on the snout in in vitro preparations. Pressure applied to the face induced bilateral and simultaneous FL motor responses, which intensity is proportional to stimulation force. Following consecutive stimulations during 60 min, the responses tended to decrease. Removing the facial skin nearly abolished the responses. Bath applications of the glutamate metabotropic receptor antagonist YM298198, and of the purinergic receptors (P2) antagonist PPADS, decreased the muscles responses. These results support that touch sensitivity of the snout relayed by the trigeminal system is functional in newborn opossums and may influence FL movement, possibly contributing to guiding the animal to the nipple.

Le système vestibulaire et le cortex moteur participent au contrôle de la posture, mais la nature de leurs interactions est peu documentée. Afin de caractériser les interactions vestibulo-corticales qui sous-tendent le contrôle de l’équilibre en position debout, l’activité électromyographique (EMG) du soléaire (SOL), du tibial antérieur (TA) et du péronier long (PERL) de la jambe droite a été enregistrée chez 14 sujets sains. La stimulation galvanique vestibulaire (GVS) a été appliquée avec la cathode derrière l’oreille droite ou gauche à différents intervalles inter-stimulus (ISIs) avant ou après la stimulation magnétique transcrânienne induisant des potentiels moteurs évoqués (MEPs) au niveau des muscles enregistrés. Lorsque que la cathode était à droite, une inhibition des MEPs a été observée au niveau du SOL à un ISI de 40 et 130 ms et une facilitation des MEPS a été observée au niveau TA à un ISI de 110 ms. Lorsque la cathode était à gauche, une facilitation des MEPs a été observée au niveau du SOL, du TA et du PERL à un ISI de 50, -10 et 0 ms respectivement. L’emplacement de ces interactions sur l’axe neural a été estimé en fonction des ISIs et en comparant l’effet de la GVS sur les MEPs à son effet sur l’EMG de base et sur le réflexe-H. Selon ces analyses, les modulations observées peuvent avoir lieu au niveau spinal ou au niveau supraspinal. Ces résultats suggèrent que les commandes de la voie corticospinale peuvent être modulées par le système vestibulaire à différents niveaux de l’axe neuronal. / The vestibular system and the motor cortex are involved in the control of posture but the nature of their interactions is poorly documented. To characterize vestibulo-cortical interactions underlying the control of balance during quiet standing, the electromyographic activity (EMG) of the soleus (SOL), tibialis anterior (TA) and peroneus longus (PERL) of the right leg was recorded in 14 healthy subjects. Bipolar galvanic vestibular stimulation (GVS) was applied with the cathode behind the right or left ear at various inter-stimulus intervals (ISI) before and after transcranial magnetic stimulation eliciting motor evoked potentials (MEP) in the muscles recorded. When the cathode was on the right, MEP in the SOL were inhibited at 40 and 130 ms while MEP were facilitated in TA at 110 ms. When the cathode was on the left, MEP were facilitated in the SOL at 50 ms, in TA at -10 ms and in PERL at 0 ms. The localization of these interactions along the neural axis was estimated according to the ISI and by comparing the effect of the GVS on the MEP to its effect on the background EMG and on the SOL H-reflex. Based on these analyses, the observed modulations of MEP observed could have occurred at spinal or supraspinal level. These results suggest that the corticospinal output may be modulated by the vestibular system at different levels of the neural axis.

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

Ce travail exploratoire porte sur l’élaboration d'une échelle de repérage du Trouble de l’Acquisition des Coordinations (TAC) à destination des enseignants d'école maternelle pour des élèves de 5 ans en classe de Grande Section (GS).Les enfants TAC font l'objet de repérage et de dépistage tardifs ce qui a des conséquences lourdes dans les domaines émotionnel, social et scolaire pour eux-mêmes et leur famille. Un repérage précoce doit permettre la pose d'un diagnostic dès l'entrée à l'école élémentaire afin que des prises en charge s'organisent rapidement. Le modèle théorique de réponse à l'item, le modèle de Rasch employé, a permis d'élaborer une échelle d'intensité à 22 items, ajustée aux critères diagnostics de la dyspraxie développementale et des activités menées en maternelle : L’échelle d'adaptation à la viescolaire. Dans une première étude, cette échelle administrée à 144 sujets de 3 ans 2 mois à 9 ans 2 mois (répartis en 4 groupes à profil spécifique : en difficulté scolaire, en situation de handicap, avec TAC, avec TED) montre qu'elle est sensible aux effets de développement et qu’elle discrimine sur un unique trait latent le groupe des enfants TAC.L'échelle administrée à un second groupe de 185 enfants ordinaires de 3 ans 5 mois à 6 ans, montre un effet des variables « sexe » et « classe » pour les garçons. Cette seconde étude permet d'avancer un score seuil pour le dépistage et un autre pour l'aide en classe. Les tests statistiques mettent en évidence la fidélité et la validité de l'échelle. Des travaux complémentaires sont envisagés et des pistes d'évolution de l'échelle sont proposées. Deux DVD d'informations portant sur les BEP et sur les TAC, incluant l'échelle de repérage à destination des enseignants (utilisateurs de l'échelle) sont également élaborés. / This exploratory work is a study for teachers for 5-year-old children in a reception class, about an elaboration of a scale for identification of the Developmental Coordination Disorder (DCD). Children DCD are victims of late tracking and detection, which have serious consequences in the emotional, social, school activities, for themselves and their families. An earlyidentification allows a diagnosis so that supports can be organized early in the entrance of the primary school. The theoretical reference of item response, model of RASH, has developed an intensity scale. It contains 22 items, fit the diagnostic criteria for developmental dyspraxia and school activities : the Adaptation Scale of School Life. This scale, has been applied to 144 children from 3 years 2 month to 9 years 2 month (divided into 4 groups with specific profiles : withlearning difficulties, living with disabilities, DCD, Persuasive Developmental Disorders). This shows that it’s sensitive to the effects of development. It discriminates on one single latent trait of children DCD. The scale applied to a second 185 children common group from 3 years 5 month to 6, shows a gender effect, a class effect for boys. This second study provides a further score threshold for screening and support in the classroom. Statistical tests highlight the reliability and the validity of the scale. Further work is planned and possible scale development proposed. A digital information (CD)on the DCD that proposes wide tracking for users of the scale (teachers) is also developed.

La pollution atmosphérique est omniprésente du fait de nombreuses sources émettrices de composés chimiques. Dans ce contexte, les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont largement diffusés dans l’air et ont déjà montré des effets délétères sur la santé.Ce travail a consisté en l’évaluation de la neurotoxicité du fluorène, composé choisi comme molécule représentative de la pollution liée aux HAP, chez le rat adulte exposé par voie i.p., par voie orale ou par inhalation. Le modèle d’exposition par inhalation a ensuite été appliqué à l’étude des effets du polluant sur le développement sensori-moteur et l’activité comportementale de l’animal exposé in utero ou au cours de la lactation.Ces études ont montré que le fluorène était susceptible d’affecter le niveau d’anxiété et l’activité locomotrice du rat adulte exposé directement et indirectement au polluant, et n’avait aucun effet sur les capacités d’apprentissage. En revanche, aucune atteinte majeure de la maturation des fonctions sensori-motrices n’a été mise en évidence. L’analyse de la présence du composé et de trois de ses métabolites a par ailleurs montré que le polluant était capable de traverser la barrière hémato-encéphalique et d’être métabolisé au niveau du cerveau. Les réponses physiologiques et comportementales étant variables entre les études, les effets induits par le fluorène dépendent donc de la voie d’entrée, du niveau de contamination et du moment d’exposition.Ces résultats ont ainsi révélé chez l’animal la toxicité comportementale du fluorène à des niveaux de contamination réalistes, confirmant ainsi le risque sanitaire de l’exposition aux HAP tout au long de la vie des individus / Actually air pollution is ubiquitous due to the emission of chemical compound from many sources. In this context, Polycyclic Aromaric Hydrocarbons (PAH)related compounds are widely distributed in the air and have shown deleterious health effects.Fluorene was chosen as a representative compound of PAHs pollution. This work consisted in the evaluation of its neurotoxic effects in adult animals, exposed i.p., orally or by exposure nose-only. The inhalation model of exposure was then applied to the study of its effects on sensorimotor development and on behavioral activity of animals exposed in utero or during lactation.The results showed that fluorene is able to induce behavioral changes in adult animals exposed directly or indirectly on the level of anxiety and the locomotor activity, whereas no effect on learning and memory abilities has been observed. However, no defect on the development of motor and sensory functions was demonstrated. Furthermore, the analysis of the presence of the compound and three of its metabolites showed that the pollutant was able to cross the blood brain barrier and can be metabolized in the brain. Moreover, variations have been observed concerning behavioral and physiological responses between studies, showing that effects induced by fluorene are dependent on the way of administration, the level of contamination and the time of exposure.In conclusion, these results demonstrate in animals the behavioral toxicity of fluorene at levels of contamination corresponding to human cases of exposure, confirming so the risk of PAH exposure throughout life

En ce début de millénaire 1,4 Milliards d'humains, parmi les plus démunis de la planète, vivent dans des sites isolés et ne bénéficient pas de réseaux de distribution d'énergie. Leur besoin en électricité est modeste, mais important en terme d'usages : accès aux soins médicaux et à l'instruction, communication, développement d'économies locales. C'est face à ce constat que Schneider Electric Industries relève, depuis 2009, le défi de concevoir et réaliser des microcentrales solaires thermodynamiques, concurrentielles à d'autres solutions, pour fournir à ces populations une énergie électrique fiable et respectueuse de l'environnement. Inscrit dans le cadre de ce projet, le présent travail - réalisé en Cifre - est séquencé par l'évolution industrielle du projet. Dans un premier temps, un Etat de l'Art, étendu à une analyse de détail, a contribué à privilégier certains choix technologiques : capteurs solaires à concentration, stockage thermique à chaleur sensible et moteur de Stirling. Dans un second temps, une étude thermodynamique préliminaire a permis d'évaluer le dimensionnement d'éléments clefs du système : champ de captage solaire et stockage thermique. En complément une étude de sensibilité paramétrique du dimensionnement et des performances à divers facteurs de pertes énergétiques a souligné les points durs techniques et participé à l'orientation des travaux de conception. Enfin, l'analyse exergétique de fonctionnement de capteurs solaires et d'un moteur Stirling en régimes dynamiques stationnaires proposent des bases pour l'optimisation de contrôle et commande, visant à accroître les performances énéergétiques du système et favoriser sa viabilité thermoéconomique / As a new millenium begins, 1.4 Billion people worldwide earn less than 2 dollars daily and have no access to the power grid. The need of electric power of these people represent small energy amounts but is very important regarding to the usage : acces to healthcare and education, communication, local economic development. In reponse to the situation, since 2009, Schneider Electric Industries takes up the challenge to design and realize micro solar power plants, competitive with other solutions, to supply these people with reliable and environment-friendly electricity. Dealing with this project, this work has been realized under contract, so it follows the development sequence of the industrial project. The first part is a State of the Art of the actual solar thermodynamical technologies. This task is extended to a qualitative evaluation of various technologies, as a contribution to select adapted technologies: concentrating solar thermal receivers, sensible heat thermal storage and Stirling engine. The secon step is a preliminary thermodynamics analysis of the whole system, that allowed to evaluate key features: the size of the solar receivers area, the thermal storage volume, and overall energy performance. This task is streched by a sensitivity analysis of the sizing and performances, according to various energy losses parameters, that shows the technical hard spots of the design. Finally, an exergy-based dynamical analysis of stationary operating solar receivers and Stirling engines leads to a propostion of basis methods and criteria for the optimal control of power, in order to maximize the energy performances of the system and to enhance its competitiveness

Si la perception de notre environnement paraît simple et naturelle, les attributs visuels composant les différents objets sont traités dans des espaces temps qui leur sont propres en engageant des voies neuronales distinctes. La question du liage des informations sensorielles en un percept unique est alors posée. Dans le cadre de cette thèse, la question du liage sensoriel a été étudiée au regard des actes moteurs volontaires. En situation d'observation passive, le point de simultanéité subjective (PSS) montre qu'un changement de couleur doit se produire 40 ms avant un changement de position pour donner lieu à une perception synchrone des deux événements. L'exécution d'un mouvement d'atteinte manuelle réduit significativement ce PSS (-3.3 ms) uniquement lorsque le délai et l'écart spatial entre la fin de l'action motrice et les changements environnementaux n'excède pas 250 ms (-0,6 ms) et 2 cm ( 3,8 ms). Cependant, dans le cas où une situation d'apprentissage est induite par la présence de nouvelles contingences sensori-motrices, le liage sensoriel par l'action peut être observé pour des intervalles de temps plus grands (jusqu'à 1000 ms). Ce liage sensoriel par l'action, mis en évidence pour la première fois, serait sous-tendu par les mécanismes prédictifs associés aux modèles internes. Une dernière étude a révélé l'intérêt diagnostique de l'étude des relations perception/action au cours du vieillissement. Des profils de réponse spécifique ont été observés chez des patients de type Alzheimer lors de tâches testant les relations perception/action. Ces études apportent des arguments en faveur d'un rôle important de l'action dans la perception et la cognition. / If the perception of our environment seems easy and natural, the visual attributes of various objects are processed in space-time which are their own by engaging distinct neural pathways. The issue of binding of sensory information into a single percept is then arise. In this thesis, the issus of sensory bending was studied in relation to voluntary motor action. In position of passive observation, the point of subjective simultaneity (PSS) shows that a color change had to occur 40 ms before a change of position to give rise to a perception of two synchronous events. Performing a manual reaching movement reduced significantly the pSS (-3.3 ms) only when the time and space gap between the end of the motor action and environmental change does not exceed 250 ms (-0.6 ms) and 2 cm (3.8 ms). However, if a learning situation is induced by the presence of new sensorimotor contingencies, sensory binding by action can be observed for larger time intervals (up to 1000ms). This sensory binding by action, demonstrated for the first time, would be underpinned by predictive mechanisms associated with internal models. A last study showed the diagnostic interest of the study of relation perception/action during aging. Specific profiles of responses were observed in patients with Alzheimer on task testing the relations perception/action. These studies provide arguments for an important role of action in perception and cognition.

L'amélioration des moteurs à allumage commandé représente un défi de première importance pour les ingénieurs afin de produire plus d'énergie, de consommer moins de matière première et de réduire les émissions polluantes. Les nouvelles technologies apparues ces dernières années amènent les moteurs de plus en plus proches de leurs limites de fonctionnement, favorisant ainsi des phénomènes néfastes qui doivent être contrôlés. Parmi ces phénomènes, les variations cycle-à-cycle (VCC) doivent être minimisées pour garder une performance optimale et éviter une dégradation rapide du moteur. La Simulation aux Grandes Echelles (SGE) est un outil prometteur afin de prédire numériquement les niveaux de variabilités obtenues lors du design d'un moteur (limitant ainsi les coûteuses campagnes de mesures expérimentales). Ce manuscrit s'est attaché à développer une méthodologie numérique pour la prédiction des variabilités cycliques, à simuler un nombre suffisant de cycles pour pouvoir estimer les niveaux de VCC et à valider les résultats obtenus par rapport aux résultats expérimentaux. La SGE semble capter les points de fonctionnements stable et instable étudiés. Les sources qui provoquent ces VCC ont aussi été analysées et une modification du fonctionnement du moteur a été proposée afin de réduire les VCC. / The improvement of the spark ignition engines is a major challenge for engineers in order to produce more energy, to minimize fuel consumption and to reduce the pollutant emissions. The new technologies which appear in the last years bring the engines closer to their stability limit while increasing various unwanted phenomena. Among these phenomena, cycle-to-cycle variation (CCV) need to be minimized in order to keep the performances as high as possible and avoid damages on the engines. Large Eddy Simulation (LES), which is a very promising tool in order to predict the level of CCV of a given engine, has been used in the present document to simulate a mono-cylinder spark ignition engine. The present document presented a numerical methodology for the prediction of CCV, numerous engine cycles were simulated by LES in order to validate the results in comparison to the experimental findings. The LES seems to be able to capture stable and instable (in terms of CCV) operating points of the engine. In addition, the sources of CCV were also analyzed and a modification of the engine has been proposed to reduce CCV.

Le mécanisme de la motilité de type gliding chez Myxococcus xanthus est longtemps resté incompris, du fait que ce type de déplacement ne requière aucune organelle extracellulaire. Nous avons démontré que le gliding est énergisée par un canal à protons, composé par les protéines AglRQS. Ce moteur coopère avec le cytosquelette d’actine bactérien pour transporter de manière directionnelle le complexe de l’enveloppe Glt à la surface de la cellule. Ce transport est traduit en motilité car les complexes Glt transportés interagissent avec un polysaccharide de surface qui agit comme une colle et immobilise les complexes Glt transportés contre le substrat.Nous avons également fait l’étonnante découverte que le moteur AglRQS est également essentiel à la sporulation, processus cellulaire durant lequel les cellules s’arrondissent et sont recouvertes d’un épais polysaccharide (le spore coat), qui leur confère une résistance face à des conditions défavorables. Nous avons démontré une interaction directe entre le moteur AglRQS et le complexe de l’enveloppe Nfs, un proche homologue du complexe Glt. Nous avons démontré que le moteur AglRQS transporte le complexe Nfs de manière directionnelle autour de la spore. Le spore coat étant sécrété en différents foci autour de la surface de la spore, son transport par la machinerie Agl-Nfs assure la formation d’une couche de « spore coat » compacte autour de la future spore.Ces résultats démontrent l’existence d’un moteur bactérien impliqué dans le transport directionnel de complexes protéiques associés à des sucres. Ces moteurs modulaires pourraient être adaptés à des fonctions spécifiques, en fonction du complexe avec lequel ils interagissent. / How gliding motility on solid surfaces is achieved in Myxococcus xanthus has long remained enigmatic, mostly because movement does not involve obvious extracellular organelles. Recently, we demonstrated that motility in M. xanthus is driven by a proton channel composed by the AglRQS proteins. This motor cooperates with the bacterial actin cytoskeleton to transport an envelope-spanning Glt motility complexes at the cell surface directionally. Motility is produced as a motility machinery surface tip-bound polysaccharide acts like a glue to immobilize the transported Glt complexes against the substratum.In the course of this study, we also made the surprising discovery that the AglRQS motor is essential not only for motility but also for sporulation, a cellular process during which the cells become surrounded by a thick polysaccharide (the spore coat) that confers resistance during unfavourable conditions. We demonstrated a direct interaction between the AglRQS motor and the Nfs envelope complex, a close homolog of the Glt complex. Transmission electron microscopy, time-lapse microscopy and localization studies, showed that the AglRQS motor rotates the Nfs complex directionally around the spore surface. Since the main spore coat polymer is secreted at discrete sites around the spore surface, its transport by the Agl-Nfs machinery ensures the formation of a compact spore coat layer around the future spore.These results highlight the existence of new class of bacterial motors involved in intracellular and directional transport of sugar-associated complex. These modular motors can be adapted to specific functions based which output complex they interact with.

Durant les dernières décennies, le système moteur a été largement étudié. Pourtant, bien des zones d'incertitudes persistent concernant d'une part la nature des circuits neuronaux de haut niveau impliqués dans l'émergence des sentiments d'intention ou de conscience motrice et d'autre part l'organisation des structures cérébrales de bas-niveau impliquées dans l'expression de ces sentiments. Il a été suggéré que le cortex pariétal et l'aire motrice supplémentaire pourraient jouer un rôle dans la génération des intentions motrices, alors que le cortex prémoteur pourrait plutôt sous-tendre la conscience du geste. Cela étant, les processus exacts implémentés dans chacune de ces régions, la façon dont elles interagissent fonctionnellement et la nature des signaux qu'elles échangent avec les structures sensorimotrices considérées de bas-niveau demeurent méconnus. Il est établi que ces structures bas-niveau, dont le cortex moteur primaire et le cervelet, contiennent des cartes sensorimotrices organisées de manière topographique. Cependant, l'organisation fine de cette topographie et la nature des interactions entre les différentes cartes restent à définir. Dans ce travail de thèse, j'ai utilisé la stimulation électrique directe chez des patients opérés de tumeurs et malformations cérébrales pour explorer la manière dont les multiples représentations motrices sont organisées et pour identifier les régions responsables de l'émergence des sentiments d'intention et de conscience motrice. J'ai alors pu montrer, en particulier, l'existence de cartes motrices multiples au sein des cortex moteur primaire et cérébelleux. Par ailleurs, j'ai pu identifier le rôle critique du cortex pariétal pour l'émergence du sentiment d'intention motrice et -sur la base de processus prédictifs- de la conscience d'agir. Par rapport à ce point, j'ai aussi pu mettre en évidence que le cortex prémoteur était impliqué, à travers un contrôle continu des prédictions pariétales, dans l'émergence d'une conscience d'agir non plus inférée mais véritable / During the last five decades, the motor system has been widely studied. Yet, little is known about the neural substrate of high-level aspects of movement such as intention and awareness and how these functions are related to low-level movement execution processes. It has been suggested that the parietal cortex and supplementary motor area are involved in generating motor intentions, while premotor cortex may play a role in the emergence of motor awareness. However, the precise mechanisms implemented within each of these areas, the way they interact functionally and the nature of the signals conveyed to primary sensory and motor regions is far from being understood. Furthermore, intention and awareness of movement are also influenced by peripheral information coming from the skin, muscles and joints, and this information must be integrated to produce smooth, accurate and coordinated motor actions. Cortical and subcortical structures such as the primary motor cortex and the cerebellum are known to contain motor maps thought to contribute to motor control, learning and plasticity, but the intrinsic organization of these maps and the nature of their reciprocal relations are still unknown. In this thesis I used Direct Electrical Stimulation in patients undergoing brain surgeries to investigate how multiple motor representations are organized and identify the regions responsible for the emergence of conscious motor intention and awareness. I showed, in particular, the existence of multiple efferent maps within the cerebellum and the precentral gyrus. Furthermore, I identified the critical role of the parietal cortex for the emergence of conscious intention and -based on predictive processes- motor awareness. I also provided evidence that the premotor cortex is involved in "checking" parietal estimations, thus leading to a sense of "veridical awareness"