L'être humain utilise trois systèmes sensoriels distincts pour réguler le maintien de la station debout: la somesthésie, le système vestibulaire, et le système visuel. Le rôle de la vision dans la régulation posturale demeure peu connu, notamment sa variabilité en fonction de l'âge, du type développemental, et des atteintes neurologiques. Dans notre travail, la régulation posturale induite visuellement a été évaluée chez des participants au développement et vieillissement normaux âgés de 5-85 ans, chez des individus autistes (développement atypique) âgés de 12-33 ans, ainsi que chez des enfants entre 9-18 ans ayant subi un TCC léger. À cet effet, la réactivité posturale des participants en réponse à un tunnel virtuel entièrement immersif, se mouvant à trois niveaux de vélocité, a été mesurée; des conditions contrôles, où le tunnel était statique ou absent, ont été incluses. Les résultats montrent que la réactivité (i.e. instabilité) posturale induite visuellement est plus élevée chez les jeunes enfants; ensuite, elle s'atténue pour rejoindre des valeurs adultes vers 16-19 ans et augmente de façon linéaire en fonction de l'âge après 45 ans jusqu'à redevenir élevée vers 60 ans. De plus, à la plus haute vélocité du tunnel, les plus jeunes participants autistes ont manifesté significativement moins de réactivité posturale comparativement à leurs contrôles; cette différence n'était pas présente chez des participants plus âgés (16-33 ans). Enfin, les enfants ayant subi un TCC léger, et qui étaient initialement modérément symptomatiques, ont montré un niveau plus élevé d'instabilité posturale induite visuellement que les contrôles, et ce jusqu'à 12 semaines post-trauma malgré le fait que la majorité d'entre eux (89%) n'étaient plus symptomatiques à ce stade. En somme, cela suggère la présence d'une importante période de transition dans la maturation des systèmes sous-tendant l'intégration sensorimotrice impliquée dans le contrôle postural vers l'âge de 16 ans, et d'autres changements sensorimoteurs vers l'âge de 60 ans; cette sur-dépendance visuelle pour la régulation posturale chez les enfants et les aînés pourrait guider l'aménagement d'espaces et l'élaboration d'activités ajustés à l'âge des individus. De plus, le fait que l'hypo-réactivité posturale aux informations visuelles chez les autistes dépende des caractéristiques de l'environnement visuel et de l'âge chronologique, affine notre compréhension des anomalies sensorielles propres à l'autisme. Par ailleurs, le fait que les enfants ayant subi un TCC léger montrent des anomalies posturales jusqu'à 3 mois post-trauma, malgré une diminution significative des symptômes rapportés, pourrait être relié à une altération du traitement de l'information visuelle dynamique et pourrait avoir des implications quant à la gestion clinique des patients aux prises avec un TCC léger, puisque la résolution des symptômes est actuellement le principal critère utilisé pour la prise de décision quant au retour aux activités. Enfin, les résultats obtenus chez une population à développement atypique (autisme) et une population avec atteinte neurologique dite transitoire (TCC léger), contribuent non seulement à une meilleure compréhension des mécanismes d'intégration sensorimotrice sous-tendant le contrôle postural mais pourraient aussi servir comme marqueurs sensibles et spécifiques de dysfonction chez ces populations. Mots-clés : posture, équilibre, vision, développement/vieillissement sensorimoteur, autisme, TCC léger symptomatique, réalité virtuelle. / Maintaining upright stance is essential for the accomplishment of several goal-directed behaviors, such as walking. Humans use three distinct sensory systems to regulate their posture: the somatosensory, the vestibular and the visual systems. The role of vision in postural regulation remains poorly understood, notably its variability across the life-span, developmental type and neurological insult. Hence, visually-driven postural regulation was examined in typically developing and aging participants (5-85 years-old), as well as in atypically developing individuals with autism (12-33 years-old) and in children having sustained mTBI (9-18 years-old). In order to do so, participants' postural reactivity was assessed in response to a fully immersive virtual tunnel moving at 3 different velocities; control conditions were also included wherein the tunnel was either static or absent. Results show that visually-induced postural reactivity was strongest in young children, then attenuated to become adult-like between 16-19 years of age, and started increasing again linearly with age after 45 years until becoming strong again around 60 years. Moreover, at the highest tunnel velocity, younger autistic participants showed significantly less postural reactivity compared to age-matched controls and young adults (16-33 years-old). Finally, children having sustained mTBI, who were initially moderately symptomatic, exhibited increased visually-induced instability compared to their matched controls up to 12 weeks post-injury, although most of them (89%) were no longer highly symptomatic. Altogether, this suggests the presence of an important transition period for the maturation of the systems underlying sensorimotor integration in postural control at around 16 years of age, and further sensorimotor changes after 60 years of age; this over-reliance on vision for postural regulation in childhood and late adulthood could guide the design of age-appropriate facilities/ activities. Furthermore, the fact that postural hypo-reactivity to visual information present in autism is contingent on both the visual environment and on chronological age, enhances our understanding of autism-specific sensory anomalies. Additionally, the fact that children with mTBI show balance anomalies up to 3 months post-injury, even when they are no longer highly symptomatic may be related to altered processing of dynamic visual information and could have implications for the clinical management of mTBI patients, since symptoms resolution is commonly used as a criterion for return to activities. Finally, results stemming from populations with atypical development (autism) and with so-called transient neurological insult (mild TBI) not only contribute to enhance our understanding of sensorimotor integration mechanisms underlying postural control, but could also consist of sensitive and specific markers of dysfunction in these populations. Keywords : posture, balance, vision, sensorimotor development/ aging, autism, symptomatic mTBI, virtual reality.

À mesure que la population des personnes agées dans les pays industrialisés augmente au fil de années, les ressources nécessaires au maintien du niveau de vie de ces personnes augmentent aussi. Des statistiques montrent que les chutes sont l’une des principales causes d’hospitalisation chez les personnes agées, et, de plus, il a été démontré que le risque de chute d’une personne agée a une correlation avec sa capacité de maintien de l’équilibre en étant debout. Il est donc d’intérêt de développer un système automatisé pour analyser l’équilibre chez une personne, comme moyen d’évaluation objective. Dans cette étude, nous avons proposé l’implémentation d’un tel système. En se basant sur une installation simple contenant une seule caméra sur un trépied, on a développé un algorithme utilisant une implémentation de la méthode de détection d’objet de Viola-Jones, ainsi qu’un appariement de gabarit, pour suivre autant le mouvement latéral que celui antérieur-postérieur d’un sujet. On a obtenu des bons résultats avec les deux types de suivi, cependant l’algorithme est sensible aux conditions d’éclairage, ainsi qu’à toute source de bruit présent dans les images. Il y aurait de l’intérêt, comme développement futur, d’intégrer les deux types de suivi, pour ainsi obtenir un seul ensemble de données facile à interpréter. / As the senior population in developed countries increases, so will the resources dedicated to maintaining a high standard of life for the elderly. Statistics show that falls are one of the main causes of senior citizens being hospitalized. Furthermore, it has been shown that the risk of an elderly person falling is correlated to their ability to maintain their balance during standing position. It is then of interest to develop an automated system to evaluate a subject’s balance, or postural sway, as a means of objective evaluation. In this study we have proposed the implementation of such a system. Based on a simple setup of one camera on a tripod, we have developed an algorithm using the Viola-Jones implementation, as well as template matching, to track both lateral and anterior-posterior postural sway. We have obtained good results for both types of tracking, however, the tracking algorithm is sensitive to lighting conditions and any kind of noise in the images. It would be of interest, as a future development, to integrate both types of tracking, so as to obtain only one easily-interpretable dataset as a result.

Ce travail se veut d’un rapprochement aux pratiques et savoirs des peuples amazoniens à partir de discours produits par ces nations. Nous y interpréterons des chants sacrés, des narrations ancestrales et des textes académiques de penseurs autochtones. Ce travail indique que les pratiques amazoniennes s’inscrivent dans un contexte de significations qui considèrent que tout être vivant possède des pensées et un esprit; qu’il existe des êtres spirituels qui défendent ces êtres vivants contre les abus possibles. Les êtres humains doivent transcender leur état de conscience, se déplacer vers les mondes invisibles et initier la communication avec ces esprits, pour ainsi maintenir l’équilibre existentiel. Selon les pensées de l’Amazonie, les communautés humaines ne peuvent pas se concevoir comme autosuffisantes; elles doivent plutôt maintenir de constantes relations avec les multiples êtres qui peuplent leur environnement visible et les mondes invisibles. Les trois concepts clés qui permettent de rendre compte des pratiques des peuples amazoniens sont la déprédation, la transformation et l’équilibre. Par déprédation, nous entendons les pratiques amazoniennes qui impliquent une destruction des autres êtres afin de sustenter la vie de la communauté. Selon les pensées de l’Amazonie, cette déprédation devrait être mesurée, dans le but de ne pas tuer plus que nécessaire à la survie. La déprédation est régulée par les êtres spirituels. Les pratiques amazoniennes de transformation sont destinées à la sauvegarde des liens de la communauté, en transfigurant tout ce qui entre ou sort de cette dernière, de manière à ce qu’aucun agent externe ne mette en péril les liens affectifs. Les pratiques de déprédation et de transformation sont complémentaires et elles requièrent toutes les deux de se produire de manière équilibrée, en respectant les savoirs ancestraux et les lois cosmiques établies par les esprits supérieurs. En ce qui a trait à la méthode d’analyse, nous aborderons les discours de l’Amazonie à partir leur propre logique culturelle, sans imposer des méthodologies préétablies, ce qui donne comme résultat un travail académique qui approfondie la production intellectuelle interculturelle, puisque ce sont les voix indigènes qui expriment elles-mêmes leurs conceptions et le sens de leurs pratiques. Dans son ensemble, le travail engage un dialogue critique avec son champ d’étude en discutant ou en approfondissant certaines conceptions forgées par la littérature anthropologique consacrée à l’étude de la région, à partir des savoirs ancestraux amazoniens qui nourrissent les pratiques de ces nations. / This dissertation delves into the knowledge-practices of Amazonian peoples, drawing on discourses produced by members of these nations. It explores sacred songs, stories and academic texts of ancient Indian thinkers. The dissertation signals that Amazonian practices belong to a context of meanings which consider that all living beings have thoughts and spirit; that spiritual beings defend these living beings against possible abuses. Human beings must transcend their state of consciousness, navigate the invisible worlds and establish communication with these spirits to uphold existential balance. According to Amazonian thought, human communities are not self-sufficient and must maintain a constant relationship with the multiplicity of beings that populate the visible environment and invisible worlds. Three key concepts account for the practices of Amazonian peoples: depredation, transformation and balance. Depredation refers to Amazonian practices involving the destruction of other beings in order to sustain the life of the community. According to Amazonian thought, depredation should be measured and only that which is necessary for survival should be killed. Depredation is governed by spiritual beings. Amazonian transformation practices are designed to safeguard community ties, transfiguring all that enters or leaves it, so that no external agent may jeopardize these ties of affection. The practices of depredation and transformation are complementary and both must be carried out in a balanced manner, respecting ancestral knowledge and cosmic laws established by higher spirits. With regard to the method of analysis, the dissertation considers Amazonian discourses from their own cultural logic and does not impose pre-established methodologies on them. Consequently, the present scholarly work makes a profound attempt at achieving an intercultural intellectual production; as it is indigenous voices themselves that express their ideas and the meaning of their practices. Overall, the dissertation enters into a critical dialogue with its field of study, both challenging and broadening certain concepts forged by the anthropological literature dedicated to the region’s study, drawing on the ancient Amazonian knowledge that nurtures the practices of those nations. / El presente trabajo es una aproximación a los saberes-prácticas de las naciones de la Amazonía occidental, a partir de discursos producidos por miembros de esas mismas naciones. Se interpretarán cantos sagrados, narraciones ancestrales y textos académicos de pensadores indígenas. El trabajo señala que las prácticas amazónicas occidentales se enmarcan dentro de un contexto de significaciones que consideran que todo ser vivo tiene pensamientos y espíritu; que existen seres espirituales que defienden a estos seres vivos contra posibles abusos. Los seres humanos deben trascender su estado de conciencia, desplazarse a los mundos invisibles y entablar comunicación con estos espíritus, para de esa manera mantener el equilibrio existencial. Para los pensamientos amazónicos occidentales, las comunidades humanas no pueden pensarse autosuficientes, sino que deben mantener constantes relaciones con la multiplicidad de seres que pueblan su entorno visible y los mundos invisibles. Tres conceptos claves que permiten dar cuenta de las prácticas de los pueblos de la Amazonía occidental son depredación, transformación y equilibrio. Por depredación se entienden las prácticas amazónicas que implican una destrucción de otros seres para sustentar la vida de la comunidad. Según los pensamientos amazónicos occidentales, esta depredación debe ser medida, sin asesinar más de lo necesario para subsistir. La depredación se encuentra regulada por los seres espirituales. Las prácticas amazónicas de transformación están destinadas a salvaguardar los vínculos de la comunidad, transfigurando todo aquello que entra o sale de la misma, de tal manera que ningún agente externo ponga en peligro los vínculos de afecto. Las prácticas de depredación y transformación son complementarias y ambas requieren hacerse de manera equilibrada, respetando los saberes ancestrales y las leyes cósmicas establecidas por los espíritus superiores. En cuanto al método de análisis, se abordan los discursos amazónicos occidentales a partir de sus propias lógicas culturales, sin imponerles metodologías pre-establecidas, lo que da como resultado un trabajo académico que sigue ahondado en el intento de llegar a una producción intelectual intercultural, siendo las voces indígenas mismas las que expresan sus concepciones y los sentidos de sus prácticas. En su conjunto, el trabajo entabla un diálogo crítico con su campo de estudio, discutiendo o ahondando ciertas concepciones forjadas por la literatura antropológica dedicada al estudio de la región, a partir de aquellos saberes ancestrales de la Amazonía occidental que nutren las prácticas de esas naciones.

Malgré un intérêt grandissant pour la question du devenir des survivants de tumeur cérébrale pédiatrique, l’évaluation de leur équilibre est souvent négligée. Les objectifs de nos travaux étaient de 1) examiner les écrits portant sur l’équilibre chez les survivants de tumeur cérébrale pédiatrique; 2) comparer l'équilibre debout et la qualité de vie entre les survivants et un groupe d’enfants témoins; et 3) examiner l'association entre l'équilibre debout et qualité de vie chez les survivants. Notre recension des écrits démontra que les survivants de tumeur cérébrale présentent des troubles de l’équilibre, mais les limites méthodologiques des études nous empêchent de conclure de manière définitive. Ensuite, nous avons recruté un groupe d’enfants survivants d’une tumeur cérébrale de la fosse postérieure et un groupe d’enfants sains. Leur équilibre était évalué à l’aide du Bruininks-Oseretsky Test of Motor Proficiency-2nd edition (BOT-2) et du Pediatric Balance Scale (PBS). Certains participants ont aussi été évalués avec une plate-forme de force où les limites de stabilité étaient documentées. Finalement, tous les enfants et leurs parents remplissaient le Pediatric Quality of Life Inventory (PedsQL4.0). Nos résultats démontrent que les survivants présentent une diminution de l’équilibre mise en évidence par le BOT-2, mais que leur qualité de vie est similaire aux enfants sains. La performance au BOT-2 est associée à la dimension physique du PedsQL4.0, suggérant une relation entre l’équilibre et la qualité de vie. Nos résultats suggèrent qu’une évaluation de l’équilibre pourrait être bénéfique chez cette clientèle afin de mieux cerner ses besoins de réadaptation. / There is growing interest in studying outcomes in survivors of pediatric brain tumours. Physical outcomes, especially balance abilities, are less investigated. Objectives of this thesis are to: 1) examine the literature for balance outcomes in survivors of pediatric brain tumours, 2) compare standing balance and health-related quality of life (HRQOL) between survivors of pediatric posterior fossa brain tumours (PFBT) and typically-developing controls and 3) explore the association between balance and HRQOL. A comprehensive review demonstrated that although the literature suggests that survivors of pediatric brain tumours display ongoing balance deficits, studies have limitations, emphasizing the need for further research. Survivors of pediatric PFBT and typically-developing children were recruited and their balance assessed with the Bruininks-Oseretsky Test of Motor Proficiency-2nd edition (BOT-2) and Pediatric Balance Scale (PBS). Dynamic balance was also evaluated for some participants using a force platform. The Pediatric Quality of Life Inventory measured HRQOL. Statistical analyses included Mann-Whitney U tests to compare results between groups and Spearman's rank correlation coefficient to determine the association between balance and HRQOL. Balance abilities were significantly worse in survivors as measured by the BOT-2. The PBS displayed a ceiling effect. Certain laboratory outcome measures suggested balance difficulties. All participants’ HRQOL scores were within normative values. In survivors, an association was found between BOT-2 scores and the physical dimension of HRQOL. Survivors of PFBT demonstrate persistent balance difficulties, best assessed by the BOT-2; however, they report normal HRQOL. Future research should be collaborative and focus upon the best ways to manage balance deficits.

L'être humain utilise trois systèmes sensoriels distincts pour réguler le maintien de la station debout: la somesthésie, le système vestibulaire, et le système visuel. Le rôle de la vision dans la régulation posturale demeure peu connu, notamment sa variabilité en fonction de l'âge, du type développemental, et des atteintes neurologiques. Dans notre travail, la régulation posturale induite visuellement a été évaluée chez des participants au développement et vieillissement normaux âgés de 5-85 ans, chez des individus autistes (développement atypique) âgés de 12-33 ans, ainsi que chez des enfants entre 9-18 ans ayant subi un TCC léger. À cet effet, la réactivité posturale des participants en réponse à un tunnel virtuel entièrement immersif, se mouvant à trois niveaux de vélocité, a été mesurée; des conditions contrôles, où le tunnel était statique ou absent, ont été incluses. Les résultats montrent que la réactivité (i.e. instabilité) posturale induite visuellement est plus élevée chez les jeunes enfants; ensuite, elle s'atténue pour rejoindre des valeurs adultes vers 16-19 ans et augmente de façon linéaire en fonction de l'âge après 45 ans jusqu'à redevenir élevée vers 60 ans. De plus, à la plus haute vélocité du tunnel, les plus jeunes participants autistes ont manifesté significativement moins de réactivité posturale comparativement à leurs contrôles; cette différence n'était pas présente chez des participants plus âgés (16-33 ans). Enfin, les enfants ayant subi un TCC léger, et qui étaient initialement modérément symptomatiques, ont montré un niveau plus élevé d'instabilité posturale induite visuellement que les contrôles, et ce jusqu'à 12 semaines post-trauma malgré le fait que la majorité d'entre eux (89%) n'étaient plus symptomatiques à ce stade. En somme, cela suggère la présence d'une importante période de transition dans la maturation des systèmes sous-tendant l'intégration sensorimotrice impliquée dans le contrôle postural vers l'âge de 16 ans, et d'autres changements sensorimoteurs vers l'âge de 60 ans; cette sur-dépendance visuelle pour la régulation posturale chez les enfants et les aînés pourrait guider l'aménagement d'espaces et l'élaboration d'activités ajustés à l'âge des individus. De plus, le fait que l'hypo-réactivité posturale aux informations visuelles chez les autistes dépende des caractéristiques de l'environnement visuel et de l'âge chronologique, affine notre compréhension des anomalies sensorielles propres à l'autisme. Par ailleurs, le fait que les enfants ayant subi un TCC léger montrent des anomalies posturales jusqu'à 3 mois post-trauma, malgré une diminution significative des symptômes rapportés, pourrait être relié à une altération du traitement de l'information visuelle dynamique et pourrait avoir des implications quant à la gestion clinique des patients aux prises avec un TCC léger, puisque la résolution des symptômes est actuellement le principal critère utilisé pour la prise de décision quant au retour aux activités. Enfin, les résultats obtenus chez une population à développement atypique (autisme) et une population avec atteinte neurologique dite transitoire (TCC léger), contribuent non seulement à une meilleure compréhension des mécanismes d'intégration sensorimotrice sous-tendant le contrôle postural mais pourraient aussi servir comme marqueurs sensibles et spécifiques de dysfonction chez ces populations. Mots-clés : posture, équilibre, vision, développement/vieillissement sensorimoteur, autisme, TCC léger symptomatique, réalité virtuelle. / Maintaining upright stance is essential for the accomplishment of several goal-directed behaviors, such as walking. Humans use three distinct sensory systems to regulate their posture: the somatosensory, the vestibular and the visual systems. The role of vision in postural regulation remains poorly understood, notably its variability across the life-span, developmental type and neurological insult. Hence, visually-driven postural regulation was examined in typically developing and aging participants (5-85 years-old), as well as in atypically developing individuals with autism (12-33 years-old) and in children having sustained mTBI (9-18 years-old). In order to do so, participants' postural reactivity was assessed in response to a fully immersive virtual tunnel moving at 3 different velocities; control conditions were also included wherein the tunnel was either static or absent. Results show that visually-induced postural reactivity was strongest in young children, then attenuated to become adult-like between 16-19 years of age, and started increasing again linearly with age after 45 years until becoming strong again around 60 years. Moreover, at the highest tunnel velocity, younger autistic participants showed significantly less postural reactivity compared to age-matched controls and young adults (16-33 years-old). Finally, children having sustained mTBI, who were initially moderately symptomatic, exhibited increased visually-induced instability compared to their matched controls up to 12 weeks post-injury, although most of them (89%) were no longer highly symptomatic. Altogether, this suggests the presence of an important transition period for the maturation of the systems underlying sensorimotor integration in postural control at around 16 years of age, and further sensorimotor changes after 60 years of age; this over-reliance on vision for postural regulation in childhood and late adulthood could guide the design of age-appropriate facilities/ activities. Furthermore, the fact that postural hypo-reactivity to visual information present in autism is contingent on both the visual environment and on chronological age, enhances our understanding of autism-specific sensory anomalies. Additionally, the fact that children with mTBI show balance anomalies up to 3 months post-injury, even when they are no longer highly symptomatic may be related to altered processing of dynamic visual information and could have implications for the clinical management of mTBI patients, since symptoms resolution is commonly used as a criterion for return to activities. Finally, results stemming from populations with atypical development (autism) and with so-called transient neurological insult (mild TBI) not only contribute to enhance our understanding of sensorimotor integration mechanisms underlying postural control, but could also consist of sensitive and specific markers of dysfunction in these populations. Keywords : posture, balance, vision, sensorimotor development/ aging, autism, symptomatic mTBI, virtual reality.

Le risque de chute est une problématique bien présente chez les personnes âgées ou ayant une atteinte neurologique et reflète un déficit des mécanismes neuronaux assurant l’équilibre. De précédentes études démontrent que l’intégration des informations sensorielles est essentielle au contrôle de l’équilibre et que l’inhibition présynaptique (IP) serait un mécanisme important dans le contrôle de la transmission sensorielle. Ainsi, le but de cette étude était d’identifier la contribution du mécanisme d’IP à l’induction de réponses posturales efficaces suite à une perturbation d’équilibre. Notre hypothèse est qu’une diminution d’IP contribuerait à l’induction des ces réponses, en augmentant l’influence de la rétroaction sensorielle sur les réseaux de neurones spinaux. Afin de démontrer cette hypothèse, nous avons d’abord évalué l’excitabilité spinale pendant les perturbations vers l’avant ou vers l’arrière, à l’aide du réflexe H. L’excitabilité spinale était modulée selon la direction de la perturbation et cette modulation survenait dès 75 ou 100 ms (p<0.05), soit avant l’induction des réactions posturales. Puis, à l’aide de techniques plus précises de convergence spinale, nous avons démontré que l’IP était diminuée dès 75 et 100 ms dans les deux directions, suggérant que la transmission des informations sensorielles vers la moelle épinière est accrue juste avant le déclenchement de la réponse posturale. Cette étude met en évidence un mécanisme-clé permettant d’augmenter la rétroaction des informations sensorielles nécessaires à l’induction de réponses posturales appropriées. L’évaluation de ce mécanisme pourrait mener à une meilleure identification des individus à risque de chute. / Falls are a significant problem among the elderly or persons with a neurological impairment, and reflect a deficit in the nervous mechanisms underlying postural control. Previous research shows that the integration of sensory feedback is a crucial component of postural control and that presynaptic inhibition (PSI) plays an important role in controlling the sensory processing of information. The aim of this study was to identify the contribution of PSI to the induction of effective postural responses following an unexpected balance perturbation. We hypothesized that a decrease in PSI would contribute to the induction of these responses by increasing the influence of sensory feedback onto spinal networks during the perturbation. First we assessed the level of spinal excitability during perturbations, using the soleus H-reflex. Results show that spinal excitability is modulated according to the direction of the perturbation (forward and backward tilts) and that this modulation occurs 75 and 100 ms after tilt-onset in all subjects (p<0.05). To further estimate changes in PSI, spatial facilitation techniques were used. PSI was shown to decrease in both perturbation directions shortly after tilt onset at 75 and 100 ms (p<0.05), suggesting an increase in sensory transmission in the spinal cord. These observations suggest that sensory feedback is critical for the induction of effective postural responses and that impaired sensory transmission or integration, due to CNS lesions or ageing, may lead to certain balance deficits. Identifying patients with such impairments may improve fall risk-assessment and prevention.

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.

Les problèmes d’équilibre associés aux déficits sensorimoteurs chez les personnes hémiparétiques après un accident vasculaire cérébral (AVC) sont un facteur de risque de chutes lors d’activités locomotrices. Cette thèse avait pour but d’approfondir les connaissances sur les capacités d’équilibre de ces personnes dans des tâches de marche et de les comparer avec celles des personnes en santé. Le premier objectif visait à quantifier la difficulté à maintenir l’équilibre dynamique (c.-à.-d. lié au déplacement du corps) et postural (c.-à.-d. lié à l’alignement des segments du corps) des personnes hémiparétiques lors de la marche sur tapis roulant. Le second objectif était de mieux comprendre les relations entre l’équilibre et les modifications du patron de marche liées aux déficits associés à l’AVC telles que la réduction de la vitesse de marche et l’asymétrie, ou liées à certaines interventions de réadaptation, telles que l’utilisation d’un tapis roulant à double courroie avec des vitesses inégales ou l’ajout d’une charge à la cheville. Les résultats ont montré que les personnes hémiparétiques avaient moins de difficulté à maintenir leur équilibre que les personnes en santé lorsqu’elles marchaient à leur vitesse confortable (étude no1). Cependant, à vitesse équivalente, la difficulté à maintenir l’équilibre était plus grande pour les personnes hémiparétiques que pour celles en santé (étude no1). L’évaluation de l’effet sur le patron de marche et l’équilibre d’une marche sur un tapis roulant avec des vitesses de courroies inégales puis égales a montré que les personnes âgées en santé avaient des capacités d’adaptation et de désadaptation, objectivées par des changements des forces de réaction du sol, similaires à celles de jeunes adultes en santé (étude no2). Toutefois, l’équilibre des personnes âgées, mesuré par la différence des forces de réaction au sol lors des phases de freinage et de propulsion, était plus affecté par les vitesses de courroie inégales que celui des jeunes adultes (étude no2). Chez les personnes hémiparétiques, une marche plus symétrique ne modifiait pas la difficulté à maintenir l’équilibre (étude no3). Toutefois, l’équilibre était plus affecté lors de l’appui sur le membre inférieur qui avait été placé sur la courroie lente lors de la marche avec les vitesses de courroies inégales (étude no3). Finalement, l’ajout d’une charge à la cheville, placée du côté non parétique puis du côté parétique, lors de la marche n’affectait pas l’équilibre dynamique des personnes hémiparétiques, mais facilitait leur équilibre postural (étude no4). En résumé, ces résultats suggèrent que les personnes hémiparétiques réduisent leur vitesse de marche pour maintenir leur équilibre. De plus, leur équilibre est affecté par le protocole de marche sur tapis roulant avec des vitesses de courroies inégales, mais il ne l’est pas parce que le patron de marche est devenu plus symétrique. Enfin, l’ajout d’une charge à la cheville reste une approche pertinente pour améliorer la marche, toutefois elle n’est pas indiquée pour entraîner l’équilibre des personnes hémiparétiques. La prise en compte de la vitesse de marche lors de l’évaluation de l’équilibre et un entraînement à des vitesses de marche plus rapides que la vitesse confortable sont des facteurs importants à considérer pour la réadaptation des personnes post-AVC. / Balance problems associated with sensorimotor impairments in individuals with hemiparesis post-stroke are a risk factor for falls during locomotion. This thesis aimed to foster knowledge on balance ability in this post-stroke population during locomotor tasks compared to healthy individuals. The first objective was to quantify difficulty in maintaining dynamic (i.e. related to body displacements) and postural (i.e. related to segment alignment) balance among individuals post-stroke walking on a treadmill. The second objective was to better understand the relationship between balance and gait pattern changes associated with stroke-related deficits such as reduced gait speed and asymmetry, or those associated with certain rehabilitation interventions such as using a split-belt treadmill with asymmetrical belt speeds or adding a load on the ankle. The results showed that individuals post-stroke had less difficulty in maintaining balance than their healthy counterparts when they walked at a self-selected speed (study #1). However, at a similar speed, the stroke group experienced greater difficulty in maintaining balance than the healthy group (study #1). Assessment of how walking on a split-belt treadmill with both asymmetrical and symmetrical belt speeds affects gait pattern and balance showed that healthy older individuals had similar ability in adapting and de-adapting, as demonstrated by changes in ground reaction forces, compared to healthy young adults (study #2). However, balance among older individuals, as measured by the difference in ground reaction forces during the braking and propulsive phases, was more affected by asymmetrical belt speeds than young adults (study #2). In individuals post-stroke, a more symmetrical gait pattern did not alter difficulty in maintaining balance (study #3). However, balance was more affected during the stance phase of the leg on the slow belt when walking with asymmetrical belt speeds (study #3). Finally, adding a load on the ankle, placed on the non-paretic side then on the paretic side, when walking did not affect dynamic balance among individuals post-stroke, but it did improve their postural balance (study #4). In summary, these results suggest that individuals post-stroke reduce their gait speed in order to maintain their balance. Moreover, the split-belt treadmill protocol does affect their balance but not as a result of their gait pattern becoming more symmetrical. Finally, adding a load on the ankle remains a relevant approach to improve gait function, however, it is not recommended to train balance in individuals post-stroke. Lastly, adding a load on the ankle is not a recommended balance training method. Gait speed when assessing balance and gait training at speeds faster than a self-selected gait speed are important factors to consider during rehabilitation of individuals post-stroke.

Quand le mouvement de particules sous l'action d'un forçage extérieur est restreint par des mécanismes d'exclusion ou de blocage, des corrélations spatio-temporelles non triviales peuvent être observées, dans une dynamique caractérisé par des hétérogénéités spatiales et grandes fluctuations dans le temps.Dans cette thèse, nous étudions deux exemples d'un tel type de mouvement, en prenant en considération deux processus d'exclusion sur des réseaux discrètes en 2d et en 1d.Le premier modèle est inspiré par les mécanismes de relaxation lents observés dans le cisaillement ou le forçage de systèmes colloïdaux ou granulaires: pour des densités élevées, en augmentant le forçage la viscosité peut croitre énormément. Nous expliquons le mécanisme de blocage à grandes densités comme conséquence de l'existence simultanée de régions bloquées et mobiles dans le système, et nous déterminons la signature d'une telle dynamique par le moyen de la thermodynamique des histoires. Nous mesurons aussi l'extension spatiale des structures hétérogènes et fournissons un modèle phénoménologique reliant les propriétés microscopiques de la dynamique au comportement macroscopique de l'écoulement.Le deuxième modèle consiste en un processus d'exclusion en une dimension, incluant les effets dus à la présence structurelle d'un défaut dynamique localisé. Inspirés par la complexité et la richesse du processus de translation du ARN messager, nous proposons un nouveau modèle pour la dynamique de particules dont le mouvement est affecté par des modification stochastiques et structurelles de leur conditions de transport. Nous fournissons une description complète du modèle, avec la caractérisation de tous les régimes dynamiques possibles et une explication quantitative des profils macroscopiques du courant. / When the motion of particles driven by external forces is restricted by exclusion mechanisms or bottlenecks, non-trivial space-time correlations in their motion may be observed, giving rise to a dynamics which involves spatial heterogeneities and large fluctuations in time.Here we study two examples of such kind of motion, considering two exclusion processes on discrete lattices in 2d and 1d.The first model is inspired by the slow relaxation occurring when stirring or shearing colloidal or granular materials: at high densities (or packing fractions) increasing the external forcing may lead to a strong increase in the viscosity. We explain the blockage dynamics at high density as the coexistence of blocked and mobile regions and we determine the signature of such dynamics with the use of the thermodynamics of histories. We also quantify the spatial extension of such structures and provide a phenomenological model relating the microscopic properties of the dynamics to the macroscopic flow behavior.The second model consists in a one-dimensional exclusion process incorporating a structural, localized, dynamical defect. Inspired by the complexity and richness of mRNA translation, we propose a new model for the dynamics arising when the particles flow is regulated by structural or conformational changes in the transport medium. We provide a complete description of the model, characterizing all the possible dynamical regimes and addressing a quantitative explanation of the macroscopic current profiles.

La recombinaison méiotique joue un double rôle de moteur évolutif en participant à la création d'une diversité génétique soumise à la sélection naturelle et de contrôle dans la fabrication des gamètes lors de la méiose. De plus, en association avec certains mécanismes de réparation, la recombinaison, au travers de la conversion génique biaisée manipule les fréquences alléliques au sein des populations. Les connaissances sur le fonctionnement même de ce processus ont considérablement augmenté ces dernières années faisant découvrir un processus complexe, autant dans son fonctionnement que dans son évolution. Le thème général de la thèse est l'analyse, dans un contexte évolutif, des relations entre les différents rôles et caractéristiques fonctionnelles de la recombinaison. Un modèle de la recombinaison prenant en compte des contraintes liées au contrôle de la méiose et le phénomène d'interférence a permis une comparaison entre espèces au sein des vertébrés et des non-vertébrés de même qu'une comparaison entre sexes. Par ailleurs, nous avons montré l'impact de la localisation spécifique aux sexes des points chauds de recombinaison sur l'évolution du contenu en GC des génomes de plusieurs vertébrés. Finalement, nous proposons un modèle à l'échelle de la génétique des populations, permettant d'analyser l'impact de la recombinaison sur la fréquence de mutations délétères dans les populations humaines. Cette thèse, nous l'espérons, apportera sa pierre à l'étude interdisciplinaire de la recombinaison, à la fois au sein de la biologie et par ses relations au travers de la modélisation avec l'informatique et les mathématiques. / Meiotic recombination plays several critical roles in molecular evolution. First, recombination represents a key step in the production and transmission of gametes during meiosis. Second, recombination facilitates the impact of natural selection by shuffling genomic sequences. Furthermore, the action of certain repair mechanisms during recombination affects the frequencies of alleles in populations via biased gene conversion. Lately, the numerous advancements in the study of recombination have unraveled the complexity of this process regarding both its mechanisms and evolution. The main aim of this thesis is to analyze the relationships between the different causes, characteristics, and effects of recombination from an evolutionary perspective. First, we developed a model based on the control mechanisms of meiosis and inter-crossover interference. We further used this model to compare the recombination strategies in multiple vertebrates and invertebrates, as well as between sexes. Second, we studied the impact of the sex-specific localization of recombination hotspots on the evolution of the GC content for several vertebrates. Last, we built a population genetics model to analyze the impact of recombination on the frequency of deleterious mutation in the human population.