Cette thèse porte sur l’étude des mécanismes de régulation du niveau de fatigue périphérique à l’exercice et sur les conséquences de cette régulation sur la capacité de performance motrice. Nous avons tout d’abord démontré que la puissance est étroitement régulée au cours de sprints répétés – épreuve au cours de laquelle la commande motrice est recrutée à son niveau maximal volontaire – de sorte qu’un seuil critique de fatigue périphérique ne soit jamais dépassé. Nous avons ensuite montré qu’il existe un lien étroit entre l’atteinte de ce seuil critique de fatigue et l’arrivée à une phase de plateau de puissance développée au cours de sprints répétés, indépendamment de la durée de la récupération entre les sprints. Ces résultats ont permis de démontrer que le niveau d'activité de la commande motrice centrale et la puissance sont régulés au cours de sprints répétés dans le but de limiter le niveau de fatigue périphérique à un niveau seuil. Le rôle de ce mécanisme régulateur est cependant dépendant de la nature de la tâche. Nous avons en effet montré que l’arrêt de l’effort d’un exercice de squat isométrique, conduit jusqu'à épuisement, est associé à une défaillance de l’activation centrale volontaire, qui précède l'atteinte du seuil critique de fatigue. Enfin, l'application de ces données et concepts théoriques à l'exercice réalisé sur une plateforme à instabilité servo-assistée (imoove) a permis de montrer que ce type d’outil permet un recrutement accru des muscles posturaux et de l’équilibre comparé à un exercice réalisé sur une surface stable, sans compromettre la fatigue et le recrutement des muscles locomoteurs, déterminants des adaptations positives à l'entraînement. / This doctorate thesis focused on the mechanisms involved in the control of peripheral fatigue during exercise and on the consequences of this regulation on exercise tolerance. We first demonstrated that performance during repeated sprints – a trial during which the central motor drive is activated at its maximal voluntary level – is tightly regulated to avoid the development of peripheral fatigue beyond a critical threshold. We then showed that the attainment of the plateau phase of performance, characterized by a constant power output until the last sprint, was closely linked to the attainment of the critical threshold of peripheral fatigue, independently of the recovery duration between sprints. These firsts results demonstrated that central motor drive and power output are regulated during repeated sprints in order to limit the development of peripheral fatigue beyond a critical threshold. However, the role of this regulatory mechanism is task-dependent. Indeed, we showed that time to task failure during the first repetitions of a sustained submaximal isometric contraction is likely associated with failure in central activation of motor units, which precede the attainment of the critical threshold of peripheral fatigue. We then developed applied research protocols on imoove, a servo-assisted instability device for training composed by a board that can move in the three-dimensional plans. Because greater trunk and ankle muscles activity was achieved in imoove without compromising lower limb muscles activity and fatigue, this device may provide sufficient muscle overload to simultaneously develop locomotor, postural and balance muscles.

Contexte : Les tests de marche de 6 minutes (TM6) et de stepper de 6 minutes (TS6) permettent d’évaluer et de suivre en routine la tolérance à l’effort des patients porteurs pneumopathies interstitielles idiopathiques fibrosantes (PII-f). En général, les programmes de réhabilitation respiratoire (RR), améliorent la tolérance à l’effort et la performance à ces tests, la qualité de vie et les symptômes chez les patients atteints de PII-f, qu’ils soient réalisés en centre ou au domicile des patients. Peu d’études rapportent un maintien des bénéfices de la RR plusieurs mois après la fin de celle-ci chez les patients PII-f.Objectif : L’objectif général de la thèse était d’évaluer comparativement les adaptations cardioventilatoires au TM6 et TS6 chez les patients PII-f à différentes étapes de leur prise en charge en RR (pré et post-RR). Nous avions également pour objectif majeur d’évaluer la faisabilité et l’efficacité d’un programme de maintenance réalisé dans des structures proposant des activités physiques adaptées (APA) proches du domicile des patients PII-f sur le maintien des bénéfices à six mois post-RR.Matériel et méthodes : L’ensemble des patients atteints de PII-f ont réalisé un programme de RR au domicile de 8 semaines. Durant la période de suivi post-RR, les patients avaient le choix de bénéficier d’un suivi en APA dans une structure extérieure au domicile (groupe APA) ou de continuer la pratique d’une activité physique régulière en autonomie (groupe contrôle). Pré et post-RR, nous avons mesuré la tolérance à l’effort (TM6 et TS6) avec mesure des paramètres cardioventilatoires, les fonctions pulmonaires, la qualité de vie, la dyspnée, l’anxiété/dépression et la motivation des patients. Ces évaluations ont été réalisées aussi après 6 et 9 mois de suivi post-RR.Résultats : Parmi les 21 patients PII-f recrutés, 19 PII-f ont réalisé le programme de RR et sont revenus pour l’évaluation après 6 mois de suivi. Le TM6 et le TS6 induisent des adaptations cardioventilatoires différentes chez les patients atteints de PID, notamment une réponse ventilatoire supérieure au TS6 susceptible de jouer un rôle important sur la moindre désaturation en O2 observée comparé au TM6. A la suite d’un programme de RR, nous avons observé une amélioration des capacités physiques chez les patients PII-f. De manière individuelle, cependant, 58% des patients ne s’amélioraient pas post-RR, et 32% ne continuaient pas de pratiquer régulièrement les exercices physiques recommandés post-RR. La mise en place d’un programme de maintenance dans différentes structures locales proposant des APA proches du domicile chez des patients PII-f est réalisable et permet d’optimiser le maintien des bénéfices post-RR, qu’ils soient répondeurs ou non-répondeurs à la RR.Conclusion : Nos travaux ont souligné l’importance du choix du test d’effort, de la typologie de la PII-f et de la sévérité de l’hypoxémie sur les adaptations cardioventilatoires à l’effort, les adaptations physiologiques et l’évolution de la tolérance à l’effort post-RR. De plus, nous avons constaté que la réalisation de programmes de maintenance en APA, en s’appuyant sur des structures locales est réalisable et favorise un maintien des bénéfices à long terme chez les patients PII-f. Ainsi, l’évaluation des freins à l’activité physique chez un tiers des patients PII-f qui reste non-observant et arrête la pratique d’exercices physiques post-RR, est ainsi d’actualité. De plus, étudier plus précisément les différents profils de patients PII-f (répondeurs/non-répondeurs) pourrait être intéressant afin de comprendre les mécanismes potentiellement responsables de l’absence d’amélioration des capacités physiques post-RR chez les patients non-répondeurs, qu’elle soit liée à la pathologie, la médication ou une éventuelle pathologie musculaire associée. / Context: The 6-minute walk test (6MWT) and 6-minute stepper test (6MST) are routinely performed to measure and monitor exercise tolerance in patients with fibrosis interstitial idiopathic pneumonia (f-IIP). In those patients, exercise capacity, quality of life and symptoms are usually improved after a pulmonary rehabilitation (PR) program which can either be performed in a rehabilitation centre or at home.Aim: First, we aimed, to compare the cardio-pulmonary adaptations during a 6MWT and a 6MST in patients with f-IIP, before and after PR. We aimed to assess patients’ adhesion to physical activity maintenance programs which are offered and located near the f-IIP patient's homes. And their efficiency in maintaining benefits observed post-PR.Methods: All the f-IIP patients included followed a 8-week PR program at home. During the post-PR follow-up period, patients voluntarily chose to perform physical activity in a structure proposed by the investigator (APA group), or by themselves at home (control group). Before and after the PR program, we quantified the patient's exercise capacity (6MWT and 6MST) and measured cardiopulmonary parameters during both tests, pulmonary function at rest, quality of life, dyspnoea at rest and after each exercise, anxiety/depression and patients’ motivation. The same evaluations were repeated at 6 and 9 months post-PR.Results: Among the 21 recruited f-IIP patients, 19 finished the PR program and had an evaluation at 6 months post-PR. The 6MST was characterized by a higher minute ventilation compared with the 6MWT, and this may have contributed to the lower O2 desaturation also observed during the 6MST. Following the PR program, there was a mean improvement of exercise tolerance in f-IIP patients. However, among the patients, 58% showed no improvement in the 6MWT distance post-PR nor in the cardiorespiratory parameters during the test, and 32% did not continue to practise a regular physical activity post-PR. Finally, the individual support from the investigators for the patients to follow a maintenance program in local structures, near the f-IIP patient's home, probably contributed to their voluntary inscription in these programs, which allowed the patients to maintain the post-PR benefits, whether they patients initially responded to the PR program or not.Conclusion: Our works emphasized the importance of selecting an appropriate test, according to the fixed objective; of the f-IIP clinicopathological entities, and of the hypoxemia severity on exercise cardiorespiratory and physiological adaptations and changes of exercise tolerance post-PR. Moreover, we observed that patients from the APA group regularly attended the chosen physical maintenance program in local structures, which contributed to the maintenance the post-PR benefits in f-IIP. The evaluation of physical activity engagement barriers, that lead to the non-participation of a third of f-IIP patients to physical activities post-PR, remains to be conducted. Further studies should also focus on the explanation for the absence of improvement of exercise tolerance and cardiorespiratory parameters in about half of f-IIP patients post-RR, either due to their pathology, medication, or possible muscle disorders.

Depuis la libéralisation économique, les pôles de croissance construits sous la tutelle de l’État ont connu des transformations institutionnelles et organisationnelles majeures dans les pays centralement planifiés. Les nouvelles formes d’organisation industrielle, qui sont à l’origine de ces transformations, donnent la priorité aux logiques territoriales. Les économies locales, sous-estimées pendant l’économie centralement planifiée, sont devenues des espaces prioritaires d’application de la politique économique. Dans ce contexte, les travaux sur les districts industriels, les milieux innovateurs, les clusters retrouvent un regain d’intérêt. En revanche, la question de la reconversion des pôles de croissance par la libéralisation économique demeure nettement peu explorée en termes d’impact sur le développement de l’innovation dans les ex-pays centralement planifiés. L’impact de la libéralisation économique des pays centralement planifiés se manifeste par les nouvelles pratiques de coopération, du partage et des actions collectives s’inscrivent dans le cadre de la « nouvelle » économie de marché. La convergence des intérêts publics et privés qui en découlent et l’émergence de l’apprentissage collectif jouent un rôle essentiel pour le développement de l’innovation. Les études théoriques sur les pôles de croissance ne prennent pas en considération ces transformations, elles restent concentrées sur le rôle des industries motrices qui sont capables d’entraîner les autres composantes du système productif grâce à leur dimension ou à la productivité. Pourtant, la réalité économique approuve que les pôles de croissance se soient transformés en appuyant sur l’articulation entre les différents acteurs de proximité, des ressources spécifiques locales, des rapports développés sur le marché et hors marché et la mise en place de l’innovation. Pour décrire les capacités innovantes des acteurs locaux, nous proposons un concept du système d’innovation territorialisé. À partir de cette analyse découle l’intérêt de cibler l’étude sur un pôle de croissance en particulier. L’histoire économique, la mise en place de la nouvelle politique économique locale (après 1989), les choix des autorités locales, la croissance notable bien qu’émergente du secteur de haute technologie et l’absence d’étude antérieure sur cette question sont autant de facteurs qui font de la région de Gdansk un cas intéressant pour analyser dans quelle mesure la libéralisation économique a été une incitation au développement de l’innovation sur son territoire. À cet effet, nous analysons le potentiel de l’innovation de la région de Gdansk qui se forge au cours de l’instauration de l’économie de marché en Pologne, d’abord à travers une analyse statistique de l’économie de Gdansk depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale pour donner un aperçu sur l’ensemble des conditions initiales. Puis, à travers l’étude des données des enquêtes réalisées par le bureau statistique national (GUS) que nous mobilisons pour compléter notre analyse et présenter le potentiel de l’innovation de la région de Gdansk. À l’issue de l’analyse empirique découle que la libéralisation a contribué au développement de l’innovation dans la région de Gdansk en favorisant d’abord, l’accumulation des actifs secondaires, ensuite, l’amélioration de son potentiel scientifique et technique et afin d’encourager l’émergence des entreprises innovantes. Ces dernières sont issues d’un processus de destruction créatrice qui a permis le renouveau du tissu productif local. L’ensemble des résultats permet d’approuver que la région de Gdansk au cours de sa reconversion a subi des changements institutionnels, économiques et sociaux qui l’ont transformé en système d’innovation territorialisé. Ce système est le résultat de l’articulation entre l’action des autorités locales et les activités des acteurs privés susceptibles d’innover. / Since economic liberalization, growth poles constructed under the State’s supervision have seen major institutional and organizational changes in the centrally planned economies. New forms of industrial organization that are responsible for these changes, gives priority to the territorial logic. The local economy which was underestimated during the centrally planned economies has become a main area for the application of the economic policy. In this context, scientific studies on industrial districts, innovative milieus, clusters, have won a new revival. However, the question of the conversion of growth poles through economic liberalization remains substantially unexplored in terms of the impact on the development of innovation in the former centrally planned countries. The impact of economic liberalization in the centrally planned countries is manifested by the new practices of cooperation, sharing and collective actions in the context of the "new" market economy. The resulting convergence and emergence of collective learning public and private interests play an essential role in the development of innovation. Theoretical studies on growth poles do not take into account these changes; they only focus on the role of the main industries that are able to lead the rest of the components of the production system due to their size or productivity. However, the economic reality that supports growth poles have become based on the relationship between the different actors of proximity, specific local resources, relationships developed within and outside market and implementation of innovation. To describe the innovative capacity of local actors we propose a concept of regionalized innovation system. From this analysis comes the interest of the study focus on a singular growth pole in particular. Its economic history, the establishment of new local economic policy (after1989), the choice of local authorities, the significant growth (still emergent though) of high-tech sector and the absence of previous research on this issue, are as many factors that make the Gdansk region an interesting case study of how economic liberalization has been an incentive for the development of innovation in its territory. For this purpose, we analyze the potential of innovation in the area of Gdansk that is forged during the introduction of the market economy in Poland. First, we proceed through a statistical analysis of the economy of Gdansk since the end of the Second World War to give an overview of the set of initial conditions taken in this context. Then, we study the data issued from the surveys conducted by the National Statistical Office (GUS) in order to complete our analysis and present the potential for innovation in the area of Gdansk. The empirical analysis shows that liberalization has contributed to the development of innovation in the Gdansk region: first, by promoting the accumulation of secondary assets and second, by improving its scientific and technical potential and encouraging the emergence of innovative companies. These are derived from a process of creative destruction that has led to the revival of local production. The overall results reveal that the conversion of the Gdansk region has been associated to sustained institutional, economic and social changes that have transformed into a regionalized innovation system. This system is the result of a joint action between the local authorities and the activities of private actors likely to innovate. With this transformation the Gdansk region is still one of the poles of growth of the Polish economy based not only on its industrial potential inherited from the past but also on its potential of innovation mainly related to the development of activities of higher added value.

Le Trouble Développemental de la Coordination (TDC) se caractérise par une altération des habiletés motrices. Si le déficit du contrôle moteur est univoque, les études testant un déficit d'apprentissage procédural moteur restent peu nombreuses et aboutissent à des résultats divergents. L'objectif principal de ce travail est de mettre en évidence les conditions dans lesquelles les enfants présentant un TDC manifestent ou non un déficit d'apprentissage procédural et de la mémoire procédurale. Quatre études ont été menées pour comparer l'apprentissage procédural moteur d'enfants présentant un TDC et d'enfants contrôles. Nous avons testé des tâches comportementales d'apprentissage variées telles que l'apprentissage d'une nouvelle coordination bimanuelle, l'apprentissage de séquences perceptivo-motrices et l'apprentissage de séquences motrices rythmiques dans différentes conditions. Nous avons investigué les corrélats cérébraux fonctionnels et structurels associés, en utilisant l'électroencéphalographie ou l'imagerie par résonance magnétique. Les résultats indiquent des différences comportementales et cérébrales lors de tâches d'apprentissage, révélées par des variables spécifiques. De plus, certaines conditions expérimentales ont amélioré l'apprentissage procédural et la mémoire procédurale des enfants présentant un TDC. Ces résultats amènent à penser que les conditions favorisant l'apprentissage et la mémoire procédurale des enfants présentant un TDC pourraient contribuer à une meilleure prise en charge. / Developmental Coordination Disorder (DCD) is characterized by impaired motor skills. While the motor control deficit is unambiguous, studies testing motor procedural learning are few and lead to contradictory results. The main objective of this work is to understand the conditions under which children with DCD demonstrate a procedural learning and procedural memory deficits. Four studies were conducted to compare the motor procedural learning of children with and without DCD. We tested various learning behavioural tasks such as learning a new bimanual coordination, learning perceptual-motor sequences and learning rhythmic motor sequences in different conditions. We investigated the associated functional and structural brain correlates, using electroencephalography and magnetic resonance imaging. The results indicate some behavioural and brain differences during learning tasks, revealed by specific variables. In addition, some experimental conditions have improved the procedural learning and procedural memory of children with DCD. These results suggest that conditions in which procedural learning and memory of children with DCD are improved could contribute to better therapeutic interventions.

L'attention focalisée est une fonction cognitive de haut niveau permettant à l'Homme de faciliter sélectivement certaines actions et perceptions. Dans un monde regorgeant de choix d'actions, et de possibilités de perceptions, l'attention focalisée représente une composante vitale de la cognition humaine. Un constat important doit cependant être noté : l'Homme est incapable de maintenir indéfiniment un état stable d'attention focalisée. Cette incapacité est mise en évidence pendant les tâches d'attention soutenue par l'apparition progressive de déficiences sensori-motrices au cours du temps. L'impulsivité motrice augmente alors, ainsi que le temps de réponse aux stimuli impératifs, et la sensibilité perceptive diminue. À l'heure actuelle, les bases neuronales du phénomène restent très peu connues et ce manque de connaissance est clairement perceptible au sein de deux champs disciplinaires - les Neurosciences Cognitives et l'Ingénierie Cognitive. En Neurosciences Cognitives, la question demeure ainsi posée : pourquoi l'Homme est-il incapable de maintenir un niveau de performance sensori-motrice optimal au cours de tâches d'attention soutenue ? En Ingénierie Cognitive, la problématique concerne le développement d'Interfaces Cerveau-Machine (ICM) passives : identifier les marqueurs neuronaux des déficits d'attention permettrait, à terme, de suivre en temps réel l'état cognitif de l'Homme et de l'alerter de la survenue de ces déficits durant son activité. Ces deux problématiques ont été traitées dans cette thèse. Dans un premier temps, je démontre que le maintien d'une attention focalisée sur une stimulation visuelle entraîne une rapide inhibition des aires visuelles corticales. Cette inhibition sensorielle serait liée à l'absence de variation de la stimulation sensorielle. Ainsi, l'inhibition sensorielle serait bénéfique au cours de tâches de recherche visuelle : elle permettrait à l'Homme d'éviter de réexaminer plusieurs fois le même stimulus, le même objet, la même localisation spatiale; mais lorsqu'une attention soutenue est requise, ce mécanisme serait alors à l'origine de l'apparition de déficiences sensorielles. La présence de cette inhibition sensorielle apporte une explication probante à la diminution de sensibilité perceptive et à l'allongement du temps de réaction qui caractérisent le phénomène. Je montre ensuite que l'activité de structures neuronales motrices et d'aires corticales connues pour sous-tendre l'attention focalisée (i.e., tractus cortico-spinal, et aires corticales motrice primaire, préfrontale et pariétale droite) augmente progressivement au cours d'une tâche d'attention soutenue. Ce sur-engagement reflèterait un processus de compensation en réponse au désengagement préalable des aires corticales sensorielles et à la diminution de la qualité des représentations perceptives. Aussi, l'augmentation d'activité des structures neuronales motrices expliquerait l'augmentation de l'impulsivité motrice, une des signatures comportementales des déficits d'attention. Dans un second temps, je teste la possibilité d'exploiter ces corrélats neuronaux des déficits d'attention afin de discriminer deux états attentionnels donnés (i.e., avec ou sans déficits d'attention) au sein d'une ICM passive. Nous avons pour cela appliqué des méthodes de classification supervisées sur des données de spectroscopie proche infra-rouge reflétant l'activité hémodynamique des aires corticales préfrontale et pariétale enregistrées pendant une tâche d'attention soutenue. Nous rapportons des résultats encourageant en termes de performance de classification pour le futur développement d'ICM passives. Pris ensemble, les résultats décrits dans cette thèse apportent une meilleure compréhension des corrélats neuronaux des déficits d'attention et montrent comment cette connaissance peut être exploitée afin de développer des systèmes permettant de limiter la survenue d'accidents et d'incidents liés à l'erreur humaine dans un contexte écologique. / Focused attention represents a high-level cognitive function enabling humans to selectively facilitate specific actions and perceptions. In a world full of choices of action, and of perceptual possibilities, focused attention appears to be a vital component of human cognition. One observation however, is worth making: human-beings are unable to maintain stable states of focused attention indefinitely. This inability manifests during sustained attention tasks with the progressive occurrence of sensory-motor deficiencies with time-on-task. The phenomenon - called attention decrement - is characterized by increases in motor impulsivity and in response times to imperative events, and by a reduction in perceptual sensitivity. So far, the neural underpinnings of attention decrement have not been fully elucidated and this lack of knowledge is clearly palpable within two disciplinary fields : Cognitive Neuroscience and Cognitive Engineering. In Cognitive Neuroscience, the associated question is why are human-beings unable to maintain an optimal sensory-motor performance during sustained attention tasks? In Cognitive Engineering, the lack of a complete scientific understanding of attentional issues impacts the development of efficient passive Brain-Computer interfaces (BCI), capable of detecting the occurrence of potentially dangerous attention decrements during the performance of everyday activities. Both issues have been addressed in this thesis. In terms of Cognitive Neuroscience, I demonstrate that sustaining focused attention on a visual stimulation rapidly leads to an inhibition of the visual cortices. This sensory inhibition can be causally related to the lack of changes in perceptual stimulation typically characterizing sustained attention tasks. While the mechanism may be beneficial during visual search tasks as it helps humans avoid processing the same stimulus, the same object, the same location several times, it can lead to the occurrence of sensory deficiencies when sustained attention is required. As such, the sensory inhibition provides a compelling explanation as to the decrease in perceptual sensitivity and to the increase in reaction time that typify attention decrement. I show in a second study that attention decrement is associated with an increase in the activity of motor- and attention-related neural structures (i.e., cortico-spinal tract, primary motor, prefrontal and right parietal cortices). This excessive engagement reflects a compensatory process occurring in response to the sensory disengagement already highlighted and to the related degradation of the quality of perceptual representations. It is notable that the excessive engagement of the motor neural structures with time-on-task provides a potential explanation for the increase in motor impulsivity typifying attention decrement. In terms of application of these new findings, I investigated the potential of exploiting these neural correlates of attention decrement to discriminate between two different attentional states (i.e., with or without attention decrement) through a passive BCI system. To do so, we applied supervised classification analyses on near-infrared spectroscopy signals reflecting the hemodynamic activity of prefrontal and parietal cortices as recorded during a sustained attention task. We achieved relatively promising classification performance results which bode well for the future development of passive BCI. When considered together, the results described in this thesis contribute towards a better understanding of the neural correlates of attention decrement and demonstrate how this novel knowledge can be exploited for the future development of systems which may enable a reduction in accidents and human error-driven incidents in real world environments.

L’entrainement mental (EM) par imagerie motrice (IM), qui consiste à simuler mentalement une action sans production motrice, constitue un stimulus efficace pour l’amélioration de la force maximale volontaire. Si aucun retour afférent sensitif n’est présent au cours d’une tâche d’IM, il n’en reste pas moins qu’une activation du cortex somatosensoriel est reportée. En effet, l’efficacité de l’IM repose en partie sur une interaction entre les voies motrices et les voies sensitives. Ainsi, il apparait raisonnable de penser que l’ajout de retours afférents sensitifs pendant l’IM pourrait potentialiser les effets de cette dernière et donc améliorer la performance motrice. L’objectif de cette thèse était d’analyser les mécanismes nerveux impliqués dans l’imagerie motrice combinée à la stimulation somatosensorielle. Dans notre première étude, nous avons montré que l’ajout d’une stimulation somatosensorielle des afférences Ia pendant une tâche d’imagerie pouvait potentialiser l’excitabilité corticospinale. Notre deuxième étude n’a cependant pas permis de mettre en évidence une meilleure efficacité d’un entrainement en imagerie motrice combinée à la stimulation somatosensorielle comparativement à un entrainement par imagerie motrice ou par stimulation somatosensorielle seules sur la force maximale volontaire. Enfin, notre troisième étude suggère que cette apparente inefficacité de la stimulation somatosensorielle à potentialiser les effets de l’imagerie, pourrait être en partie liée à un conflit entre l’activation du réseau neuronal en imagerie et l’activation de mécanismes corticaux suite aux retours afférents induits par la SS. / Mental training, which involves mentally simulating an action without motor output, is an effective stimulus to improve the maximal voluntary contraction. If only the motor pathway is activated, an activation of the somatosensory cortex is observed despite the lack of afferent feedback. Indeed, the motor imagery task efficiency is based in part on an interaction between motor and sensory pathway. Thus, it’s seems reasonable to think that the addition of sensory afferent feedback during motor imagery could potentiate the motor imagery effects and thus improve motor performance. In our first study, we showed that the addition of somatosensory stimulation of Ia-afferents during a motor imagery task could potentiate corticospinal excitability. Our second study, however, did not show a better efficacy of a mental training combined with somatosensory stimulation compared to a mental training or a somatosensory stimulation training alone on the maximal voluntary contraction. Finally, our third study suggests that this apparent inefficiency of somatosensory stimulation to potentiate the effects of motor imagery may be partly related to a conflict between the activation of the neuronal network in imaging and the activation of cortical mechanisms following the afferents feedbacks induced by the somatosensory stimulation.

Des études sur des personnes valides montrent que la saisie est plus rapide sur un clavier physique de type AZERTY (75 mots par minute) plutôt que sur un clavier virtuel de type AZERTY par désignation (25 mots par minute). Cette réduction de vitesse est aussi observée lors d'activités de saisie par des personnes handicapées avec le clavier ambigu UKO. Au contraire, d'autres travaux ont montré l'apport de l'optimisation de l'agencement spatial des touches pour la saisie, en situation de mobilité pour le clavier OPTI et le clavier Metropolis et en situation de bureau pour le clavier GAG.<br /><br />Ainsi, pour comprendre et qualifier ces troubles moteurs, nous avons besoin d'étudier les activités motrices en situation en appliquant la loi de psychomotricité. <br />Cette étude a un double enjeu (intérêt théorique et technologique) : la compréhension des troubles moteurs et la conception des systèmes de suppléance (tels que les claviers virtuels) fondés sur des techniques d'interaction de pointage. <br /><br />L'objectif est de proposer une modélisation des performances motrices (et perceptives à termes) de notre population d'étude pour prédire le temps de déplacement et de recherche de cibles. Pour atteindre cet objectif, nous avons étudié l'atteinte de cibles à 1 dimension. Ces modèles sont ensuite appliqués à l'étude de l'utilisabilité d'un clavier logiciel.

La réalité virtuelle est un domaine pluridisciplinaire qui se trouve à la croisée des chemins des sciences de l'ingénieur et des sciences humaines. Dans le domaine de la médecine, la réalité virtuelle s'est imposée comme un nouvel outil thérapeutique non seulement pour la médecine et la chirurgie mais également pour le traitement des troubles psychologiques et de la rééducation des personnes handicapées. Nos travaux de recherche présentés dans ce mémoire ont pour but de développer des techniques d'aide à la rééducation fonctionnelle en utilisant les technologies de la réalité virtuelle. La question de recherche au cœur de nos travaux concerne l'effet des métaphores de représentation sur la réalisation de gestes observés en environnement virtuel. Pour cela, nous avons discuté et considéré des problématiques essentielles à la fois en aspects technologiques et aspects scientifiques. Trois verrous scientifiques et technologiques ont été adressés et étudiés dans nos travaux. Le premier verrou est relatif à l'évaluation des gestes. Nous avons développé un outil permettant d'évaluer les gestes pour aider le patient dans son apprentissage et l'informer de ses progrès dans le processus de rééducation motrice. Le second verrou est relatif à l'évaluation de l'utilisabilité de l'environnement virtuel pour la rééducation motrice. Nous avons réalisé un travail pour évaluer le rôle de l'avatar virtuel, un facteur important de l'environnement virtuel, pour favoriser le processus d'empathie postural est la représentation de l'avatar. Le dernier verrou que nous avons adressé a pour but d'améliorer la capacité du sujet de travailler en autonomie au sein de l'environnement virtuel pour sa rééducation motrice. Pour cela, nous avons réalisé un outil qui permette au sujet de fouiller automatiquement le geste humain pour l'entraînement. Dans ces travaux, nous avons implémenté des protocoles d'évaluation qui ont permis de mettre en évidence la pertinence de nos hypothèses.

L'étude ferroviaire présentée dans ce mémoire traite de trois types de dégradations de profils des roues et des rails en service. Comme tous les solides devant assurer une liaison par contact, les roues et les rails ferroviaires sont affectés par des dégradations telles que l'usure et la fatigue. Dans un premier temps, on s'intéresse à l'usure régulière des profils des roues et des rails. Ce type d'usure influence en particulier la stabilité des véhicules, donc le confort et la sécurité. Nous exposons notre modèle de simulation numérique de l'usure transverse des profils ; sa validation étant assurée par des applications à des profils mesurés sur le réseau S.N.C.F. Nous abordons ensuite le phénomène d'usure irrégulière longitudinale des roues à grande vitesse. Nous traitons cette partie avec de nouvelles hypothèses sur un mécanisme d'apparition d'ondulations. L'origine de ce phénomène est due au couplage, à travers le contact, de la dynamique transversale des bogies et de la torsion de l'axe des essieux. En nous appuyant sur deux modèles de simulations numériques, nous montrons la validité des hypothèses et nous mettons en évidence le mécanisme d'usure irrégulière longitudinale des roues. La dernière partie est consacrée à la fatigue des rails soumis au contact roulant, on y étudie une forme particulière appelée le Head Checking. Une première phase, basée sur l'étude des efforts de contact dus au comportement en courbes de certains véhicules ferroviaires, nous permet d'isoler les caractéristiques du système véhicule-voie les plus contraignantes. Une seconde étape consiste à étudier les conditions d'amorçage des fissures par deux approches : le critère de Dang Van et la mécanique de l'endommagement. Les résultats obtenus nous permettent de proposer des dispositions qui semblent appropriées à la lutte contre le Head Checking.

Les pathologies du système nerveux central et périphérique, induisent des déficiences motrices ou sensorielles que les méthodes thérapeutiques classiques, chirurgie et médicaments, ne parviennent pas toujours à rééduquer ou suppléer. Depuis longtemps, la stimulation électrique fonctionnelle (FES) peut activer, moduler ou inhiber les structures nerveuses cibles, neurones ou axones. Les applications les plus spectaculaires sont le pacemaker, la stimulation du cerveau profond (pour traiter les tremblements chez les Parkinsoniens), et l'implant cochléaire.<br /><br />Pour restaurer des fonctions motrices ou sensitives plus complexes comme le mouvement ou la vision, non seulement les neuroprothèses doivent proposer des stimuli aux formes diverses non rectangulaires et commander des électrodes multipolaires, mais aussi doivent se déployer sur un nombre plus important de sites. Ce document décrit ce que je propose comme nouvelle architecture de neuroprothèses implantables pour répondre à ce besoin.<br /><br />Il est aussi indispensable de mieux comprendre le problème posé. La modélisation puis la simulation, la synthèse et la commande de mouvement, et enfin le traitement du signal, apportent des supports théoriques aussi bien pour décrire le système étudié, que pour qualifier et quantifier l'impact des neuroprothèses sur ce système. Je décris quelques résultats dans ce domaine, en particulier sur la modélisation des muscles et les développements théoriques qui en découlent, notamment pour la synthèse et la commande de mouvement chez le blessé médullaire.