Cette thèse porte sur l'importance de deux contraintes posturales soit la posture et l'obésité. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à l'impact de ces contraintes sur le contrôle de l'équilibre postural et le contrôle d'un mouvement de pointage nécessitant vitesse et précision. Ainsi, cinq grands thèmes ont été abordés dans cette thèse. La première étude porte sur l'influence du poids corporel sur la stabilité posturale. La deuxième étude porte sur l'influence d'une perte de poids sur la stabilité posturale. La troisième étude porte sur l'influence d'une modification du contrôle de l'équilibre créée par l'adoption d'une configuration posturale plus ou moins stable sur la production de mouvements de pointage rapide et précis. La quatrième étude porte sur l'effet de la diminution de stabilité posturale observée chez des individus souffrant d'obésité lors de l'exécution d'un mouvement de pointage rapide et précis. Finalement, la dernière étude porte sur les améliorations possibles que pourraient entraîner une perte de poids sur un mouvement de pointage rapide et précis effectué dans différents contextes de stabilité posturale. L'objectif de la première étude était d'évaluer l'effet du poids corporel sur la stabilité posturale. Pour réaliser cet objectif, 59 hommes avec des indices de masse corporelle variant entre 17.4 et 63.8 kg/m ont été évalués dans une tâche de posture statique à l'aide d'une plateforme de force. Les participants à cette étude étaient testés en condition yeux ouverts et yeux fermés. En vision, l'analyse de régression multiple a montré que le poids corporel était responsable de 52% de la variance associée à la stabilité posturale. Sans la vision ce pourcentage était de 54%. Ces résultats suggèrent que le poids corporel est un indicateur majeur de la stabilité posturale et que les individus plus lourds sont moins stables et plus à risque de chuter. L'objectif de la deuxième étude était d'investiguer l'effet d'une perte de poids chez des individus obèses et obèses morbides. Dans cette étude la stabilité posturale a été évaluée avant et après une perte de poids à l'aide d'une plate forme de force. Suite à la perte de poids une amélioration de pratiquement tous les paramètres posturaux a été observée. De plus, une forte relation entre la quantité de poids perdue et les améliorations posturales a été notée. En résumé, les résultats de cette étude montrent que la perte de poids améliore la stabilité posturale et cette amélioration est fonction de la quantité de poids perdue. L'objectif de la troisième étude était d'examiner l'interaction entre le contrôle de l'équilibre postural et l'exécution d'un mouvement de pointage. Afin de d'évaluer l'effet du contrôle de l'équilibre postural, les sujets devaient pointer à une cible en posture assise ou en posture debout. Différentes largeurs de cible ont été utilisées afin de varier la difficulté de la tâche (0.5, 1.0, 2.5, et 5.0 cm). Les résultats de cette étude montrent que lorsque les sujets pointent à la plus petite cible, l'augmentation du temps de mouvement est plus importante en posture debout qu'en posture assise. Ce résultat suggère que le degré de difficulté de la tâche ne peut pas être uniquement déterminé par la largeur de la cible. Comparativement à la posture assise, la tâche de pointage en posture debout crée une contrainte supplémentaire lorsque le degré de précision requis est grand (la plus petite cible). L'objectif de la quatrième étude consistait à examiner si l'obésité par une contrainte posturale additionnelle pourrait limiter la relation vitesse-précision avec laquelle un mouvement du membre supérieur peut être accompli. Dans cette étude, la tâche de pointage était effectuée uniquement en posture debout. Huit sujets ayant un indice de masse corporelle normal (IMC) (IMC entre 20.9 et 25 kg/m2 ) et neuf sujets obèses en santé (IMC entre 30.5 et 48.6 kg/m2 ) devaient pointer en position debout à une cible située face à eux. Différentes largeurs de cible étaient utilisées afin de varier la difficulté de la tâche (0.5, 1.0, 2.5, et 5.0 cm). Conformément à la relation vitesse-précision, les deux groupes ont montré une augmentation du temps de mouvement avec la diminution de la largeur de la cible. Toutefois, l'augmentation du temps de mouvement est plus grande pour les sujets obèses que ceux avec un IMC normal pour les deux cibles les plus petites. Les temps de mouvements pour atteindre ces deux cibles étaient en moyenne 115 et 145 ms plus lent pour le groupe obèse. Ces résultats suggèrent que l'obésité impose une contrainte posturale additionnelle qui limite la vitesse à laquelle un mouvement de pointage précis peut être réalisé. Pour terminer, l'objectif de la cinquième étude est d'examiner si une perte de poids chez des sujets obèses permet l'amélioration de la relation vitesse-précision lors d'un mouvement de pointage. Dans cette étude, la tâche étaient effectuée en posture assise et debout. Dix sujets obèses ont exécuté des mouvements de pointage dans deux postures différentes. Différentes largeurs de cible étaient utilisées afin de varier la difficulté de la tâche (0.5, 1.0, 2.5, et 5.0 cm). L'ensemble des sujets fut évalué avant et après un programme de perte de poids. Avant la perte de poids, le temps de mouvement et la durée de la phase de décélération étaient plus longs lorsque les sujets pointaient en posture debout qu'en posture assise. Après la perte de poids, les sujets montraient un temps de mouvement et une durée de la phase de décélération similaires pour les deux postures. Suite à la perte de poids, la performance dans la tâche de pointage en posture debout s'est améliorée. Cette amélioration de la performance résulterait probablement de l'augmentation de la stabilité posturale permettant un meilleur contrôle lors de l'exécution du mouvement. En conclusion, en comparant des mouvements de pointage nécessitant vitesse et précision effectués en posture assise ou posture debout, on remarque que le contrôle postural, plus important en posture debout, ajoute une contrainte supplémentaire l'exécution du mouvement focal. Toutefois, cette différence est notable seulement lorsque la difficulté de la tâche de pointage est élevée (index de difficulté de 6.9). De plus, l'obésité, par son effet sur le contrôle de l'équilibre postural, ajoute également une contrainte sur la performance d'un mouvement de pointage nécessitant vitesse et précision. En effet, les temps de mouvement sont plus longs pour les sujets obèses que ceux de poids normal suggérant que l'obésité ajoute une contrainte posturale qui limite la vitesse à laquelle un mouvement précis peut être effectué. Suite à un programme de perte de poids, une amélioration dans la performance d'un mouvement de pointage en posture debout est observée. L'augmentation de la stabilité posturale qui est amenée par la perte de poids favoriserait un meilleur contrôle lors de l'exécution du mouvement. Ces résultats renforcent l'importance de la perte de poids chez les individus obèses ou avec un surplus de poids afin de réduire les risques potentiels de blessures au travail impliquant le contrôle de l'équilibre postural et la production de mouvements du membre supérieur. Hypothétiquement, les individus obèses pourraient être plus à risque de se blesser lorsqu'ils exécutent en posture debout des mouvements de pointage qui nécessitent vitesse et un haut degré de précision. / This thesis sought to examine if obesity and posture impose an additional balance control constraint limiting the speed and accuracy of an upper limb goal-directed movement. In the fïrst study, the aim was to détermine the contribution of body weight to predict balance stability. In the second study, the objective was to investigate the effect of weight loss on balance control in obese and morbid obese men. In a longitudinal and clinical intervention study, postural stability was measured with a force platform before and after weight loss in men. In the third study, we examined the interaction between the control of posture and an aiming movement by having subjects reaching target from a seated or a standing position. In the fourth study, based on our fïrst two researches we examined the potentially négative impact of obesity on the control of upper limb movements by comparing obese to normal weight individuals when pointing to targets of various sizes from a standing'posture. Finally, we examined if a weight loss program could improve the speed and accuracy of goal-directed aiming movements of obese individuals and compared their performance when movements were produced from a seated or upright posture. In the fïrst study the aim was to détermine the contribution of body weight to predict balance stability. The balance stability of 59 maie subjects with BMI ranging from 17.4 to 63.8 kg/m2 was assessed using a force platform. The subjects were tested with and without vision. A stepwise multiple régression analysis was used to détermine the independent effect of body weight, âge, body height and foot length on balance stability (Le., mean speed of the center of foot pressure). With vision, the stepwise multiple régression revealed that body weight accounted for 52% of the variance of balance stability. The addition of âge contributed a further 3% to explain balance control. Without vision, body weight accounted for 54% of the variance and the addition of âge and body height added a further 8% and 1% to explain the total variance, respectively. The final model explained 63% of the variance. A decrease in balance stability is strongly correlated to an increase in body weight. In the second study, the objective was to investigate the effect of weight loss on balance control in obese and morbid obese men. In a longitudinal and clinical intervention study, postural stability was measured with a force platform before and after weight loss in men. Weight loss was obtained in obese men (mean body mass index (BMI) = 33.0 kg/m2) by hypocaloric diet until resistance and in morbid obese men (mean BMI = 50.5 kg/m2) by bariatric surgery. Morbid obese men were tested before surgery, and 3 and 12 months after surgery when they had lost 20 and nearly 50% of initial body weight, respectively. Normal weight individuals (mean BMI = 22.7 kg/m2) were tested twice within a 6- to 12-month period to serve as control. Weight loss averaged 12.3 kg after dieting and 71.3 kg after surgery. Body weight remained unchanged in the control group. After weight loss, nearly ail measures of postural stability were improved with and without vision (i.e., CP speed and range in antero-posterior and medio-lateral axes). A strong linear relationship was observed between weight loss and improvement in balance control measured from CP speed (adjusted R2 = 0.65, P<0.001). Weight loss improves balance control in obese men and the extent of the improvement is directly related to the amount of weight loss. In the third study we examined the interaction between the control of posture and an aiming movement. Balance control was varied by having subjects aim at a target from a seated or a standing position. The difficulty of the task was varied by using different target sizes (0.5, 1.0, 2.5 and 5.0cm width). For the smallest target width, the increased MT was greater when subjects were standing than when they were seated suggesting that the difficulty of the aiming task could not be determined solely by the target size. Compared to a seated position, aiming from a standing position added constraints on the movement but only when the accuracy requirements were important (smaller target). The fourth study sought to examine if obesity imposes an additional balance control constraint limiting the speed and accuracy with which an upper limb goal-directed movement performed from an upright standing position can be executed. Eight healthy lean subjects (body mass index (BMI) between 20.9 and 25.0 kg/m2) and nine healthy obese subjects (BMI between 30.5 and 48.6 kg/m2) pointed to a target located in front of them from an upright standing posture. The difficulty of the task was varied by using different target sizes (0.5, 1.0, 2.5 and 5.0cm width). For both groups, MT increased with a decreasing target size. Compared to the normal BMI group, this effect was exacerbated for the obese group. For the two smallest targets, movements were on average 115 and 145 ms slower for the obese than for the normal BMI group suggesting that obesity added a balance constraint and limited the speed with which an accurate movement could be done. Based on the previous results, in the fifth study, we examined if a weight loss program could improve the speed and accuracy of goal-directed aiming movements of obese individuals. Ten obese subjects performed aiming movements from two different postures, standing and seated. Ail participants were evaluated before and after a weight loss program when they were experiencing resistance to weight loss (resistance). Before weight loss, movement times and the duration of declaration phases were longer when subjects were standing than when they were seated. This effect vanished after weight loss and subjects showed declaration phases of similar durations for both postural conditions. After the weight loss program, there was an improvement of goal-directed aiming movements performed from a standing posture (i.e., movement time decreased). In conclusion, a decrease in balance stability is strongly correlated to an increase in body weight. Weight loss improves balance control in obese men and the extent of the improvement is directly related to the amount of weight loss. Compared to a seated position, aiming from a standing position adds constraints on upper limb goal-directed movements but only when the accuracy requirements are important. Similarly, obesity, presumably because of its effects on the control of balance, also imposes constraints on goal-directed movements. Movements are slower for the obese than for the normal weight group suggesting that obesity added a balance constraint and limited the speed with which an accurate movement could be performed. After a weight loss program, there is an improvement of goal-directed aiming movements executed from a standing posture. This improvement presumably resulted from a more stable postural platform allowing a better control of the upper-limb movements. These results strengthen the importance of weight loss for health benefits and possibly to reduce work-related injuries involving balance control during standing and upper arm movements. Obese individual could be at greater risk of injury when, from a standing position, they perform an aiming task requiring a high degree of accuracy and speed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/19550 |
| Date | 12 April 2018 |
| Creators | Berrigan, Félix |
| Contributors | Simoneau, Martin |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | xiv, 190 f., application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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