L’intégrité de notre système sensorimoteur est essentielle aux interactions adéquates avec notre environnement. Dans la maladie de Parkinson (MP), l’efficacité des interactions quotidiennes entre le corps et l’environnement est fréquemment réduite et diminue la qualité de vie. La MP est une maladie neurodégénérative résultant prioritairement d’une perte neuronale dopaminergique dans les ganglions de la base (GB). Cette dégénérescence altère le fonctionnement normal de la circuiterie associant les GB au cortex cérébral. L’administration de médications dopaminergiques permet d’améliorer les principaux symptômes cliniques moteurs de la MP. Cette thèse porte sur les rôles des GB dans les processus de traitement et d’intégration des informations sensorielles visuelle et proprioceptive et dans les mécanismes d’adaptation visuomotrice. Elle s’intéresse également à l’influence de la médication dopaminergique sur ces fonctions sensorimotrices. Nous avons réalisé trois études comportementales, utilisant l’atteinte manuelle tridimensionnelle comme modèle expérimental. Dans chacune de ces études, nous avons comparé la performance de personnes âgées en santé à celle de personnes souffrant de la MP avec et sans leur médication antiparkinsonienne quotidienne. Ces trois études ont été réalisées à l’aide d’un système d’analyse de mouvement et une station de réalité virtuelle. Dans la première étude, nous avons évalué si les GB sont prioritairement impliqués dans l’intégration sensorimotrice ou le traitement des informations proprioceptives. Pour se faire, nous avons testé la capacité des patients MP à effectuer des atteintes manuelles tridimensionnelles précises dans quatre conditions variant la nature des informations sensorielles (visuelles et/ou proprioceptives) définissant la position de la main et de la cible. Les patients MP ont effectué, en moyenne, de plus grandes erreurs spatiales que les personnes en santé uniquement lorsque les informations proprioceptives étaient la seule source d’information sensorielle disponible. De plus, ces imprécisions spatiales étaient significativement plus grandes que celles des personnes en santé, seulement lorsque les patients étaient testés dans la condition médicamentée. La deuxième étude présentée dans cette thèse a permis de démontrer que les imprécisions spatiales des patients MP dans les conditions proprioceptives étaient le résultat de déficits dans l’utilisation en temps réel des informations proprioceptives pour guider les mouvements. Dans la troisième étude, nous avons évalué si les GB sont prioritairement impliqués dans les mécanismes d’adaptation visuomotrice explicite ou implicite. Pour se faire, nous avons testé les capacités adaptatives des patients MP dans deux tâches variant le décours temporel de l’application d’une perturbation visuomotrice tridimensionnelle. Dans la tâche explicite, la perturbation était introduite soudainement, produisant de grandes erreurs détectées consciemment. Dans la condition implicite, la perturbation était introduite graduellement ce qui engendrait de petites erreurs non détectables. Les résultats montrent que les patients MP dans les conditions médicamentée et non médicamentée présentent des déficits adaptatifs uniquement dans la tâche explicite. Dans l’ensemble, les résultats expérimentaux présentés dans cette thèse montrent que la médication dopaminergique n’améliore pas le traitement des afférences proprioceptives et l’adaptation visuomotrice des personnes souffrant de la MP. Ces observations suggèrent que les dysfonctions dans les circuits dopaminergiques dans les GB ne sont pas les seules responsables des déficits observés dans ces fonctions sensorimotrices. / The integrity of our sensorimotor system is essential for adequate interactions with the environment. In Parkinson’s disease (PD), the efficiency of the daily interactions between the body and the environment is often reduced and interfere with quality of life. PD is a neurodegenerative disease resulting primarily from a dopaminergic neuronal loss in the basal ganglia (BG). This progressive loss of neurons alters the normal functioning of the BG-cortical circuitry. Dopaminergic medication is well known to remediate the major clinical motor symptoms of PD. This thesis investigates the role of the BG in the processing and integration of visual and proprioceptive sensory information and in visuomotor adaptation. This thesis also explores the influence of dopaminergic medication on these sensorimotor functions. We performed three behavioral studies using three-dimensional reaching movements as an experimental model. In each study, we compared the performance of healthy controls and individuals suffering from PD, while in the non-medicated condition and when on their regular daily antiparkinsonian medication. These three studies were performed using a movement analysis system and a virtual reality station. In the first study, we evaluated whether the BG are primarily involved in sensorimotor integration or in the processing of proprioceptive sensory information. We tested the ability of PD patients to perform accurate reaching movements in four conditions in which the sensory signals defining target and hand positions (vision and/or proprioception) varied. On average, PD patients made larger spatial errors than healthy controls when proprioception was the only source of sensory information available. Furthermore, these movement inaccuracies were significantly larger than those of healthy controls only when PD patients where tested in the medicated condition. The second study presented in this thesis demonstrated that the greater movement inaccuracies of PD patients in the proprioceptive conditions resulted mainly from impaired use of proprioceptive information for on-line movement guidance. In the third study, we evaluated whether the BG are primarily involved in explicit or implicit visoumotor adaptation mechanisms. Visuomotor adaptation skills of non-medicated and medicated patients were assessed in two reaching tasks in which the size of spatial errors made during adaptation was manipulated by varying the temporal evolution of a three-dimensional visuomotor perturbation across trials. In the explicit task, the visuomotor perturbation was applied suddenly resulting in large consciously detected initial spatial errors, whereas in the implicit task, the visuomotor perturbation was gradually introduced in small undetectable steps such that subjects never experienced large movement errors. Results indicate that both non- medicated and medicated PD patients showed markedly impaired visuomotor adaptation only in the explicit task. Together, the different experimental data presented in this thesis indicate that dopaminergic medication does not improve proprioceptive processing and visuomotor adaptation skills of PD patients. These observations suggest that dysfunction of dopaminergic circuits within the BG is not solely responsible for the reported sensorimotor deficits.

Une évaluation du nombre de symptômes d'hyperactivité-impulsivité et d'inattention a été faite sur 277 jumeaux au moyen d'une entrevue semi-structurée administré aux parents, basée sur une échelle validée et communément admise, et une tâche de pointage a été demandée à chacun d'eux. La tâche de pointage a été effectuée avec chaque main successivement vers une cible dont la position à 135° ou à 45° était déterminée aléatoirement. Les tracés ont été classés en trois catégories selon le type de la première correction volontaire qu'ils présentaient sur leurs profils cinématiques : absence de correction, correction de position, correction dynamique. Ce projet veut caractériser la relation entre le taux de chaque type de correction et le nombre de symptômes de TDAH chez une population d'enfants ne répondant majoritairement pas à un diagnostic clinique de TDAH. Il a été montré que la présence de corrections de position était fréquemment corrélée à la présence de symptômes d'hyperactivité-impulsivité, mais pas, ou rarement, de symptômes d'inattention. D'autre part, il a été aussi remarqué que le taux de correction augmentait significativement lorsque le mouvement de pointage était effectué de la main gauche, sans égard à la dominance manuelle du sujet. Le premier résultat n'était pas attendu, étant donné la littérature relativement épaisse montrant un lien entre l'inattention et les problèmes de coordination motrice. Le second résultat, par contre, laisse entendre que la différenciation fonctionnelle hémisphérique d'un point de vue de contrôle attentionnel, ou de la motricité de la main gauche, serait affectée par le TDAH. / Symptoms linked to ADHD were assessed on 277 twins according to the commonly recognized dimensions formed by hyperactivity-impulsivity and inattention. A semi-structured interview administered to parents was used for the assessment. Subjects were asked to perform a pointing task. Left and right hands were tested in turn, and to reach a target placed either at 135° or 45°. Order of appearance was randomly determined. All traces were categorized according to the first voluntary correction as shown in their kinematic profiles : no correction, position correction, and dynamic correction. This project proposes to characterize the link between each correction type frequency and hyperactivity-impulsivity and inattention symptoms. The population studied was mostly subclinical and did not reach ADHD diagnosis criteria. Position corrections were shown to be correlated quite reliably to hyperactivity- impulsivity symptoms, but not to inattention symptoms. Deficits were most reliably linked with left hand use. The first result was unexpected considering abundant literature confirming the link between inattention and fine motor deficits, but the second one is more in line with a less exploited hypothesis stating that hemispherical functional differentiation related to control of the hand, or control of attention is affected by ADHD. / L'intégralité de ce projet a été réalisé à l'aide de logiciels sous licence libre.

Les informations sensorielles peuvent être atténuées de la périphérie jusqu'au cortex durant le mouvement. Notre hypothèse est que l'information somatosensorielle serait facilitée durant la planification du pas où il serait inopportun de supprimer ces informations cruciales. Nous avons enregistré les potentiels somatosensoriels (SEPs) évoqués par vibration bilatérale des muscles des chevilles afin de stimuler la proprioception.Les résultats montrent que la composante évoquée corticale précoce restait inchangée mais une composante tardive négative était significativement augmentée durant la planification du pas.Pour tester si cette facilitation proprioceptive était due aux contraintes d'équilibre, la même expérience fut effectuée en microgravité où cette facilitation disparut, malgré la restauration d'un cadre de référence spatial.Cette facilitation tardive survint pendant l'imagerie motrice kinesthésique d'un pas planifié, démontrant que l'imagerie mentale intègrerait les contraintes d'équilibre et posturales requises pour la tâche, ceci étant confirmé par la disparition de cette facilitation lors de la planification du pas imaginé en microgravité.Ceci démontre au niveau neurophysiologique, une modulation de la transmission des afférences sensorielles selon leur pertinence pour planifier un mouvement. Cette facilitation résulterait de mécanismes prédictifs reliés à l'importance de contrôler l'équilibre du corps avant l'initiation du pas, car ce processus survint durant la planification d'un pas exécuté ou imaginé. Il serait basé sur un modèle interne de l'action impliquant des lois physiques du mouvement (1-g modèle) car cette facilitation fut supprimée en microgravité. / Sensory inputs can be attenuated from the periphery to the cortex during voluntary movements. Our hypothesis is that the somatosensory information could be facilitated during the planning of a step. It would appear dysfunctional to suppress somatosensory information, which is considered to be of the utmost importance for gait planning. We recorded somatosensory potentials (SEPs) evoked by bilateral ankle vibration to stimulate proprioception. Results showed that cortical early evoked component remained unchanged but a negative late component was significantly increased during step planning. To determine whether this facilitation of proprioceptive inputs was related to gravitational equilibrium constraints, we performed the same experiment in microgravity. In the absence of equilibrium constraints, both components did not significantly differ between the static and stepping conditions, despite the restoration of a body in space reference frame.This late facilitation occurred during kinesthetic motor imagery of a planned step, suggesting that mental imagery would integrate postura and balance constraints required for the task, as it was confirmed byt the lack of this facilitation during the planning of an imagined step in microgravity.These observations provide neurophysiological evidence that the brain exerts a dynamic control over the transmission of the afferent signal according to their current relevance during movement preparation.These processes should be based on internal model of action involving the physical laws of motion (1g-model) as this sensory facilitation was suppressed in microgravity when planning motor imagery.

Un traumatisme de la moelle épinière (TME) est une condition dévastatrice entraînant la perte permanente de fonctions neuronales. L’objectif de cette thèse est de formuler de microsupports pharmacologiquement actif (MPAs) avec une surface de fibronectine (FN), libérant le« brain-derived neurotrophic factor » (BDNF) de façon controlée. Nous voulons combiner ce système avec des cellules souches mésenchymateuses (CSMs) pour la réparation de TME. Le BDNF nanoprécipité a été encapsulé dans les FN-MPAs et le profil de libération in vitro a été évaluée. Elle a montré une libération biphasique et prolongée de BDNF bioactifs. Nous avons combinés des cellules souches humaines mésenchymateuse issues de la moelle osseuse adulte (cellules MIAMI) et FN-MPAs avec un hydrogel non-toxique silanisés-hydroxypropylméthylcellulose (Si-HPMC). Nous avons démontré que les FN-MPAs et le Si-HPMC augmentait l'expression de marqueurs neuraux/neuronaux de cellules MIAMI après 1 semaine. En outre, l'environnement 3D (hydrogel ou FN-MPAs) a augmenté le sécrétome thérapeutique de cellules MIAMI. Pour avoir un système facile à appliquer en clinique, nous avons choisi d’utiliser les cellules souches de la papille apicale (SCAP) et FN-MPAs libérant ou non du BDNF pour la thérapie du TME. Plus de 90 % du SCAP complexée avec FN-MPAs (libérant ou pas BDNF) demeurent viables pendant 7 jours et il y a augmentation de l'expression des gènes neuronaux/oligodendrogliaux in vitro. La récupération de la fonction locomotrice a été significativement améliorée après la transplantation du SCAP complexée avec FN-MPAs-BDNF avec une coordination cohérente du membre postérieur après 28 jours de traitement. / Traumatic spinal cord injury (SCI) is a devastating condition resulting in permanent loss of neural functions. The objective of this thesis is to develop pharmacologically active microcarriers (PAMs) with a fibronectin (FN) surface that deliver biologically active brain derived neurotrophic factor (BDNF) in a controlled manner. We want to combine this system with adult mesenchymal stem cells (MSCs) for SCI repair. The nanoprecipitated BDNF was encapsulated in FN-PAMs and the in vitro release profile was evaluated. It showed a prolonged, bi-phasic, release of bioactive BDNF, without burst effect. We combined human marrow-isolated adult multilineage-inducible (MIAMI) stem cells and FN-PAMs with an injectable non-toxic silanized-hydroxypropylmethylcellulose (Si-HPMC) hydrogel. We demonstrated that FN-PAMs and the Si-HPMC hydrogel increased the expression of neural/neuronal differentiation markers of MIAMI cells after 1 week. Moreover, the 3D environment (FN-PAMs or hydrogel) enhanced the therapeutic MIAMI cell secretome. To have a clinically translatable system, we chose to use stem cells of the apical papilla (SCAP) and FNPAMs releasing or not BDNF for SCI therapy. More than 90% of SCAP complexed with FN-PAMs (releasing or not BDNF) remained viable for 7 days and an increased neuronal-oligodendroglial gene expression in vitro. The recovery of locomotor function was significantly improved after transplantation of SCAP complexed with FN-PAMs-BDNF with frequent to consistent forelimb-hindlimb coordination after 28 days of treatment.

L'objectif de la présente étude est l’évaluation des effets de l'exposition gestationnelle et lactationnelle aux anguilles contaminées aux POP dont la Σ6 PCB-NDL, sur la mémoire, la capacité d’apprentissage, l’activité motrice, le comportement de résignation, le statut oxydatif et l'activité de l'acétylcholinestérase des souris de génération F1. Pour ce faire, des souris femelles ont été exposées, à partir du sixième jour de gestation (JG 6) jusqu'au jour postnatal 21 (JPN 21), par voie d'ingestion, aux anguilles contaminées contenant Σ 6 PCB-NDL. Trois doses de la Σ 6 PCB-NDL ont été choisies : 85, 216 et 400ng/kg/j en se référant à un groupe de souris témoins. Nos résultats ont montré que l'exposition gestationnelle et lactationnelle, aux anguilles contaminées, contenant la Σ 6 PCB-NDL, n’a pas affecté la capacité d’apprentissage, ni la mémoire. Cependant, le traitement, utilisé dans cette étude, pourrait causer une hyperactivité tardive, persistante et sexe dépendante qui ne touche les souris femelles de la génération F1. En outre, un effet « depresive-like » de l’exposition gestationnelle et lactationnelle des souris de génération F1 aux anguilles contaminée par les POP y inclus la Σ 6 PCB-NDL, a été relevé de façon sexe dépendante. Le comportement « depresive-like » ne touche que les souris mâles et il était persistant au fil de temps. L’étude du statut oxydatif des trois régions cérébrales (cortex préfrontal, hippocampe et cervelet), a révélé que le traitement pourrait perturber, de façon sexe dépendante, l’activité des enzymes antioxydants (Cat, SOD) au niveau du cortex préfrontal et de l’hippocampe. Les conséquences du stress oxydant, dans cette étude se sont manifestées par une augmentation du taux des protéines carbonylées au niveau du cortex préfrontal et de l’hippocampe de certains groupes de souris mâles traitées. Cependant, aucune différence significative, n’a été enregistrée, au niveau des trois régions cérébrales étudiées, dans le taux de MDA, entre les souris traitées et les souris témoins. La perturbation du statut oxydatif a été sexe dépendante, elle n’a touché que les souris mâles. L’étude de l’activité de l’acétylcholinestérase a montré que l’ingestion des souris gestantes et puis allaitantes des anguilles contaminées contenant Σ6PCB-NDL aux doses 85 et 400 ng / kg / jour était à l’origine d’une inhibition significative, par rapport au témoin de l’activité de l’acétylcholinestérase, au niveau du cortex préfrontal de leurs progéniture femelles. Alors qu’au niveau de l’hippocampe, une inhibition significative de l’activité de cette enzyme a été enregistrée chez les souris mâles traitées aux anguilles contenant Σ6PCB-NDL à la dose de 85 ng / kg / jour et chez toute la progéniture de souris femelles des groupes traitées / The objective of the present study is the evaluation of gestational and lactational exposure to contaminated eels, containing Σ6 NDL-PCBs, on learning, memory, motor activity, resignation behavior, oxidative status and acetylcholinesterase activity of the offspring mice. For this purpose female mice were orally exposed during gestational and breast feeding period (from JG6 to JPN 21), through standard diet containing contaminated eel with Σ6 NDL-PCBs or no. Three doses of Σ 6 NDL-PCBs were chosen: 85ng / kg / day, 216 ng / kg / day and 400ng / kg / day. A control group of female mice, receiving the standard diet without fish, was used. Results showed that gestational and lactational exposure to contaminated eels, containing Σ6 NDL-PCBs, did not affect the memory and learning capacities. However the early-life exposure to polluted eels containing Σ6 NDL-PCBs caused late, persistent and gender dependent neurobehavioral hyperactive effects in offspring mice that affects only offspring females. Furthermore our results suggest that the consumption of polluted fish by pregnant and lactating dams might cause neurobehavioral depression only in their male offspring, at progressive life stage. Moreover the study of oxidative status on the three brain areas (prefrontal cortex, hippocampus and cerebellum), revealed that the treatment had affected the activity of antioxidant enzymes (Cat, SOD) only in the prefrontal cortex, hippocampus of male mice. The consequences of oxidative stress in this study were revealed by an increase of protein carbonyl levels in the hippocampus and the prefrontal cortex of offspring male mice, exposed to chemically contaminated fish containing Σ6 NDL-PCBs at the dose of 85 and 216 ng / kg / day, respectively. However the treatment had no effect on the lipids. Indeed there were no significant differences in the MDA rate, in the three studied regions of the brain, between treated and control mice. Moreover, gestational and lactational exposure to contaminated eels, containing Σ6NDL-PCB at the dose of 85 and 400 ng / kg / day, had inhibited acetylcholinesterase activity, in the prefrontal cortex, only of female mice. However, in the hippocampus, the enzyme activity was inhibited of male mice, exposed to contaminated eels, containing Σ6NDL-PCB at the dose of 85 ng/ kg / day and in all the treated female offspring mice

Dans ce manuscrit, nous proposons un système d'analyse automatique des mouvements 3D entemps réel permettant l'évaluation des capacités fonctionnelles chez les personnes âgées àdomicile. Dans un premier temps, l'objectif est de contribuer à maintenir l'indépendancefonctionnelle de cette population et permettre une détection précoce d'une décompensationmotrice pour faciliter une démarche de rééducation. Pour quantifier la qualité d'équilibre d'unsujet en temps réel, nous avons conçu un système en utilisant le capteur Kinect et permettantd'analyser un test clinique simple et validé en rééducation gériatrique: le Timed Up and Go (TUG).Trois expériences, réalisées dans des environnements hétérogènes (laboratoire, hôpital de jouret domicile) ont montré une bonne fiabilité de la mesure des paramètres identifiés. Ellespermettent notamment d'attribuer une note de contrôle moteur indiquant la fragilité motrice.Dans un second temps, nous avons proposé une chaîne de traitement vidéo permettantd'augmenter la robustesse d'analyse de différentes phases du TUG : détection automatique de laposition assise, segmentation du patient et extraction de 3 articulations du corps. Les résultats deces travaux nous permettent d'envisager plusieurs perspectives. Tout d'abord, nous pensonseffectuer des expérimentations sur une population plus large afin de confirmer la fiabilité dusystème. Puis, différentes améliorations techniques et ergonomiques seraient nécessaires pourfaciliter l'utilisation grand public. Enfin, il serait intéressant d'étendre la méthodologie proposéepour d'autres tests cliniques en vue de prolonger l'autonomie à domicile. / We propose in this manuscript a realtime3D movement analysis system for inhomefunctionalabilities assessment in aged adults. As a first step, the purpose is to maintain the functionalindependence of this population and to allow an earlier detection of a motor decompensation inorder to facilitate a rehabilitation process. To quantify the equilibrium quality of a subject, webuilt a system using the Kinect sensor in order to analyze a simple clinical test validated in geriatricrehabilitation: the Timed Up and Go (TUG). Three experiments conducted in heterogeneousenvironments (laboratory, day hospital and home) showed good measurement reliability of theidentified parameters. In particular, they allow to assign a motor control note indicating themotor frailty. Then, we proposed a video processing chain to increase the robustness of theanalysis of the various TUG phases: automatic detection of the sitting posture, patientsegmentation and three body joints extraction. The results of this work allow us to considerseveral perspectives. First, we believe conduct experiments on a larger population in order toconfirm the system reliability. Then, various technical and ergonomic improvements would benecessary to facilitate general public use. Finally, it would be interesting to extend the proposedmethodology for other clinical test to prolong the autonomy at home.

Evaluation et amélioration des capacités motrices d’enfants infirmes moteurs cérébraux congolais âgés de 6 à 15 ansTHESE de Félicien M’LEMBAKANI T’HENGUA (Lic. Agr. Ed. Phys.)Laboratoire de Neurophysiologie et de Biomécanique du Mouvement. Faculté des Sciences de la MotricitéUNIVERSITE LIBRE DE BRUXELLES (U. L. B.)RESUMEAu cours de ce travail nous avons mesuré les capacités psychomotrices potentielles chez des enfants IMC congolais à Kinshasa dans deux Centre de Rééducation (CRHP et CREBD) et dans le Complexe Scolaire du Mont Amba (UNIKIN) en vue de proposer des programmes adaptés de prise en charge pour améliorer leurs capacités et aptitudes motrices et comportementales. Ceci dans le but aussi d’améliorer leur intégration scolaire et ainsi parvenir à une meilleure immersion familiale et sociétale. Proposer des solutions en ces matières permettrait de faire face à la situation actuelle et ensuite de proposer des solutions relatives aux deux problèmes majeurs des enfants IMC en RDC :- (1) les déficiences motrices dues à des lésions cérébrales irréversibles, - (2) les mépris, totales exclusions, rejet et abandons dont ces enfants sont continuellement victimes de la part des familles et de la société congolaise. Pour parvenir à ces objectifs, nous avons d’abord testés à l’aide de l’échelle de développement psychomoteur de Lincoln-Oseretsky (LOMDS) 160 garçons et filles choisis de façon aléatoire parmi une population de 640 enfants dont 80 IMCs et 80 contrôles. Pour la suite de l’étude et afin d’évaluer les effets d’un entraînement de 9 mois aux activités physiques adaptées (APA), ces deux groupes ont été scindés chacun en deux sous-groupes de 40 sujets, un groupe participant à l’entraînement APA et l’autre servant de contrôle. Avant l’expérimentation APA, un important déficit moteur et psychologique a été mis en évidence chez les 80 enfants IMC par rapport aux 80 enfants contrôles du même âge. Nous n’avons pas observé de différence significative entre les genres. Nos résultats par rapport à la pratique régulière des APA sont importants :les enfants IMC et ainsi que les contrôles qui ont suivi les APA ont nettement amélioré leurs performances finales. Ceci signifie clairement que les aptitudes physiques, et cognitives de ces enfants ont été nettement améliorées. De plus, nous avons démontré, avant les APA, l’absence de relation entre l’âge des enfants IMC et le score au test LOMDS, alors que cette relation existe bien chez les enfants contrôles. De façon inattendue, après les 9 mois d’entraînement cette relation entre l’âge des enfants IMC et le score a pu être démontrée. A l’opposé de ces résultats positifs les scores au sein des groupes n’ayant pas participé aux APA n’ont pas évolués durant cette période de 9 mois. En conclusion, cette thèse démontre qu’un entraînement par les APA des enfants IMC conduit à une amélioration significative de leur aptitude motrice et cognitive. Ces résultats balaient toutes les opinions mystico-religieuses en cours en RDC selon lesquelles les enfants IMC congolais seraient inaptes à tout effort mental, à l’apprentissage et donc à une insertion familiale et sociale / Doctorat en Sciences de la motricité / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La musique et le mouvement sont inséparables. Les mouvements produits spontanément lors de l'écoute musicale seraient le reflet d'un lien étroit entre le système perceptif et moteur. Ce lien est l'objet d'étude de cette thèse. Une première approche concernait l'impact des mouvements induits par la musique sur la cognition musicale. Dans deux études, nous montrons que bouger en rythme sur la musique n'améliore ni la rétention de nouveaux morceaux de musique (Etude 1) ni la rétention d'informations contextuelles relatives à leur encodage (Etude 2). Les résultats des ces deux études suggèrent la superficialité du traitement inhérent à l'expression des affordances musicales nécessaire à la production de mouvements induits par la musique dans la tâche motrice ainsi qu'un traitement moteur automatique de la musique indépendamment de la tâche. L'importance du groove musical a également été mise en évidence. Une deuxième approche concernait l'influence de la perception de rythmes musicaux sur la production de mouvements rythmiques. Notre troisième étude testait l'hypothèse selon laquelle les membres du corps seraient influencés de manière différente en fonction du tempo musical. Les résultats montrent que la tâche de tapping était la plus influencée par la perception de rythmes musicaux. Ceci serait dû à la nature similaire de la pulsation musicale et des mécanismes de timing impliqués dans le tapping ainsi qu'à des phénomènes de résonance motrice. Nous avons également observé la mise en place de certaines stratégies face à la tâche. L'ensemble de ces résultats est discuté à la lumière du lien entre perception et action, de la cognition musicale incarnée et des affordances musicales. / Music and movement are inseparable. The movements that are spontaneously procuded when listening to music are thought to be related to the close relationship between the perceptual and motor system in listeners. This particular link is the main topic of this thesis. A first approach was focused on the impact of music-induced movements on music cognition. In two studies, we show that moving along to music neither enhances the retention of new musical pieces (Study 1) nor the retention of the contextual information related to their encoding (Study 2). These results suggest a shallow processing inherent to the expression of musical affordances required for the production of music-induced movements in the motor task. Moreover, they suggest that music is automatically processed in a motoric fashion independantly of the task. Our results also brought forward the importance of the musical groove. A second approach focused on the influence of the perception of musical rhythms on the production of rythmic movements. Our third study tested the hypothesis that different limbs would be differentially influenced depending on the musical tempo. Results show that the tapping taks was the most influenced by the perception of musical rhythms. We argued that this would come from the similar nature of the musical pulse and the timing mecanisms involved in the tapping task and motor resonance phenomena. We also observed different strategies put in place to cope with the task. All these results are discussed in light of the link between perception and action, embodied musical cognition and musical affordances.

Le pouce opposable de la main joue un rôle essentiel dans le comportement humain, permettant une prise bien plus précise que celle des singes avec les pouces opposables. Comment le cerveau contrôle t-il les mains aussi précisément? Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié comment différentes régions du cerveau dédiées au contrôle moteur, en particulier le cortex moteur (M1) et l’aire motrice supplémentaire (AMS), contribuent à une pince pouce-index précise. Les résultats de nos études révèlent que des neurones dans l’AMS, en complément de ceux dans M1, communiquent directement avec les motoneurones de la moelle épinière contrôlant les muscles de la main. De plus, SMA communique aussi efficacement que M1 avec les muscles de la main, alors que chez le singe, celle avec M1 est plus efficace. Cette différence fonctionnelle dans la voie AMS-muscles entre le singe et l’Homme pourrait expliquer la plus grande capacité de ce dernier à contrôler finement la force produite par les doigts. / The human hand's opposable thumb plays a large role in human behavior, allowing for a grip far more precise than that of monkeys with opposable thumbs. However, it isn't well understood how the brain controls the hands in such a precise way. In these studies, we investigate how different parts of the brain dedicated to motor tasks, in particular the motor cortex (M1) and the supplementary motor area (SMA), contribute to a precise thumb-index finger grip. Our experiments suggest that some neurons in the SMA, in addition to those well-described in M1, may connect directly to the motoneurons in the spinal cord controlling the hand muscles. Moreover, we found that SMA communicates with the hand muscles as efficiently as M1, while in monkeys, SMA communicates less efficiently than M1. This functional difference in the SMA-muscles pathway between monkey and human may account for the higher capacity of the latter to precisely control the force produced by digits.

L’imitation volontaire est établie comme l’un des modes principaux d’acquisition des habiletés motrices. Il existe également une autre forme d’imitation, automatique et involontaire, étudiée initialement en psychologie sociale du fait de son interaction étroite avec les comportements pro-sociaux. Récemment, et sous l’influence de travaux des années 1990 mettant en lumière des substrats neuronaux communs à l’observation et à l’exécution du mouvement, les recherches scientifiques se sont concentrées sur cette notion d’imitation automatique et ont investigué, via différents paradigmes expérimentaux, les effets de facilitation et d’interférence entre mouvements observés et exécutés. Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse vise à améliorer notre compréhension des mécanismes de contagion motrice et à identifier leurs applications possibles au réentraînement moteur. Dans une première étude, nous avons évalué l’impact de l’observation de mouvements de déséquilibre sur le balancement postural d’observateurs jeunes (24,5 ± 5 ans), sans troubles posturaux. Le contrôle de l’équilibre orthostatique fait principalement intervenir des structures sous-corticales pour le maintien du tonus postural et l’intégration multisensorielle. Ces substrats neuronaux seraient, de la même manière que les fonctions végétatives indépendantes du contrôle volontaire, plus facilement contaminés par les mouvements observés. Cependant, l’observation d’un déséquilibre sollicite également des mécanismes de régulation posturale, qui restreignent le balancement de l’observateur et se surajoutent à des processus inhibiteurs prévenant l’imitation compulsive des mouvements observés. Par conséquent, ce paradigme expérimental nous a permis de tester les limites des effets de contagion à partir d’une situation où les processus inhibiteurs et régulateurs de la posture étaient fortement sollicités. Cette étude nous a conduits à mettre en évidence une contamination du balancement postural des sujets par le déséquilibre observé, ce qui a confirmé l’importance et la prédominance des processus d’imitation. Ce résultat soulève des questions importantes en termes d’applications au réentraînement moteur chez les patients souffrant de troubles posturaux, en particulier chez les personnes âgées qui présentent une altération de leurs fonctions de stabilisation. En effet, si l’observation d’un déséquilibre conduit à une réaction de contagion motrice, il est vraisemblable qu’elle sollicite également des fonctions inhibitrices et régulatrices permettant la stabilisation de l’observateur. La visualisation répétée d’un déséquilibre peut-elle alors conduire à une amélioration de la stabilisation chez les personnes à risque ? Pour étudier cette question, il serait nécessaire de répéter ce protocole chez le public cible - les réponses pouvant être modulées par l’âge et les aptitudes motrices des personnes. Notre seconde étude visait à évaluer l’impact du répertoire moteur sur les réactions de contagion motrice. S’il est admis que le système moteur (contraintes biomécaniques, niveau d’expertise) affecte les processus perceptifs, son effet sur les réactions d’imitation automatique a été peu étudié. Nous avons analysé les réactions posturales d’observateurs jeunes (24,2 ± 3,7 ans), sains, face à des séquences de déséquilibre antéro-postérieur et médio-latéral. Les stratégies d’équilibration posturale sont associées à des contraintes différentes selon ces deux axes, avec une symétrie médio-latérale et une asymétrie antéropostérieure – asymétrie résultant d’une position du centre de masse en avant de l’articulation de la cheville, qui induit une sollicitation accrue des muscles du plan postérieur pour la stabilisation posturale. Un impact du système moteur sur le processus de contagion serait donc susceptible de se traduire par des réactions posturales différentes dans nos deux conditions d’observation. etc / Voluntary imitation is known as a major means of acquisition of motor skills. Besides, another form of imitation, automatic and involuntary, was initially more extensively studied in social psychology, perhaps because of its close interaction with prosocial behaviors. Recently, there was a renewal of interest in automatic imitation, following research works of the 1990s that highlighted common neural substrates for movement observation and execution. In this context, scientific studies started, through various experimental paradigms, to investigate facilitation and interference effects between observed and executed movements. Research work presented in this thesis aims to improve our understanding of the mechanisms involved in motor contagion and to identify their possible application to motor retraining. For this purpose, we evaluated, in our first study, the impact of observation of postural imbalance on body sway of young (24.5 ± 5 years), healthy observers. Postural control mainly relies on subcortical structures for maintaining postural tonus and ensuring multisensory integration. Similarly to vegetative functions that are independent of voluntary control, these neural substrates would be more easily contaminated by observed movements. However in response to observed imbalance, postural regulation mechanisms, superimposed to inhibitory processes that prevent compulsive imitation, restrain observers’ disequilibrium. Therefore, this experimental paradigm enabled us to test the limits of contagion mechanisms in a situation highly soliciting inhibitory and regulation processes. Our results led us to highlight a contagion effect of observed imbalance on subjects’ postural sway, which confirmed the importance of imitation processes. These results raise an important question in terms of applications for movement retraining in patients with postural disorders, more specifically in elderly patients with impaired stabilization functions. In effect, if observation of postural imbalance leads to a motor contagion response, it is also likely to solicit regulatory and inhibitory functions for observers’ postural stabilization. Thus, could repeated observation of such disequilibrium movements lead to an improvement of stabilization functions for subjects with postural deficits? To investigate this question, it will be necessary to repeat this protocol with the target population, since observers’ response is likely to vary with age and motor competences. To complete this work, we conducted a second study to assess the impact of the motor repertoire on motor contagion responses. Although it is widely accepted that the motor system (biomechanical constraints, level of expertise) affects perceptual processes, its effect on imitative responses has been little studied. We analyzed postural reactions of young (24.2 ± 3.7 years), healthy observers when presented with sequences of anteroposterior and medio-lateral imbalance. Postural equilibration strategies are associated with different constraints along these two axes, with a medio-lateral symmetry and an anteroposterior asymmetry – this latter asymmetry results from a location of the center of mass ahead of the ankle joint, which induces an increased solicitation of muscles from the posterior plane for stabilization. An impact of the motor system on the contagion process could therefore appear in the form of different postural responses in our two observation conditions. Our results indicated a greater contagion effect during observation of anteroposterior compared to medio-lateral imbalance. Postural contagion is therefore conditioned by observers’ equilibration strategy. In our third study, we considered using this contagion effect for perceptual training aimed at the maintenance and improvement of elderly subjects’ motor performances. The issue of an observational training device is especially relevant when considering people for whom physical exercise is limited due to fatigue or pain.etc