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Henry Poulaille est l’un des fondateurs de ce que l’on nomme dans les années Trente la littérature prolétarienne. Elle se définit comme une littérature écrite par les prolétaires, ouvriers, employés, paysans, dont le but est de restituer authentiquement les expériences qu’ils ont vécues. Dans son roman Les Damnés de la terre, publié en 1935, Poulaille cherche à décrire la manière dont cette classe éprouve les révoltes et la vie de misère dans les années 1906-1910. Pour que ce tableau soit le plus juste possible, il utilise les modèles d’écriture issus du cinéma et du phonographe. Le roman associe, dans un travail de montage, dont les références sont le cinéma russe d’Eisenstein ou les films de Chaplin, fiction et document pour rendre de la façon la plus vive l’expérience de la misère. L’Histoire est donc racontée par ceux-là mêmes qui la font au moyen de procédés qui visent à restituer de la manière la plus immédiate possible, « phonographiquement », la façon dont ils la vivent. En devenant ainsi les producteurs de cette Histoire, ils en deviennent les acteurs. Henry Poulaille è uno dei fondatori della letteratura proletaria degli anni Trenta, che si può definire come una letteratura scritta da proletari, operai, salariati, contadini, il cui obiettivo è restituire autenticamente le esperienze che queste persone hanno vissuto. Nel romanzo I Dannati della terra, pubblicato nel 1935, Poulaille cerca di descrivere come questa classe sperimenti le rivolte e la miseria negli anni compresi tra il 1906 e il 1910. Affinché tale affresco sia più esaustivo e rispettoso della realtà, Poulaille utilizza i modelli di scrittura provenienti dal cinema e dal fonografo. Con un lavoro di montaggio i cui punti di riferimento sono il cinema russo di Eisenstein o i film di Chaplin, il romanzo affianca finzione e documenti per rendere vividamente l’esperienza della miseria. La Storia è quindi raccontata dagli stessi individui che vi partecipano, per mezzo di processi che vogliono restituire nel modo più immediato possibile, « fonograficamente », la maniera in cui essi la vivono. Diventando così i produttori di questa Storia, ne divengono anche gli attori. Henry Poulaille was one of the founders of what came to be called Proletarian Literature in the nineteen thirties. It can be defined as literature written by proletarians, employees, or farmhands whose aim is to give a faithful reproduction of their own experience. In his novel entitled The Wretched of the Earth (1935) Poulaille attempts to describe how the working class endured the revolts and their destitute life in the years 1906 to 1910. To make this depiction as accurate as possible, he uses writing styles that are borrowed from the cinema and the phonograph. Through a process of montage work that draws on Eisenstein’s cinema in Russia or Chaplin’s films, the novel combines fiction and documentary material to capture the experience of destitution as vividly as possible. History is thus told by the very people who make it, thanks to literary devices that aim at relating it with utmost immediacy - phonographically.

Motion capture is traditionally performed with marker-based systems. However, these solutions are hardly compatible with on-field sports analysis, and markerless alternatives are being explored. One of the most promising prospects lies at the intersection of machine learning for 2D pose estimation, computer vision for 3D reconstruction from multiple video sources, and biomechanics for constraining 3D coordinates to an anatomically consistent model. We released Pose2Sim, an open-source package striving to answer these needs in a user-friendly way. OpenPose 2D keypoint coordinates are robustly triangulated, and serve as input for a full-body OpenSim inverse kinematics procedure. Pose2Sim robustness has been evaluated for people entering and exiting the field of view, degraded image quality, calibration errors, and decreased number of cameras. Its accuracy has also been assessed and deemed sufficient for walking, running, and ergometer cycling analysis. In the context of a competition, using lightweight and wireless action cameras is convenient. We tested such hardware on boxing sequences and proposed post-calibration and post-synchronization procedures. Finally, capturing both the athlete and their equipment can be valuable. We studied the kinematics of both a pilot and his bike in a BMX race by training a DeepLabCut bike model, triangulated and mapped on a custom-articulated OpenSim model. This work brings out interesting new perspectives for the analysis of sports movement.; La capture de mouvement est traditionnellement effectuée à l’aide de marqueurs réfléchissants placés sur la peau. Cependant, ces méthodes ne conviennent pas à l'analyse contextuelle du sport sur le terrain, et des alternatives sans marqueur sont étudiées. L’une des perspectives les plus prometteuses à ce sujet se situe à l’intersection de l’apprentissage machine pour l’estimation de pose 2D, de la vision par ordinateur pour la reconstruction 3D à partir de plusieurs sources vidéo, et de la biomécanique pour contraindre les coordonnées 3D à un modèle anatomiquement cohérent. Nous avons proposé Pose2Sim, un package open-source et simple d’utilisation visant à répondre à ces besoins. Les détections 2D d’OpenPose sont triangulées de manière robuste, et transmises à OpenSim pour une cinématique inverse corps complet. La robustesse de Pose2Sim a été estimée face à des personnes "parasites" entrant le champ de vision, à une qualité d’image dégradée, à des erreurs de calibration, et à un nombre de caméras réduit. Son exactitude a également été évaluée, et jugée satisfaisante pour l’analyse de la marche, de la course, et du cyclisme. Dans un contexte de compétition, il peut être utile d'employer des caméras légères et sans fil de type GoPro. Nous avons testé ce matériel sur des séquences de boxe, et proposé des procédures de post-calibration et de post-synchronisation. Enfin, capturer à la fois l’athlète et son équipement serait intéressant. Nous avons calculé la cinématique d’un pilote de BMX avec son vélo, en entraînant un modèle DeepLabCut pour le vélo, triangulé et appliqué sur un modèle poly-articulé OpenSim. L’ensemble de ces résultats apporte des perspectives novatrices pour l’analyse du mouvement sportif.

This PhD thesis presents a hand architecture with three under-actuated fingers. Each finger performs spatial movements toachieve more complex and varied grasping than the existing planar-movement fingers. The purpose of this hand is to grasp complexshaped workpieces as they leave the machining centers. Among the taxonomy of grips, cylindrical and spherical grips are often used to grasp heavy objects. After a presentation of the kinematics of the fingers with the cylindrical and spherical grips of a prototype, this article proposes to approach the problem of stability in a generic case before focusing on the case of gripping a disc. Theoretical results are compared to a dynamic simulation with the ADAMS software. In this thesis, the choice is made of an actuation by pneumatic muscles powered by a single pneumatic power source. The implication of this choice of actuation on the stability of the part in a 3-finger robotic hand is presented. A complete prototype of the hand is built, which makes it possible to validate the whole of the choices and to start the control of gripper under actuated in force and speed with a control without a model. At first, this control strategy is applied for a finger with one degree of freedom before being extended to the prototype of the robotic hand; Cette thèse présente une architecture de main avec trois doigts sous-actionnés. Chaque doigt effectue des mouvements spatiaux afin d’obtenir une saisie plus complexe et variée que les doigts à mouvements planairesexistants. L’objectif de cette main est de saisir des pièces de forme complexe à la sortie des centres d’usinage. Parmi la taxonomie des préhensions, les préhensions cylindriques et sphériques sont souvent utilisées pour saisir des objets. Après une présentation de la cinématique des doigts avec les préhensions cylindriques et sphériques d’un prototype, cette thèse propose d’aborder le problème de la stabilité d’un doigt pour un cas général avant de s’attarder sur le cas particulier de la préhension d’un disque. Les résultats théoriques sont comparés à une simulation dynamique avec le logiciel ADAMS. Dans cette thèse, le choix est fait d’un actionnement par des muscles pneumatiques alimentés par une seule source de pression pneumatique. L’impact de ce choix d’actionnement sur la stabilité de la pièce dans une main robotique à 3 doigts est présenté. Un prototype complet de la main est construit, ce qui permet de valider l’ensemble des choix et d’aborder le contrôle du préhenseur sous actionné en force et en vitesse avec une commande sans modèle. Dans un premier temps, cette stratégie de contrôle est appliquée sur un doigt avec un degré de liberté avant d’être élargie au prototypede la main robotique.

We live in a world where data is considered one of the most valuable of all resources. Data science is a domain of research that is focused on (a) how to collect useful and meaningful data, (b) how to extract key features and variables contained within the recorded data and (c) how to interpret results within a given theoretical framework to give meaning to the findings. My PhD work applied the logic of data science to the case study of emotional body movements in the cognitive field of affective sciences. Emotions are at the cornerstone of human societies; they bind Humans together and they exert a decisive influence on all aspects of adaptive behavior. Emotions have the ability to modulate heart rate or even voluntary motor actions by making us move faster or slower. Most importantly, emotions change the way we move offering non-verbal cues on our inner affective states. After an introductory part on data science (Chapter 1), I present an overview of the theoretical frameworks applicable to the concepts of emotion and affect (Chapter 2). Chapter 3 is a methodological section offering a guideline to the good methods in affective sciences. More specifically, I present a step-by-step tutorial on how to collect good data in the study of emotional body experiences in young healthy adults, sitting or moving (questionnaires, physiological measures, kinematic data). The final part of the PhD manuscript presents three show cases. These three show cases will demonstrate that emotional body experience can be studied from different methodological perspectives but within a common theoretical framework. The first show case (Chapter 4) is centered around the effects of odor molecules on physiological and affective reactions. The analysis techniques used in this show case are heart-rate, heart-rate variability analyses as well as questionnaires (GEOS, affect grid). The second show case (Chapter 5) is centered around a complete description of the effects of emotions on whole-body movements in actors. This show case uses kinematics (e.g., speed, jerk) and time-series analysis (cross-wavelet coherence, auto-correlations) to account for the underlying evolutionary meaning of emotional influence on kinematics. The third and final show case (Chapter 6) is centered around the prediction of the emotional state of an actor, solely based on its kinematics. The main analysis technique of this show case is a deep convolutional neural network. Finally, to conclude this PhD manuscript, the chapter 7 will provide a general discussion on the results and on the perspective offered by taking a data science perspective to help tackle new theoretical challenges, in the field of emotions.; La donnée est l'or d'aujourd'hui. La science des données est un domaine de recherche qui répond au besoin de (a) collecter des informations structurées, qualitatives et quantitatives, (b) analyser et extraire des indices clés qui peuvent évoluer au cours du temps et (c) interpréter les résultats vis-à-vis d'un cadre théorique spécifique dans le but de donner du sens aux donnée collectées. Mon travail de thèse s'est attaché à la question de comment récolter des données utiles et sensées pour caractériser un comportement humain émotionnel, en appliquant la logique des sciences des données à la psychologie. Les émotions sont au cœur des sociétés humaines; elles sont le ciment qui relie les Humains et elles exercent une influence certaine sur les aspects adaptatifs du comportement. Les émotions ont la capacité de moduler notre rythme cardiaque ou encore nos actions volontaires en nous faisant marcher plus vite ou plus lentement. Plus important encore, nos émotions modifient la façon dont nous bougeons, offrant ainsi des indices non-verbaux de nos état affectifs interne. Après une introduction sur la science des données (Chapitre 1), je présente un aperçu des cadres théoriques applicables aux concepts d'émotion et d'affect (Chapitre 2). Le Chapitre 3 est une partie méthodologique, offrant des conseils pour une bonne méthodologie en sciences affectives. Plus spécifiquement, je présente un tutoriel étape par étape sur comment collecter de bonnes données lorsque l'on souhaite étudier l'expérience émotionnelle corporelle chez de jeunes adultes sains, assis ou en mouvement (questionnaires, mesures physiologiques, enregistrements cinématique). La dernière partie du manuscrit de thèse présente trois cas d'études. Ces trois études démontrent que l'expérience émotionnelle corporelle peut être étudiée à partir de différentes perspectives méthodologiques, au sein d'un même cadre théorique. Le premier cas d'étude (Chapitre 4) est centré sur les effets des odeurs sur les réactions physiologiques et affectives. Les techniques d'analyse utilisées dans ce cas d'étude sont l'analyse de la fréquence et de la variabilité cardiaque ainsi que des questionnaires (GEOS, affect grid). Le second cas d'étude (Chapitre 5) est centré sur une description la plus complète possible des effets des émotions sur des mouvements corps entier d'acteurs. Ce cas d'étude utilise des analyses cinématiques (e.g., vitesse, jerk) et temporelles (ondelettes, auto-corrélations) pour rendre compte de l'avantage évolutionniste offert par l'influence des émotions sur la cinématique corporelle. Le troisième et dernier cas d'étude (Chapitre 6) est centré autour de la prédiction de l'état émotionnel d'un acteur, de par la modélisation de sa cinématique corporelle. La technique d'analyse principalement utilisée dans ce cas d'étude est un réseau de neurones profond convolutionnel. Pour conclure, le Chapitre 7 présente une discussion générale sur les résultats et les perspectives offertes par une approche science des données dans le but de s'attaquer à de nouveaux challenges théoriques et appliqués dans le domaine des émotions.

Les violonistes sont une population à risque de développer des blessures musculosquelettiques d'usure, allant jusqu'aux trois quarts qui joueront blessé·e·s durant leur carrière. Malgré la nécessité de bien en saisir les causes, le corpus de recherche demeure parcimonieux sur ce sujet. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était d'étudier la fatigue --- une cause présumée du risque de blessures --- lors du jeu violonistique, par des méthodes expérimentales et numériques. Dans une première étude sur la cinématique des violonistes, 10 expert·e·s ont interprété une partition composée afin de tester le style et la vitesse de jeu ainsi que la corde jouée. Cette étude a permis de mettre en lumière la grande répétabilité (variabilité intra-participant < 5°) dont les violonistes expert·e·s font preuve. Alors que cela est probablement souhaitable afin d'assurer un contrôle optimal de la qualité sonore, la sollicitation répétitive d'une même musculature semble cependant problématique pour leur santé musculosquelettique. Cette étude a également montré l'individualité de leur gestuelle (variabilité inter-participant > 10°), ce qui a des conséquences sur le type de recherche qui peut être réalisée pour demeurer pertinente et comparable. Des recommandations dont l'objectif est d'assurer un corpus de littérature cohérent ont été proposées, notamment la nécessité d'utiliser des devis à mesures répétées, avec un mouvement de référence commun à travers les études. En deuxième approche, des mouvements violonistiques ont été générés par simulation prédictive en utilisant un algorithme de commande optimale. Pour ce faire, deux innovations majeures ont été proposées et implémentées dans les logiciels Biorbd et Bioptim, logiciels développés dans le cadre de la présente thèse. La première est le développement d'un modèle de la perception de l'effort, dont l'objectif est de représenter l'incapacité de l'humain à réaliser indéfiniment une tâche. Le principal avantage de ce modèle est de pouvoir être utilisé seul, lorsque le temps de calcul est un enjeu, ou en conjonction avec des modèles plus complets, pour une plus grande validité. La seconde innovation concerne le développement d'une méthode de simulation prédictive, la commande prédictive (NMPC) multicyclique, qui exploite la nature cyclique du mouvement de violon. Ainsi, des mouvements violonistiques de 10 minutes --- soit 600 allers-retours du bras d'archet ---, par un avatar-musicien incluant ou non la fatigue, ont été synthétisés. L'analyse des résultats révèle une stratégie cinématique pratiquement identique entre les modèles, avec et sans perception de la fatigue, jusqu'à l'atteinte de la limite de fatigue, suivi d'un ajustement articulaire par le modèle fatigable par l'abaissement de son bras d'archet d'environ 5°. La cohérence des résultats avec le comportement humain montre la pertinence de la méthode dans l'étude de l'adaptation à la fatigue. Dû au faible niveau d'adaptation observé, il est cependant conclu que le contrôle du temps de pratique demeure encore le moyen le plus approprié pour réduire le risque de blessures liées au jeu., About three quarters of violinists develop an musculoskeletal injury within their career, making them an at-risk population. Despite the need to understand the biomechanical factors underlying these injuries, the body of research on this topic remains sparse. In this context, the objective of this thesis was to study fatigue---a presumed injury risk factor---during violin playing, using empirical and numerical methods. In a first study on the kinematics of violinists, 10 experts performed a score purposefully composed to test effects of style and playing speed, as well as string played. This study highlighted the high repeatability exhibited by expert violinists (intra-participant variability < 5°). While repeatability is probably desirable to ensure optimal control of sound quality, the repetitive solicitation of the same muscles can lead to injuries. Additionally, this study showed the uniqueness of violinists’ motor patterns (inter-participant variability > 10°), which has consequences on the type of research designs that should be used. Recommendations with the goal of ensuring consistency within the literature were proposed, including the need to use repeated-measure designs, with a common baseline movement across studies. For the numerical approach, violinists’ movements were synthesized by predictive simulations using an optimal control algorithm. To do so, two major innovations were proposed and implemented in Biorbd and Bioptim, two libraries developed throughout this thesis. The first innovation was the development of a model of fatigue perception, whose objective was to represent humans’ inability to perform a task indefinitely. The main advantage of this model was that it could be used alone when computation time is an issue, or concurently with more complete models for greater validity. The second innovation concerned the development of a predictive simulation method, the multicyclic nonlinear model predictive control (NMPC), which exploits the cyclic nature of violin motion. Employing this approach, a musician avatar was used to synthesize a 10 minutes violinist’ movements (i.e., 600 round trips of the bowing arm) with and without the model of fatigue perception. The results revealed an almost identical joint kinematic strategy for the two models until maximal fatigue, as specified in the model, was reached. Then, elevation of the bowing arm decreased by about 5° with the fatigue model. The consistency of the results with human behaviour showed the relevance of this numerical method for studying joint-kinematic adaptations to fatigue. However, only small adjustments were observed, leading to the conclusion that practice time limitations remain the best solution to prevent playing-related injuries.

In a clinical rehabilitation context, one can try to establish the severity of a locomotor pathology of a patient. This requires the use of tools allowing the evaluation of biomechanical variables with a quick feedback to the clinician. This can be done using biomechanical movement analysis, which relies on the use of models and methods to assess these biomechanical variables. In order to make a relevant diagnosis, it is important to use an anatomically realistic model of the patient. It is then necessary to provide the clinician with real-time feedback on the patient's performance using a geometrically constrained model.This thesis proposes different algorithmic contributions to reduce the computation time of the musculoskeletal analysis steps while taking into account geometric constraints present in the human body, both for the evaluation of kinematic and muscular variables. It is also interested in reducing the computation time for the generation of muscle path models.; Dans un cadre de rééducation clinique, on peut chercher à établir la sévérité d'une pathologie locomotrice d'un patient. Cela nécessite d'utiliser des outils permettant d'évaluer des variables biomécaniques avec un retour rapide au clinicien. On peut utiliser pour cela l'analyse biomécanique du mouvement, qui s'appuie sur l'utilisation de modèles et de méthodes pour évaluer ces variables biomécaniques. Afin de poser un diagnostic pertinent, il est important d'utiliser un modèle du patient anatomiquement réaliste. Il faut alors pouvoir fournir au clinicien un retour en temps réel sur les performances du patient en utilisant un modèle soumis à des contraintes géométriques.Cette thèse propose différentes contributions algorithmiques pour réduire de le temps de calcul des étapes de l'analyse musculo-squelettique tout en prenant en compte des contraintes géométriques présentes dans le corps humain, à la fois pour l'évaluation des variables cinématiques mais aussi musculaires. Elle s'intéresse aussi à la réduction du temps de calcul pour la génération de modèles de chemins musculaires.

This thesis introduces the first global parametric model of protein loops amenable to effective sampling strategies a-la Hit-and-Run, making four contributions. Starting with the classical kinematic view of loop closure developed by Coutsias et al, the first one resides in a geometric analysis of the Tripeptide Loop Closure (TLC) problem in terms of 12 angular coordinates describing the tripeptide geometry. Tight necessary conditions in this angular space are derived for TLC to admit solutions. Using an exhaustive database of tripeptides from the Protein Data Bank, the second contribution studies TLC reconstructions. Using Ramachandran statistics, we show that TLC solutions are geometrically more diverse than tripeptide structures, and also exhibit favorable potential energies. To sample protein loop conformations beyond tripeptides, the third contribution develops a loop sampling strategy based on solutions of individual tripeptide reconstructions, conditioned to motions of the peptide bodies connecting them. The aforementioned necessary conditions are used to sample conformations using a randomized algorithm reminiscent from Hit-and-Run. Finally, to go beyond the sole backbone geometry, the last contribution proposes the first robust calculation of the Fréchet mean/center of mass on the at torus, a key requirement to compute statistics on protein side chains.; Cette thèse introduit le premier modèle paramétrique global d'une boucle de protéine, qui soit passible de stratégies d'échantillonnage de type Hit-and-Run. Quatre contributions sont présentées. Partant du problème classique de fermeture cinématique d'une boucle tripeptidique par Coutsias et al (Tripeptide Loop Closure ou TLC), la première présente une analyse géométrique de TLC utilisant un espace angulaire de dimension 12. Des conditions nécessaires assez strictes sont développées, afin que TLC admette des solutions. En utilisant une base de données exhaustive de tripeptides extraite de la Protein Data Bank (PDB), la seconde contribution étudie les reconstructions produites par TLC. En utilisant des statistiques de Ramachandran, il est montré que ces solutions sont géométriquement diverses, et ont par ailleurs des énergies potentielles favorables. Afin d'échantillonner des conformations d'une boucle contenant plus de trois acides aminés, la troisième contribution développe une stratégie d'échantillonnage basée sur les solutions individuelles associées aux tripeptides formant la boucle, tripeptides dont la géométrie est conditionnée par les positions des corps rigides les connectant. Les conditions nécessaires évoquées ci-dessus sont utilisées pour échantillonner des conformations, en utilisant un algorithme randomisé de type Hit-and-Run. Enfin, pour aller au-delà de la seule géométrie du backbone, la dernière contribution présente le premier algorithme robuste du calcul de la moyenne de Fréchet/du centre de masse sur le cercle S¹, une statistique clef pour l'étude des conformations de chaînes latérales.

Introduction: The ankle sprain being the first trauma in France. It has a high recidivism rate in 70% of cases, with a risk of developing a residual physical disability that may be associated with the long-term of chronic ankle instability. The literature points out that dynamic postural control would have decreased following a first ankle sprain and would then have its full importance in patients with chronic ankle instability. Plyometrics is a jump-based reinforcement method, is indicated in the prevention of lower limb injuries. This combines dynamic balance, strength, speed, stability, and mobility; could improve dynamic postural control and other symptoms of chronic ankle instability. Objectives: The objective of this review is to study the effectiveness of performing plyometrics exercises on the dynamic postural control of patients that suffer chronic ankle instability.Method: Scientific research was conducted on five scientific databases. The selected studies should preferably be randomized controlled clinical trials. Included populations were to be individuals with chronic ankle instability. The intervention was to be the practice of plyometric exercise. The studies were initiated to study the impact of this reinforcement method on the dynamic postural control of patients. Studies were excluded if they did not include those criteria.Results: This research strategy allowed us to select five studies for this literature review. Nevertheless, the practice of plyometric exercise seems to highlight results converging towards an improvement in dynamic postural control, as well as the muscle activity of the ankle stabilizers despite the fact that the results are not statistically significant nor conclusive. Concerning the maximum range of joint movement of the ankle the results obtained do not allow us to carry out an accurate final interpretation.Discussion: The plyometric inducing a priori an improvement in the condition of patients regarding the dynamic postural control and muscle activation of the ankle stabilizers muscles, represents an encouraging lead for its use in patients with chronic ankle instability. However, there is a lack of evidence due to the relatively recent use of plyometrics, the heterogeneity of the studies, and the small sample sizes presented in these studies. Therefore, further studies are necessary to be able to assert that plyometrics is a real asset in the management of patients with chronic ankle instability.; Introduction : l’entorse de cheville étant le premier des traumatismes en France. Elle possède un taux de récidive élevé dans 70% des cas, avec un risque de développer une incapacité physique résiduelle pouvant être associée au développement d’une instabilité chronique de la cheville. La littérature met en avant que le contrôle postural dynamique aurait diminué suite à une première entorse de cheville et aurait alors toute son importance chez les patients présentant une instabilité chronique de cheville. La pliométrie qui est une méthode de renforcement à base de saut, est indiquée dans la prévention des blessures du membre inférieur. Celle-ci alliant l’équilibre dynamique, force, vitesse, stabilité et mobilité ; pourrait permettre d’améliorer le contrôle postural dynamique et d’autres symptômes de l’instabilité chronique de cheville. Objectif : l’objectif de cette revue est d’étudier l’efficacité de la réalisation d’exercices pliométriques sur le contrôle postural dynamique des patients présentant une instabilité chronique de cheville.Méthode : les recherches scientifiques ont été réalisée sur cinq bases de données scientifiques. Les études sélectionnées devaient de préférence être des essais cliniques contrôlés randomisés. Les populations incluses devaient être des personnes présentant une instabilité chronique de cheville. L’intervention devait être la pratique d’exercice pliométrique. Les études devaient dans un premier temps étudier l’impact de cette méthode de renforcement sur le contrôle postural dynamique des patients. Les études étaient exclues si elles ne comprenaient pas ces critères-là.Résultats : cette stratégie de recherche nous a permis de sélectionner cinq études pour la réalisation de cette revue de littérature. Néanmoins, la pratique d’exercice pliométrique semble mettre en évidence des résultats convergeant vers une amélioration du contrôle postural dynamique, ainsi que sur l’activité musculaires des muscles stabilisateurs de cheville malgré que les résultats ne soient pas statistiquement significatifs. Concernant l’amplitude de mouvement articulaire maximale de la cheville les résultats obtenus ne nous permettent pas de réaliser une interprétation précise. Discussion : la pliométrie induisant à priori une amélioration de la condition des patients concernant le contrôle postural dynamique et l’activation musculaire des muscles stabilisateurs de cheville, représente une piste encourageante pour son utilisation auprès des patients présentant une instabilité chronique de cheville. Cependant, il existe un manque de preuve causé par l’utilisation plutôt récente de la pliométrie, par l’hétérogénéité des études, et la faible taille des échantillons que présente ces études. Par conséquent d’autres études sont nécessaires afin de pouvoir affirmer que la pliométrie représente un réel atout dans la prise en charge des patients présentant une instabilité chronique de cheville.

Background Common etiologies for post-traumatic ankle osteoarthritis are ankle fractures and chronic ankle instability. As the nature of trauma is different for these two etiologies, it might be expected that the two subtypes of post-traumatic ankle osteoarthritis would display different foot mechanics during gait. Research question The objective of this exploratory cross-sectional study was to compare the foot kinematics and kinetics of patients suffering from post-fracture ankle osteoarthritis with those of patients suffering from post-sprain ankle osteoarthritis. Methods Twenty-nine subjects with end-stage post-traumatic ankle osteoarthritis and fifteen asymptomatic control subjects participated in this study. All patients suffered from post-traumatic ankle osteoarthritis secondary to ankle-related fracture (Group 1; n = 15) or to chronic ankle instability (Group 2; n = 14). A four-segment kinematic and kinetic foot model was used to calculate intrinsic foot joint kinematics and kinetics during gait. Vector field statistical analysis MANOVA was used to assess differences between groups for the entire three-component intrinsic foot joint angles and moments. Results MANOVA showed significant differences between the groups. Post-hoc analyses suggested that the differences between post-fracture ankle osteoarthritis group and controls were caused by a combination of less adducted Shank-Calcaneus position and less plantarflexion at this joint. Post-hoc analyses also suggested that both pathological groups exhibited a decreased plantarflexion moment for Shank-Calcaneus, Chopart, Lisfranc joints compared to controls. Analyses of both pathological groups versus controls for power suggested lower Shank-Calcaneus and Lisfranc power generation during pre-swing phase. Significance No significant differences were found between the two pathological groups in this exploratory study. Alterations in foot kinematics and kinetics were mainly found about the dorsi-/plantarflexion axis during the pre-swing phase of the stance phase for both pathological groups compared to controls. Observed differences were not limited to the painful ankle joint, but seem also to have affected the kinetics of the neighbouring foot joints.

La planche coréenne est une discipline de cirque exigeante d’un point de vue technique. Il s’agit d’une longue planche à bascule sur laquelle deux acrobates, placés à chaque extrémité, se catapultent continuellement pour effectuer des sauts acrobatiques. Les acrobates utilisent une technique spécifique pour le décollage et l’atterrissage. La planche coréenne, comme tout équipement de cirque, n’a pas de standard de fabrication et il existe une grande variété de planches. Les acrobates, les entraîneurs et les concepteurs d'équipements bénéficieraient d’avoir plus d'informations sur la biomécanique de la performance et sur la mécanique de la planche, afin d'améliorer le développement des techniques acrobatiques et la conception des planches. L’objectif de la thèse était de mieux comprendre l’interaction entre l’équipement de cirque et la performance acrobatique en planche coréenne. À cet égard, les quatre objectifs spécifiques étaient de : (1) Établir l’influence de la hauteur de saut, du participant, de la planche et de la technique de réception sur les forces d’impact et les taux de chargement; (2) Quantifier l’influence de plusieurs facteurs biomécaniques cinématiques sur la hauteur de saut; (3) Déterminer la différence de contribution musculaire et de durée des phases du mouvement entre acrobates débutants et acrobates élites; et (4) Caractériser mécaniquement différentes planches et mettre en évidence la contribution du renvoi de flexion de la planche sur la hauteur de sauts. Cette thèse présente l’ensemble des travaux effectués pour lier les caractéristiques de la planche au mouvement de l’acrobate. En effet, le mouvement de l’acrobate, sauter à grande hauteur, génère des forces élevées sur la planche lors de la réception, ce qui met en mouvement la planche. L’équipement ensuite permet un transfert de force vers l’acrobate qui s’élance. Finalement, ce dernier doit utiliser une technique optimale avec une synchronisation et une contribution musculaire précis, afin de gagner une hauteur suffisante pour la performance. Nos différentes études ont permis de montrer que le facteur qui influence le plus les forces d’impact et le taux de chargement lors de la réception est la hauteur de saut (40% d’influence relative). La force maximale mesurée est de 13.5 fois le poids corporel de l’acrobate, ce qui peut représenter un risque de blessure. La hauteur de saut est en majorité influencée par la vitesse verticale du centre de masse de l’acrobate-partenaire qui se réceptionne, de la vitesse verticale de la planche et de l’amplitude des hanches lors du décollage. Ces deux derniers paramètres peuvent être contrôlés par les acrobates ou les concepteurs de planche coréenne. Nous démontrons, de plus, que les acrobates débutants sont plus longs dans la préparation au décollage, le décollage et l’atterrissage comparativement aux acrobates experts. Cependant, il n’y avait pas de différence claire entre les débutants et les professionnels quant à l’activité musculaire lors du décollage et atterrissage, ce qui indique que la temporalité est sûrement plus importante que l’activité musculaire. Nous trouvons aussi que le renvoi de flexion (énergie élastique de la planche) est non négligeable (46 % d’influence relative) et contribue donc à la hauteur de saut. Finalement, le paramètre mécanique le plus important pour quantifier et comparer les planches est la raideur. Les quatre planches de l’étude ont une raideur qui varie entre 12.2 kN/m et 19.6 kN/m. Ce paramètre peut probablement guider les futures conceptions de planche. Collectivement, ces quatre études mettent en évidence que la synchronisation temporelle du mouvement des acrobates et du mouvement de la planche est l’élément crucial dans cette discipline., Korean teeterboard is a technically demanding circus discipline. The apparatus resembles a seesaw, and two acrobats take turns jumping vertically, performing complex acrobatic figures and landing back on the apparatus. Acrobats use a specific technique during take-off and landing. Furthermore, like most circus equipment, there are no standards regarding the design of the teeterboard and there is a wide variety of teeterboards. Acrobats, trainers and equipment’s designers would benefit to know more about the relationship between the biomechanics of the performance and the mechanics of the board. This understanding would help improving acrobatic techniques and optimize the design of teeterboards. The purpose of the thesis was to better understand the interaction between the circus equipment and the acrobats’ performance in Korean teeterboard. To this end, this thesis was divided into four specific goals: (1) Define the influence of the jump height, the teeterboard and the landing technique on impact forces and loading rates; (2) Quantify the influence of various kinematic factors to the jump height; (3) Determine the differences between expert and novice acrobats with respect to muscular contribution and duration of the phases of the movement ; and, (4) mechanically characterize different types of teeterboards and highlight the contribution of the recoil effect to the jump height. This thesis covers the work carried out to link the characteristics of the teeterboard to the movement of the acrobat. The movement of the acrobat, i.e., jumping at high height, generates high forces during landing, which set in motion the board. The equipment then enables the transfer of this force to the other acrobat taking-off. This acrobat should use an optimal technique with a precise timing and muscular contribution, to gain sufficient height for their performance. This body of work demonstrated that the most important factor influencing the impact forces and loading rates was jump height (40% of relative influence). Maximal recorded force was 13.5 times the acrobat’s bodyweight, raising concerns about risk of injury. Jump height was mainly influenced by the vertical velocity of the center of mass of the acrobat landing, the vertical velocity of the teeterboard and the hip range of motion at take-off. The last two parameters can be controlled by acrobats, trainers, or designers of Korean teeterboard. We also found that novice acrobats are longer in the following phases: preparation for take-off, take-off, and landing. However, there was no clear difference in muscular amplitude during take-off and landing between novice and professional acrobats. This indicates that timing may be more important than muscular amplitude. We showed that recoil effect (elastic strain energy of the board) strongly contributed to the jump height (46% of relative influence). Finally, the most important mechanical parameter to quantify and compare teeterboards was the stiffness. The stiffness of the four teeterboards analyzed in this study ranged from 12.2 kN/m to19.6 kN/m. This result can guide future designs of teeterboard. The results from this thesis highlight the fact that temporal synchronization of the movement from both acrobats and the movement of the board is crucial in this discipline.

Le pied plat flexible affecte 20-25% de la population adulte. Il est caractérisé par un affaissement anormal de l’arche longitudinale médiale en charge ainsi qu’une pronation excessive du pied. Les orthèses plantaires (OPs) représentent la prise en charge conservatrice la plus fréquemment utilisée au regard de cette pathologie. Toutefois, il existe un manque de consensus quant à leur effet bénéfique, notamment à cause de la variété d’OPs (géométrie et matériaux) utilisée. Ces dernières années, le développement des techniques d’impression 3D a permis d’innover et de faciliter la production d’OPs sur-mesure. Les réalisations actuelles ne se sont cependant limitées qu’à des formes monolithiques reposant sur la forme du pied. L’objectif de cette thèse est d'approfondir les connaissances relatives à l’impact des OPs sur la biomécanique du pied plat, afin d’aider au développement et à l’évaluation d’une OP originale imprimée en 3D. À cet égard, trois objectifs spécifiques ont été définis : (1) investiguer l’effet de la forme géométrique des orthèses plantaires chez des personnes ayant des pieds plats flexibles ; (2) quantifier l’effet de la rigidité d’OPs imprimées en 3D et celle de l’addition d’éléments anti-pronateurs novateurs sur la cinématique du pied ainsi que les pressions plantaires ; (3) évaluer l’impact d’OPs sur-mesure imprimées en 3D sur la biomécanique des membres inférieurs chez des personnes ayant des pieds plats. Par la réalisation d’une revue systématique avec méta-analyse, l’effet de la forme géométrique des OPs sur la cinématique et la cinétique du membre inférieur lors de la marche chez des personnes ayant les pieds plats a pu être déterminé. Seules les études ayant clairement décrit les modifications géométriques des OPs utilisées ont été incluses. Elles ont ensuite été divisées en cinq groupes en fonction de leur forme géométrique : avec stabilisateur d’arrière-pied médial, avec stabilisateur d’avant-pied médial, avec combinaison d’un stabilisateur d’arrière-pied et d’avant-pied médial, avec stabilisateur neutre, et avec support d’arche. La revue a ainsi mis en évidence que l’utilisation de stabilisateur médiaux était la modification géométrique la plus efficace pour réduire l’éversion de l’arrière-pied et ainsi contrôler la pronation excessive. Cependant, l'hétérogénéité dans les protocoles expérimentaux contribue à la faible évidence au regard des effets des OPs sur la biomécanique de la marche chez des personnes ayant les pieds plats. Sur la base des observations tirées de notre revue de la littérature, des stabilisateurs d’arrière-pied innovants (neutre avec extension sous l’arche) ont été développés pour être utilisés avec une OP originale imprimée en 3D. Par conséquent, l’objectif de notre deuxième étude était de quantifier l’effet de ces stabilisateurs mais aussi de déterminer l’impact de la rigidité de notre OP sur la cinématique du pied et les pressions plantaires. Pour se faire, 15 hommes en bonne santé et ayant les pieds neutres (pointure 9.5-10 US) ont été recrutés afin de s’affranchir de l’interaction possible avec une pathologie. Ainsi, il a été mis en évidence qu’une augmentation de la rigidité était associée à une réduction plus importante de l’éversion à l’arrière-pied (Différence Moyenne (DM) = -0.83°). Cette dernière a d’autant plus été réduite par l’ajout de stabilisateurs (DM = -1.15° et -2.43°). Au niveau des pressions plantaires, outre le transfert de la charge vers le médio-pied induit par le port des OPs, l’augmentation de la rigidité a contribué à accentuer les pics de pression sous l’arche et l’arrière-pied (DM de +21.6% à +31.7%). Enfin, notre troisième étude avait pour but d’évaluer l’impact d’OPs personnalisées et imprimées en 3D sur la biomécanique des membres inférieurs chez des personnes ayant des pieds plats. Pour ce faire, 19 patients recrutés par l’intermédiaire de podiatres ont reçu deux paires d’OPs sur-mesure, respectivement flexible et rigide, et ont participé à une évaluation biomécanique (cinématique, cinétique, pressions plantaires). L’augmentation de la rigidité n’a eu que peu d’effets sur la cinématique et les efforts articulaires. Elle a cependant été associée à une augmentation des pressions sous l’arche (DM = +34.4% pour la pression moyenne). L’effet de notre stabilisateur a également été quantifié. Il a été associé à une réduction significative de l'éversion à l’arrière-pied (DM = -2.0°), une réduction du moment interne d'inversion à cheville (DM = -0.03 Nm/kg), et à une légère augmentation du moment interne d’abduction au genou (DM ≈ +0.04 Nm/kg). Dans l’ensemble, le présent travail de thèse a permis de mieux saisir les mécanismes d’action des OPs sur la biomécanique des personnes ayant les pieds plats, de guider le développement d’une OP imprimée en 3D et de stabilisateurs d’arrière-pied innovants, et de confirmer que l’ajout d’éléments anti-pronateurs est essentiel afin d’observer un impact bénéfique des OPs sur le contrôle de la pronation excessive., Flatfoot has been reported to affect around 20–25% of the adult population. It is defined by an abnormally low medial longitudinal arch upon weight bearing and an excessive foot pronation. Foot orthoses (FOs) have commonly been used as a conservative treatment to manage this deformity. However, due to the variety of FOs (geometrical designs and materials) that have been used, there is still low evidence of their beneficial effect. In recent years, the advent of 3D printing techniques has facilitated the production of innovative and customized FOs. Yet, current achievements are limited to monolithic form based on the foot shape. The objective of this thesis was to deepen the knowledge relative to FOs’ impact on flatfoot biomechanics, in order to help the development and the assessment of an original 3D printed FO. Three specific objectives were defined for this purpose: (1) investigate the effect of FOs, based on their geometrical design, in individuals with flexible flatfeet; (2) asses the effect of 3D printed FOs stiffness and newly designed anti-pronator components on foot kinematics and plantar pressures; and (3) evaluate the impact of custom 3D printed FOs on lower extremity biomechanics in individuals with flatfeet. Though a systematic and meta-analysis review, the effects FOs geometrical design on lower limb kinematics and kinetics during walking in people with flatfeet has been determined. Only studies that clearly described FOs geometrical design were included. They were then categorized into five groups based on the geometrical design of FOs: with medial rearfoot posting, with medial forefoot posting, with a combination of forefoot and rearfoot posting, with neutral rearfoot posting, and with arch support. The review highlighted that medial postings are the most effective FO feature to reduce the rearfoot eversion and therefore control excessive foot pronation. However, heterogeneity between study protocols contributes to low evidence of beneficial effects of FOs on flatfeet biomechanics during walking. Based on our literature review, innovative rearfoot postings (neutral with an extension under the medial arch) have been developed for an original 3D printed FO. Hence, our second study aimed to determine the effect of these postings as well as the stiffness of our FO on foot kinematics and plantar pressures. To do so, a study involving 15 healthy men with neutral feet (shoe size 9.5-10 US) was carried out. Healthy people were recruited to avoid any interaction with a pathology. The study showed that increasing FOs stiffness was associated to a greater reduction in rearfoot eversion (Mean Difference (MD) = -0.83°). Rearfoot eversion was further decreased when adding the rearfoot postings (MD = -1.15° and -2.43°). Looking at plantar pressures, besides a shift of the loads to the midfoot region while wearing FOs, higher peak pressures under the rearfoot and the medial arch (MD from +21.6% to +31.7%) were observed when increasing the FOs stiffness. Finally, the third study aimed at evaluating the impact of custom 3D printed FOs on lower extremity biomechanics in individuals with flatfeet. Nineteen patients, recruited by experienced podiatrists, were given two pairs of custom 3D printed FOs and participated in a biomechanical analysis (kinematics, kinetics, plantar pressures). Increasing FOs stiffness had little effects on kinematics and joint moments. However, it resulted in higher plantar pressures under the arch (MD = +34.4% for mean pressures). The addition of our rearfoot posting was associated with notable effects; it significantly reduced the eversion angle (MD = -2.0°) and inversion moment at the ankle (DM = -0.03 Nm/kg), and increased slightly the knee abduction moment (MD ≈ +0.04 Nm/kg). Overall, the present thesis has provided a better understanding on how FOs impact the biomechanics of individuals with flatfeet, helped the development of a 3D printed FO as well as innovative rearfoot postings, and confirmed that anti-pronator components are essential to observe a beneficial impact of FOs on the control of excessive foot pronation.

Kinematic differences in the knuckle-walking gaits of chimpanzees and gorillas have provided crucial evidence to support the theory that knuckle-walking evolved independently in the Pan and Gorilla lineages, rather than being inherited from their last common ancestor. This has been used to refute the idea that hominin bipedalism evolved from knuckle-walking. Extended wrist postures during knuckle-walking in chimpanzees compared with columnar wrist postures in gorillas were associated with chimpanzees’ more arboreal lifestyle, and are supposedly constrained by fundamental differences in carpal morphology. However, more recent kinematic data cast doubt on the presence of two distinct types of knuckle-walking in Pan and Gorilla. It is also becoming clear that primates demonstrate substantial flexibility in their locomotor ecology to adapt to habitat conditions, indicating that species-specific stereotyping of locomotion is inappropriate. Furthermore, the potential for plasticity in anatomical development presents challenges to evolutionary predictions that are based on tight links between skeletal form and locomotor function. Given the accumulating evidence showing substantial arboreality in gorillas, this study investigates wrist kinematics during both arboreal and terrestrial knuckle-walking in captive chimpanzees and gorillas, to address the hypothesis that previously reported kinematic differences are phylogenetically constrained, rather than merely a consequence of environment. We find that when the arboreal knuckle-walking behaviour of gorillas is considered, gorillas exhibit more extended wrist postures than chimpanzees, and are therefore capable of the same kinematic responses to arboreal supports. We propose that knuckle-walking epitomises a shared inheritance of behavioural flexibility in chimpanzees and gorillas, rather than either a shared inheritance of knuckle-walking itself or independent evolution of knuckle-walking in response to different environmental pressures. We suggest that future studies of hominoid locomotion consider a species’ full range of environmental contexts, as well as the potential influence of developmental plasticity on locomotor anatomy, in order to make more robust conclusions about the evolution of locomotor behaviour. Les différences cinématiques entre les marches sur l’articulation des phalanges des mains des chimpanzés et des gorilles ont fourni des preuves qui soutiennent la théorie selon laquelle cette marche a évolué indépendamment dans les lignées des Pan et des Gorilla et ne vient pas d’un ancêtre commun. Cette théorie a été utilisée pour contester l’idée que la bipédie des hominines a évolué à partir de la marche sur les phalanges. Le fait que le poignet soit étendu chez les chimpanzés pendant la marche sur les phalanges, contrairement aux gorilles qui ont une posture du poignet en forme de colonne pendant cette marche, a été associé au mode de vie plus arboricole des chimpanzés, et ces différences sont soi-disant contraintes par des différences importantes de la morphologie du carpe. Cependant, des données cinématiques plus récentes remettent en question la présence de deux types distincts de marche sur les phalanges chez les Pan et les Gorilla. Il devient également évident que les primates font preuve d'une grande flexibilité dans leur écologie locomotrice pour s'adapter aux conditions de leur habitat, indiquant que l'attribution d'une stéréotypie locomotrice à chaque espèce est inappropriée. De plus, le potentiel de plasticité au cours du développement anatomique représente un défi pour les prédictions évolutionnaires basées sur les relations étroites entre forme du squelette et fonction locomotrice. Sachant que les preuves rassemblées aujourd'hui montrent que les gorilles sont arboricoles de manière substantielle, cette étude explore la cinématique du poignet pendant la marche sur les phalanges de chimpanzés et de gorilles élevés en captivité, à la fois durant leur marche dans les arbres et sur la terre ferme, afin d’étudier l’hypothèse selon laquelle les différences cinématiques précédemment signalées sont contraintes par la phylogénie plutôt qu'une simple conséquence de l’environnement. Nous avons constaté que lorsque le comportement de marche sur les phalanges des gorilles est considéré dans un contexte arboricole, les gorilles présentent une posture des poignets plus étendue que les chimpanzés, et sont donc capables des mêmes réponses cinématiques aux supports arboricoles. Nous suggérons que la marche sur les phalanges incarne un héritage commun de flexibilité comportementale chez les chimpanzés et les gorilles, plutôt qu'un héritage commun de la marche sur les phalanges elle-même ou qu’une évolution indépendante de cette marche en réponse à différentes pressions environnementales. Nous suggérons de prendre en compte l'ensemble des contextes environnementaux d'une espèce, ainsi que l'influence potentielle de la plasticité développementale sur l'anatomie locomotrice lors des futures études sur la locomotion des hominoïdes afin de tirer des conclusions plus solides sur l'évolution du comportement locomoteur.

This work proposes a new kinematics of a myoelectric hand prosthesis with a single actuator, allowing to realize the tridigital grip but also the lateral grip. Inspired by tridigital prostheses, which are simpler, more robust and less expensive than polydigital prostheses, this new kinematics aims at proposing an accessible prosthesis (affordable, easy-to-use, robust, easy-to-repair). Cables are used instead of a rigid rod to transmit the movement bewteen the upper fingers and the thumb. The methods and design choices are detailed in this article. To conclude, the evaluation of the prototype by an experimented user leads to a first discussion of the results., Comment: in French language. Congr\`es Fran\c{c}ais de M\'ecanique, Aug 2022, Nantes, France

International audience; Dans cette étude, nous avons procédé à une mise à jour des diagnostics précédemment publiés concernant la dynamique des côtes à falaises du Bas Boulonnais (Pas-de-Calais, Hauts-de-France). Il s'agit d'une analyse diachronique en plan (2 dimensions) comparant les positions successives de traits de côte (crête de falaise) et utilisant des orthophotographies aériennes numériques à très haute résolution spatiale. La deuxième partie de cette étude bénéficie des progrès récents des techniques de télémesure en 3 dimensions et des logiciels de géomatique. Grâce à des mesures par laser topographique aéroporté-LiDAR (de 2008 à 2020), nous avons modélisé l'évolution en 3 dimensions et en haute résolution spatiale des falaises du Boulonnais. Cette modélisation a été complétée plus récemment par des levés photogrammétriques par drone réalisés en 2021, dans le secteur de la Petite Pointe aux Oies au Nord de Wimereux.

International audience; L’importance des vecteurs en cinématique s’explique par le fait qu’un vecteur relatif à un mobile en mouvement contient, dans ses caractéristiques, un certain nombre d’informations sur le mouvement de ce mobile. Notre travail cible l’aptitude d’étudiants de première année universitaire à manipuler les vecteurs en cinématique et, par conséquent, leur compréhension des concepts de position, vitesse et accélération après enseignement de mécanique. Dans un exercice sur la chute libre, on regarde comment ils tracent les vecteurs position, vitesse et accélération. On analyse 421 réponses d’étudiants. Ce sont les outils de la théorie anthropologique du didactique, blocs pratico-technique et technologico-théorique, qui nous permettent de comparer les tâches a priori et les tâches effectives des étudiants. Le traitement des données s’effectue dans deux directions : une analyse par type de vecteur qui aboutit à la caractérisation des erreurs les plus fréquentes commises par les étudiants ; une analyse par profils de réponse c’est-à-dire qui traite les trois vecteurs simultanément. On constate que c’est le vecteur position qui pose le plus de difficultés. On observe également l’absence de cohérence dans le tracé des trois types de vecteurs ce qui semble révéler une incompréhension des concepts de base de cinématique.

Most traditional MSD risk assessment methods are limited to the assessment of one or more risk factors at specific moment. Previous studies show that a link exists between discomfort and MSDs. In this thesis, we propose to investigate the possible inter-action between discomfort and posture over time, assessed using a RULA score for a pick and place task using a linear approach. The inconclusive results of the first part led us to develop an approach based on neural net-works. This approach allows us to explore the relationship between discomfort and postural, anthropometric and environmental variables. A variable reduction method is then proposed in order to define the set of minimal variables that best explain the discomfort while preserving the performance of the initial network. Finally, we evaluate the relevance of adding joint pairs to the neural network by proposing and analysing the relevance of each joint pair for this type of task. This new method opens up prospects for the development of new approaches to multifactorial MSD risk assessment. This type of approach can help ergonomists to understand the evolution of risk over time and provide an assessment tool for professionals in the field during the design phase of workstations by integrating the prediction of discomfort with virtual mannequins.; La plupart des méthodes d’évaluation des risques de TMS traditionnelles se li-mitent à l’évaluation d’un ou plusieurs facteurs de risque à un instant donné.Les études antérieurs montrent qu’un lien existe entre l’inconfort et les TMS. Au cours de cette thèse, nous proposons d’étudier l’interaction possible entre l’inconfort et la posture au cours du temps, évalué à l’aide d’un score RULA pour une tâche de prise et dépose en utilisant une approche linéaire. Les résultats non concluants de la première partie, nous ont poussés à développer une approche fondée sur les réseaux de neurones. Cette dernière permet d étudier la relation entre l’inconfort et les variables posturales, anthropométriques et environnementales. A la suite, Une méthode de réduction de variables est proposée afin de définir l’ensemble des variables minimales expliquant au mieux l’inconfort en préservant la performance du réseau initiale. Enfin, nous évaluons la pertinence d’ajouter des couples articulaires au réseau de neurones en proposant en analysant la pertinence de chaque couple articulaire pour ce type de tâche. Cette nouvelle méthode ouvre des perspectives de développement de nouvelles approches d’évaluation multifactorielle du risque de TMS. Ce type d’approche peut aider les ergonomes à la compréhension de l’évolution du risque au cours du temps et fournir un outil d’évaluation aux professionnels du domaine lors de la phase de conception des postes de travail en intégrant la prédiction de l’inconfort aux mannequins virtuels.

L’importance des vecteurs en cinématique s’explique par le fait qu’un vecteur relatif à un mobile en mouvement contient, dans ses caractéristiques, un certain nombre d’informations sur le mouvement de ce mobile. Notre travail cible l’aptitude d’étudiants de première année universitaire à manipuler les vecteurs en cinématique et, par conséquent, leur compréhension des concepts de position, vitesse et accélération après enseignement de mécanique. Dans un exercice sur la chute libre, on regarde comment ils tracent les vecteurs position, vitesse et accélération. On analyse 421 réponses d’étudiants. Ce sont les outils de la théorie anthropologique du didactique, blocs pratico-technique et technologico-théorique, qui nous permettent de comparer les tâches a priori et les tâches effectives des étudiants. Le traitement des données s’effectue dans deux directions : une analyse par type de vecteur qui aboutit à la caractérisation des erreurs les plus fréquentes commises par les étudiants ; une analyse par profils de réponse c’est-à-dire qui traite les trois vecteurs simultanément. On constate que c’est le vecteur position qui pose le plus de difficultés. On observe également l’absence de cohérence dans le tracé des trois types de vecteurs ce qui semble révéler une incompréhension des concepts de base de cinématique. Vectors are important in kinematics because the vector of a moving object contains, through its characteristics, some information about the motion of this object. Our work focuses on the ability of first-year university students to manipulate vectors in kinematics and, consequently, their understanding of the concepts of position, velocity and acceleration, after having completed a course in mechanics. In an exercise about free fall movement, we look at how the students plot the position, velocity and acceleration vectors. 421 student responses are analyzed. The tools of the anthropological approach in education allow to compare a priori tasks and students’ effective tasks. Two ways of data processing are followed: the analysis by type of vector that leads to the characterization of the most frequent errors; the analysis by profiles of answer, which means treating the three types of vector simultaneously. We note that it is the position vector that presents the most difficulties. We also notice that there is no coherence in the plotting of the three types of vector which seems to reveal a misunderstanding of basic kinematics concepts.

Most traditional MSD risk assessment methods are limited to the assessment of one or more risk factors at specific moment. Previous studies show that a link exists between discomfort and MSDs. In this thesis, we propose to investigate the possible interaction between discomfort and posture over time, assessed using a RULA score for a pick and place task using a linear approach. The inconclusive results of the fi rst part led us to develop an approach based on neural networks. This approach allows us to explore the relationship between discomfort and postural scores, anthropometric data and action parameters. A variable reduction method is then proposed in order to define the set of minimal variables that best explain the discomfort while preserving the performance of the initial network. Finally, we evaluate the relevance of adding joint pairs to the neural network by proposing and analysing the relevance of each joint pair for this type of task. This new method opens up prospects for the development of new approaches to multifactorial MSD risk assessment. This type of approach can help the professionals in the field during the design phase of workstations by integrating the prediction of discomfort with virtual mannequins., La plupart des méthodes d’évaluation des risques de TMS traditionnelles se limitent à l’évaluation d’un ou plusieurs facteurs de risque à un instant donné. Les études antérieures montrent qu’un lien existe entre l’inconfort et les TMS. Au cours de cette thèse, nous proposons d’étudier l’interaction possible entre l’inconfort et la posture au cours du temps, évaluée à l’aide d’un score RULA pour une tâche de prise et dépose en utilisant une approche linéaire. Les résultats non concluants de la première partie, nous ont poussés à développer une approche fondée sur les réseaux de neurones. Cette dernière permet d’étudier la relation entre l’inconfort et les scores posturaux, données anthropométriques et paramètres de l’action. À la suite, une méthode de réduction de variables est proposée afin de définir l’ensemble des variables minimales expliquant au mieux l’inconfort en préservant la performance du réseau initial. Enfin, nous évaluons la pertinence d’ajouter des couples articulaires au réseau de neurones en proposant d’analyser la pertinence de chaque couple articulaire pour ce type de tâche. Cette nouvelle méthode ouvre des perspectives de développement de nouvelles approches d’évaluation multifactorielle du risque de TMS. Ce type d’approche peut aider les professionnels du domaine lors de la phase de conception des postes de travail en intégrant la prédiction de l’inconfort aux mannequins virtuels.

National audience; Le procédé de fabrication additive laser fil, ou Wire Laser Additive Manufacturing (WLAM) se caractérise par l’utilisation d’un laser comme source d’énergie pour faire fondre un fil métallique d’apport et déposer des cordons sur un substrat. Des études précédentes caractérisant l’influence des principaux paramètres du procédé sur les dimensions caractéristiques ont mis en avant la possibilité de contrôler indépendamment la largeur et la hauteur des cordons en modifiant l’apport de matière et la puissance. Ces résultats restent macroscopiques et ne permettent pas de caractériser l’influence de la répartition de la puissance apportée sur la géométrie des cordons et des pièces obtenues.En particulier, le procédé de fabrication est piloté sans prendre en compte l’influence des paramètres géométriques et cinématiques de la tête de dépôt sur la répartition de la puissance délivrée. Ainsi, un modèle est proposé pour calculer l’apport de puissance en tout point de la géométrie ainsi que des critères pour quantifier les répartitions observées. Enfin, ces résultats sont exploités pour proposer des plages d’orientations de la tête de dépôt adaptées aux trajectoires et aux géométries à produire.

Background: Literature studied since many years the femoro-patellar pain syndrome (FPS), its complex etiology and multifactorial. It’s seems that some motor impairment, especially from core muscles, would encourage the onset and/or the maintenance of this syndrome. Objectives: The aim of this review was to gather recent and available scientific studies, in order to broaden our knowledge about the interest or not of a core rehabilitation for active women with FPS.Methods: The Pubmed, Cochrane Library, PEDro ans Google scholar database were consulted until February 2021. 3 randomized clinical trials were included and the PEDro scale assess th risk of bias. Results and analysis: In this review, the outcomes were: pain, functional capacity and trunk, pelvis and lower limbs kinematics. These criteria were studied in 115 woman who participated in regular physical activity. A core muscle training seems to be an effective way to improve those outcomes. Discussion: The small number of patients included in this review and the moderate quality of included trials require attention for the interpretation of results and the applicability on a bigger population. Studies on larger samples seem necessary to prove the real applicability of these results.; Introduction : la littérature étudie depuis des années le syndrome fémoro-patellaire, son étiologie complexe et multifactorielle. Il en découle que certains déficits musculaires, notamment de la musculature du core, favoriseraient la survenue et/ou l’entretien de ce syndrome. Une bonne stabilité de ce complexe et un bon contrôle moteur du core pourraient avoir un intérêt dans la rééducation ou la prévention de ce syndrome.Objectifs : l’objectif de cette revue de littérature était de rassembler les études scientifiques récentes disponibles de nos jours, afin d’approfondir nos connaissances sur l’intérêt ou non d’une rééducation ciblée sur le core dans la rééducation du SDFP chez la femme active. Méthodologie de recherche : les bases de données Pubmed, Cochrane Library, PEDro et Google scholar ont été consultées jusqu’en février 2021. Trois essais cliniques randomisés ont été inclus et l’échelle PEDro a permis d’évaluer le risque de biais. Résultats et analyses : dans cette revue, les critères de jugements étaient : la douleur, les limitations fonctionnelles et la cinématique du tronc, du bassin et des membres inférieurs. Ces critères ont été étudiés dans une population de 115 femmes, pratiquant une activité physique de façon régulière. Un entrainement ciblant le contrôle des muscles du core semble avoir un intérêt sur ces trois critères. Discussion : le faible nombre de patientes inclues et la qualité modérée des études inclues impose la prudence lors de l’interprétation des résultats et de leur applicabilité sur une population plus grande. Des études supplémentaires portant sur de plus grand échantillons semblent nécessaire afin de prouver leur réelle applicabilité.

Dans le cadre de cet article, nous proposons de retracer l’histoire de la notion de « cinématique » à partir d’un corpus de magazines spécialisés publiés entre 1982 et 1998. Afin de conduire une « lecture distante » de ce corpus textuel composé de 70 '000 pages environ, nous avons développé une méthodologie d’analyse des données utilisant des outils informatiques inédits dans le domaine des game studies. L’objectif de cette recherche consiste à proposer une alternative à l’étude des relations entre le cinéma et les jeux vidéo (fondée sur l’analyse d’éléments formels) au profit de l’analyse des discours dans une perspective résolument historique. Cette recherche vise à élucider l’émergence et la naturalisation d’une notion clé au sein des discours sur le jeu vidéo, en retraçant les mécanismes qui régissent l’évolution des termes employés pour qualifier le jeu vidéo.

National audience

Les blessures musculo-squelettiques du membre supérieur représentent un problème de santé publique dans le secteur de la manutention. En plus d’affecter la qualité de vie du travailleur, ces lésions entraînent une perte de temps de travail et une augmentation des coûts de production. Alors que nous avons des évidences épidémiologiques que les femmes manutentionnaires sont plus nombreuses que les hommes à souffrir de douleurs à l’épaule, la littérature fait défaut d’indices biomécaniques qui expliquent l'origine de cette différence. L'objectif général de cette thèse était d'améliorer l'évaluation des techniques de manutention du membre supérieur, avec trois objectifs spécifiques : (1) développer des indices cinématiques, électromyographiques et musculo-squelettiques synthétiques pour évaluer et différencier des techniques de manutention du membre supérieur ; (2) développer un logiciel libre d'analyse biomécanique ; et (3) utiliser les indices et le logiciel développés pour décrire les différences biomécaniques entre des femmes et des hommes manutentionnaires. Nous avons récolté des données de cinématique, d'électromyographie et de force sur 30 femmes et 30 hommes réalisant une tâche de manutention qui consistait à déplacer une boîte de 6 et 12 kg entre la hauteur des hanches et la hauteur des yeux. À partir de ces données, nous avons développé des indicateurs synthétiques : un indicateur cinématique utile pour identifier des techniques de manutention problématiques et plus généralement les fonctions articulaires ; des indicateurs électromyographiques qui permettent d'estimer la quantité d'activation musculaire et la co-contraction musculaire ; et des indicateurs musculo-squelettiques qui permettent d'estimer les contraintes musculaires totales et les contraintes appliquées à l'articulation glénohumérale. Nous avons implémenté ces indicateurs avec pyomeca, notre logiciel libre d'analyse biomécanique. Mis à disposition de la communauté biomécanique, pyomeca supporte des tâches utiles dans le quotidien d'un chercheur biomécanique, mais également des routines biomécaniques plus avancées, axées sur la mécanique du corps rigide et le traitement de signal. Ce dernier se démarque des logiciels biomécaniques existants parce que c'est une solution libre, conviviale, spécialisée et sûre. Nous avons ensuite appliqué les indices synthétiques pour décrire les différences biomécaniques entre les femmes et les hommes participant à notre expérimentation. L'indicateur cinématique a montré que les femmes employaient une technique de manutention moins sécuritaire, avec une plus grande contribution glénohumérale, une faible contribution des membres inférieurs et une boite plus éloignée du tronc. Ces différences de technique se sont répercutées sur les indicateurs électromyographiques et musculo-squelettiques, avec des activations musculaires deux fois plus importantes comparativement aux hommes et une moindre stabilité de l'articulation glénohumérale. Ces différences pourraient contribuer à expliquer la prévalence de blessure du membre supérieur plus élevée chez les femmes manutentionnaires. Cette thèse a donc permis de développer des indicateurs synthétiques et un logiciel libre d'analyse biomécanique qui pourraient permettre aux ergonomes d'évaluer l'exposition aux risques de blessures du membre supérieur pendant une tâche de travail dynamique. Appliqués à une population spécifique, ces indicateurs suggèrent qu'il est crucial d'accorder une attention particulière au sexe pendant l'évaluation d'une tâche de travail au-dessus des épaules., Work-related upper limb musculoskeletal disorders represent a public health challenge in the material handling industry. In addition to affecting the worker's quality of life, these injuries result in lost work time and increased production costs. While we have epidemiological evidence that more female material handlers suffer from shoulder pain than men, the literature is lacking biomechanical indicators that explain the origin of this difference. The general objective of this thesis was to improve the evaluation of upper limb handling techniques, with three specific objectives~: (1) to develop synthetic kinematic, electromyographic and musculoskeletal indicators to evaluate and differentiate upper limb handling techniques~; (2) to develop an open source biomechanical analysis software~; and (3) to use the developed indicators and software to describe the biomechanical differences between female and male workers. We collected kinematics, electromyography and force data on 30 women and 30 men performing a handling task that consisted in lifting a 6 and 12~kg box from hip to eye level. From these data, we developed synthetic indicators~: a kinematic indicator useful to identify poor handling techniques and more generally joint functions~; two electromyographic indicators to quantify the amount of muscle activation and muscle co-contraction~; and two musculoskeletal indicators to estimate total muscle stress and stress applied to the glenohumeral joint. We have implemented these indicators with pyomeca, our open-source biomechanical analysis software. Available to the biomechanical community, pyomeca provide basic operations useful in the daily workflow of a biomechanical researcher, but also more advanced biomechanical routines geared towards rigid body mechanics and signal processing. pyomeca stands from existing biomechanical software because it is an open-source, user-friendly, specialized and secure solution. We then applied our synthetic indicators to describe the biomechanical differences between the women and men participating in our experiment. The kinematic indicator showed that women used a poor handling technique, with a higher glenohumeral contribution, a low contribution from the lower limbs and a box further away from the trunk. These differences in technique affected the electromyographic and musculoskeletal indicators, with twice as much muscle activation compared to men and less glenohumeral stability. These results may contribute to the sex difference in the prevalence of upper limb musculoskeletal disorders. This thesis has enabled the development of biomechanical indicators and an open-source software that could allow ergonomists to assess the upper limb exposure during a dynamic lifting task. Applied to a specific population, these indicators argue for a careful consideration of sex during ergonomics intervention, particularly during overhead work.

In this paper we present an experiment on the study of changes in reference frames in an astronomical context. We rely on the theoretical framework of embodied cognition and we involve all the students of a Val de Marne high school in two successive teaching-learning sessions based on the same scenario but with a different degree of embodiment. Between each session we evaluated the students' responses to a conceptual questionnaire. Our first results suggest that the sessions do have an effect on students, but that the degree of embodiment does not seem to affect conceptual learning. The effect of the sessions also seems to be still present three months after their implementation., Nous présentons dans cette communication une expérimentation concernant l'étude des changements de référentiels dans le contexte de l'astronomie. Nous nous appuyons pour cela sur le cadre de la cognition incarnée et nous faisons participer l'ensemble des élèves de seconde d'un lycée du Val de Marne à deux séances d'enseignement-apprentissage successives fondées sur un même scénario mais dont le degré d'incarnation diffère. Entre chaque séance nous évaluons les réponses des élèves à un questionnaire à visée conceptuelle. Nos premiers résultats suggèrent que les séances ont bien un effet sur les élèves, mais que, contrairement à notre hypothèse, le degré d'incarnation ne semble pas jouer sur les apprentissages conceptuels. L'effet des séances semble par ailleurs toujours présent trois mois après leur mise en oeuvre.

International audience; In this paper we present an experiment on the study of changes in reference frames in an astronomical context. We rely on the theoretical framework of embodied cognition and we involve all the students of a Val de Marne high school in two successive teaching-learning sessions based on the same scenario but with a different degree of embodiment. Between each session we evaluated the students' responses to a conceptual questionnaire. Our first results suggest that the sessions do have an effect on students, but that the degree of embodiment does not seem to affect conceptual learning. The effect of the sessions also seems to be still present three months after their implementation.; Nous présentons dans cette communication une expérimentation concernant l'étude des changements de référentiels dans le contexte de l'astronomie. Nous nous appuyons pour cela sur le cadre de la cognition incarnée et nous faisons participer l'ensemble des élèves de seconde d'un lycée du Val de Marne à deux séances d'enseignement-apprentissage successives fondées sur un même scénario mais dont le degré d'incarnation diffère. Entre chaque séance nous évaluons les réponses des élèves à un questionnaire à visée conceptuelle. Nos premiers résultats suggèrent que les séances ont bien un effet sur les élèves, mais que, contrairement à notre hypothèse, le degré d'incarnation ne semble pas jouer sur les apprentissages conceptuels. L'effet des séances semble par ailleurs toujours présent trois mois après leur mise en oeuvre.

Current highly automated vehicle concepts include reclined seat layouts that could allow occupants to relax during the drive. The main objective of this study was to investigate the effects of seat pan and pelvis angles on the kinematics and injury risk of a reclined occupant by numerical simulation of a frontal sled test. The occupant, represented by a detailed 50th percentile male human body model, was positioned on a semi-rigid seat. Three seat pan angles (5, 15, and 25 degrees from the horizontal) were used, all with a seatback angle of 40 degrees from the vertical. Three pelvis angles (60, 70, and 80 degrees from the vertical), representing a nominal and two relaxed sitting positions, were used for each seat pan angle. The model was restrained using a pre-inflated airbag and a three-point seatbelt equipped with a pretensioner and a load limiter before being subjected to two frontal crash pulses. Both model kinematic response and predicted injury risk were affected by the seat pan and the pelvis angles in a reclined seatback position. Submarining occurrence and injury risk increased with lower seat pan angle, higher pelvis angle, and acceleration pulse severity. In some cases (in particular for a 15 degrees seat pan), a small variation in seat pan or pelvis angle resulted in large differences in terms of kinematics and predicted injury. This study highlights the potential effects of the seat pan and pelvis angles for reclined occupant protection. These parameters should be assessed experimentally with volunteers to determine which combinations are most likely to be adopted for comfort and with post mortem human surrogates to confirm their significance during impact and to provide data for model validation. The sled and restraint models used in this study are provided under an open-source license to facilitate further comparisons.

L’instabilité chronique de la cheville (CAI) est un fardeau socioéconomique important qui entraine des répercussions néfastes chez la population atteinte, comme des récidives d’entorses de la cheville (ELC), qui peuvent notamment s’expliquer par des déficits biomécaniques aux membres inférieurs. Ces déficits sont notamment observés lors d’activités quotidiennes comme la marche, mais aussi lors de tâches plus difficiles comme l’atterrissage d’un saut. Par contre, les impacts biomécaniques réels d’une CAI lors de la locomotion ne sont pas encore clairement décrits. Les orthèses plantaires sont couramment utilisées dans le traitement de pathologies musculosquelettiques pour modifier les variables biomécaniques des membres inférieurs (cinématique, cinétique et électromyographie) responsables de ces pathologies. Bien que leurs effets sur la biomécanique du membre inférieur d’individus atteints d’une CAI soient encore méconnus, les orthèses plantaires pourraient permettre de les traiter plus efficacement. Les objectifs principaux de cette thèse étaient de déterminer les déficits biomécaniques associés à la CAI lors de la locomotion et lesquels de ces déficits peuvent être atténués avec le port d’orthèses plantaires. L’Étude 1 consistait à réaliser une revue systématique de la littérature sur les impacts biomécaniques d’une CAI lors d’une tâche de marche et de course. L’Étude 2 consistait à identifier les différences biomécaniques entre des individus avec et sans CAI à la marche. L’Étude 3 consistait à déterminer les différences biomécaniques entre des individus avec et sans CAI lors de l’atterrissage d’un saut unipodal sur une surface plane (DROP), inclinée (WEDGE) et instable (FOAM) ainsi qu’à l’atterrissage d’un saut latéral maximal unipodal (SIDE). Finalement, l’Étude 4 consistait à déterminer les effets des orthèses plantaires sur la biomécanique du membre inférieur d’individus atteints d’une CAI lors des tâches de marche et d’atterrissage d’un saut unipodal. À la marche, les individus atteints d’une CAI présentent de nombreux déficits biomécaniques qui pourraient les prédisposer à subir d’autres ELC, notamment une augmentation de l’inversion et de la flexion plantaire de la cheville. Ces augmentations de mouvement à la cheville contribuent à augmenter les forces verticales latérales au pied, à modifier la cinématique et la cinétique du genou ainsi que l’activité des muscles moyen fessier et long fibulaire. Lors de l’atterrissage d’un saut unipodal, les individus atteints d’une CAI présentent une augmentation de la dorsiflexion de la cheville afin de stabiliser l’articulation. Lors de la tâche WEDGE, la diminution de la préactivation musculaire du long fibulaire pourrait mettre ces individus plus à risque de subir d’autres ELC. De plus, le port d’orthèses plantaires diminue l’activité musculaire du tibial antérieur lors de la tâche DROP et du biceps fémoral à la marche chez des individus atteints d’une CAI. Elles semblent n’avoir aucun effet significatif sur la cinématique et cinétique du membre inférieur lors de la marche et l’atterrissage d’un saut unipodal. Finalement, cette thèse permet de mieux identifier les déficits biomécaniques à adresser lors de l’élaboration de plan de traitement pour les individus atteints d’une CAI et de mieux comprendre les effets des orthèses plantaires pour atténuer ces déficits., Chronic ankle instability (CAI) is a major socioeconomic burden and has adverse repercussions for the affected population, such as recurrence of lateral ankle sprains (LAS), which could be explained by lower limb biomechanical deficits. These deficits are observed during daily activities such as walking but also during more difficult tasks such as jump landing. However, the real impact of CAI during locomotion has not yet been clearly described. Foot orthoses are commonly used to treat musculoskeletal pathologies because they modify lower limb biomechanics (kinematics, kinetics and electromyography). However, their effects on lower limb’s biomechanics of individuals with CAI are still unknown. Foot orthoses may help to treat the individuals with CAI more effectively. The main objectives of this thesis were to determine the biomechanical deficits associated with CAI during locomotion and which of these deficits can be attenuated with foot orthoses. Study 1 consisted of systematically reviewing the literature on the biomechanical deficits associated with CAI during walking and running. Study 2 consisted of identifying the biomechanical differences between individuals with and without CAI during walking. Study 3 consisted of determining the biomechanical differences between individuals with and without CAI during unilateral jump landing on even (DROP), inclined (WEDGE) and unstable (FOAM) surfaces and during a unilateral maximal side jump landing (SIDE). Study 4 consisted of determining the effects of foot orthoses on lower limb’s biomechanics of individuals with CAI during walking and unilateral jump landing. During walking, individuals with CAI present many biomechanical deficits that may predispose them to sustain recurrent LAS, including increased ankle inversion and plantarflexion. These contribute to increase the lateral vertical forces under the foot, to modify knee kinematics and kinetics as well as the activity of the gluteus medius and peroneus longus muscles. During unilateral jump landing, individuals with CAI present increased ankle dorsiflexion in order to stabilize the joint. During the WEDGE task, the decreased peroneus longus muscle preactivation could put these individuals at greater risk of sustaining recurrent LAS. In addition, wearing foot orthoses decreases the muscular activity of the tibialis anterior during the DROP task and the biceps femoris during walking in individuals with CAI. FOs have no significant effect on the kinematics and kinetics of the lower limb during walking and unilateral jump landing. Finally, the results of this thesis will help to better identify the biomechanical deficits to be addressed during rehabilitation for individuals with CAI and to better understand the effects of foot orthoses to attenuate these deficits.

Dans cette communication, nous présentons une ingénierie didactique qui vise la reconstruction de la notion d’accélération à partir de la notion de variation de vitesse pour des élèves français de Terminale après enseignement. Quatre études préalables donnent des éclairages épistémologiques et didactiques de la notion d’accélération, de l’outil vecteur et de la maîtrise qu’en ont les élèves et les étudiants. Une analyse de contenu de la notion d’accélération et de ses caractéristiques dans le cas de la chute libre aboutit à la présentation de différents registres de représentation sémiotique de l’accélération. La proposition didactique place la représentation vectorielle au cœur du dispositif et est fondée sur l’hypothèse que la représentation de plusieurs vecteurs vitesse successifs est un levier d’apprentissage. Les résultats montrent des effets positifs sur les apprentissages des élèves, en leur permettant d’approfondir leurs connaissances de la chute libre et de se perfectionner dans la manipulation de vecteurs. On retient que présenter un contenu dans un mode de représentation inédit pour les élèves est porteur du point de vue didactique., Une ingénierie didactique fondée sur l'étude de la chute libre Résumé : Dans cette communication, nous présentons une ingénierie didactique qui vise la reconstruction de la notion d'accélération à partir de la notion de variation de vitesse pour des élèves français de Terminale après enseignement. Quatre études préalables donnent des éclairages épistémologiques et didactiques de la notion d'accélération, de l'outil vecteur et de la maîtrise qu'en ont les élèves et les étudiants. Une analyse de contenu de la notion d'accélération et de ses caractéristiques dans le cas de la chute libre aboutit à la présentation de différents registres de représentation sémiotique de l'accélération. La proposition didactique place la représentation vectorielle au coeur du dispositif et est fondée sur l'hypothèse que la représentation de plusieurs vecteurs vitesse successifs est un levier d'apprentissage. Les résultats montrent des effets positifs sur les apprentissages des élèves, en leur permettant d'approfondir leurs connaissances de la chute libre et de se perfectionner dans la manipulation de vecteurs. On retient que présenter un contenu dans un mode de représentation inédit pour les élèves est porteur du point de vue didactique.

Les associations locales jeunes (YMG ; young moving group) sont des groupes d’étoiles jeunes, principalement des étoiles naines M, partageant une cinématique commune, situées dans le voisinage solaire et formées à la même époque lors de l’effondrement d’un nuage moléculaire unique à chaque association. Ce sont des laboratoires idéals pour l’étude des dernières étapes de la formation stellaire et l’imagerie directe d’exoplanètes. L’association β Pictoris (βPMG ; β Pictoris moving group) est l’une des plus jeunes et des plus rapprochées, mais son âge demeure incertain : les méthodes des isochrones et de la limite d’épuisement du lithium (LDB ; lithium depletion boundary ; 21−24 Ma) sont incohérentes avec la méthode du retracement à l’origine (11−13 Ma), consistant à retracer le parcours des étoiles membres jusqu’à l’époque où l’étendue de l’association était minimale, soit l’époque de la formation stellaire. Cette étude présente une nouvelle méthode numérique, appelée Traceback, permettant de trouver un âge cinématique pour une association par retracement à l’origine avec les données du catalogue Gaia Data Release 2 (DR2). Sa précision théorique maximale est calculée et deux biais sont caractérisés : un biais dû aux erreurs de mesure (∼ −4,5 Ma) et un biais ∆v_r, grav = 0,5 km/s sur les mesures de vitesse radiale (v_r) dû au décalage vers le rouge gravitationnel (∼ −1,8 Ma). En appliquant cette méthode à un échantillon de 46 membres validés de l’association β Pictoris, un âge cinématique corrigé de 17−19 Ma, compatible avec les âges obtenus avec les méthodes des isochrones et de la LDB, est trouvé en minimisant la déviation médiane absolue (MAD ; median absolute deviation), une mesure de l’étendue de l’association résiliente aux données déviantes, et la covariance X-U entre les positions X et les vitesses U des étoiles membres. De plus, on montre que l’usage d’un arbre couvrant de poids minimal (MST ; minimum spanning tree) n’apporte aucun avantage., Young moving groups (YMGs) are associations of young stars, mainly M dwarfs, that share a common kinematics, located in the solar neighbourhood and formed at the same epoch by the collapse of a molecular cloud that is unique to every association. They are ideal laboratories for the study of the last steps of stellar formation and the direct imaging of exoplanets. The β Pictoris moving group (βPMG) is one of the youngest and closest YMGs, although its age remains uncertain: ages found using isochrones or the lithium depletion boundary (LDB; 21 − 24 Myr) are inconsistent with traceback ages (11 − 13 Myr), found by tracing back the trajectories of member stars up to the epoch when the size of the YMG was minimal, which coincides with the epoch of stellar formation. This study presents a new numerical method, called Traceback, capable of finding a kinematic age for a YMG by traceback with data from the Gaia Data Release 2 (DR2) catalog. Its maximal theoretical precision is calculated and two important biases are characterized: a bias due to measurement errors (∼ −4.5 Myr) and a ∆v_r, grav = 0.5 km/s bias on radial velocity (v_r ; vitesse radiale) measurements due to gravitational redshift (∼ −1.8 Myr). When this method is applied to a sample of 46 validated members of βPMG, a corrected kinematic age of 17 − 19 Myr, in agreement with isochrones and LDB ages, is found by minimizing the median absolute deviation (MAD), a measure of the size of the association that is robust against outliers in the data, and the X-U covariance between the X positions and the U velocities of member stars. Furthermore, the use of a minimum spanning tree (MST) is shown not to be advantageous.

Wearing a locomotion assistance exoskeleton allows to envisage a greater mobility of the soldier, to unload the joints, to limit the appearance of muscle fatigue and to limit energy expenditure. On the other hand, the design of locomotion assistance exoskeletons for military purposes is subject to strong constraints that make the deployment of exoskeletons difficult. Thus, musculoskeletal modelling is considered as a tool for the design and evaluation of exoskeletons to optimise and quantify the biomechanical benefits for future users.In this thesis, two generic and specific challenges related to musculoskeletal modelling are tackled. The first challenge intends to identify ranges of models representative of the population and to define generic morphological regression laws for the soldier. The second challenge is to implement methods for geometric and muscular personalization of musculoskeletal models. These methods are essential to perform consistent musculoskeletal simulations and to allow for the design and evaluation of exoskeletons.; Le port d’un exosquelette d’assistance à la locomotion permet d’envisager une plus grande mobilité du soldat, de décharger les articulations, de limiter l’apparition de la fatigue musculaire et de limiter la dépense énergétique. En revanche, la conception des exosquelettes d’assistance à la locomotion à des fins militaires est soumise à de fortes contraintes qui rendent le déploiement d’exosquelette difficile. Ainsi, la modélisation musculo-squelettique est envisagée comme un outil pour la conception et l’évaluation afin d'optimiser et de quantifier les bénéfices biomécaniques pour les futurs utilisateurs.Dans cette thèse, on se propose de relever deux défis génériques et spécifiques liés à la modélisation musculo-squelettique. Le premier défi se propose d’identifier des gammes de modèles représentatives de la population et de définir des lois de régression morphologiques génériques pour le soldat. Le deuxième défi consiste à mettre en place des méthodes de personnalisation géométrique et musculaire des modèles musculo-squelettiques. Ces méthodes sont essentielles pour effectuer des simulations musculo-squelettiques cohérentes et pour permettre la conception et l’évaluation des exosquelettes.

La paralysie cérébrale est la principale cause des troubles de la locomotion chez l’enfant, touchant 2 à 3 enfants pour 1000 naissances. Elle se définit comme un trouble du mouvement et de la posture causant des limitations fonctionnelles dues à une lésion sur un cerveau en développement. La spasticité, la co-contraction excessive, la faiblesse musculaire ainsi que les difformités osseuses limitent l’autonomie de ces enfants. Leur marche est plus lente et plus instable comparée celle des enfants ayant un développement typique. Récemment, les exosquelettes (e.g., Lokomat®) pour la réadaptation de la marche ont montré leur efficacité chez l’adulte avec des troubles neuromoteurs. Néanmoins, les preuves appuyant l'efficacité d'une telle modalité d’entrainement chez les enfants avec paralysie cérébrale restent insuffisantes. En plus de son éventuelle pertinence pour la réadaptation locomotrice, le Lokomat® offre la possibilité d’évaluer certaines fonctions motrices (i.e., la force musculaire, la spasticité). Cependant, ces outils d’évaluation ne sont guère utilisés en raison du manque d’information quant à leurs fiabilités. L’objectif de cette thèse était d’évaluer la pertinence d’utilisation des orthèses robotisées « Lokomat® » à la fois pour l’évaluation des fonctions motrices et la réadaptation de la marche chez des patients avec des troubles neuromoteurs notamment la paralysie cérébrale. Pour répondre à notre objectif général, trois objectifs spécifiques ont été définis afin de : (1) évaluer l’efficacité de la réadaptation locomotrice robotisée pour l’amélioration des paramètres de la marche chez des enfants avec paralysie cérébrale ; (2) évaluer les qualités psychométriques des outils intégrés dans le Lokomat® mesurant la spasticité et la force isométrique afin de déterminer leurs pertinences pour un usage clinique régulier ; et (3) proposer une approche systématique basée sur l’électromyographie pour la personnalisation des réglages du Lokomat® afin de favoriser un entrainement optimal où nous avons ciblé les extenseurs de la hanche. Réalisée dans un contexte de « Living Lab » impliquant le patient, les parents, des cliniciens et des chercheurs, notre première étude a permis d’établir un protocole d’entrainement au Lokomat® réaliste (2 séances/semaines pour 12 semaines) et transférable en clinique et d’en vérifier l’efficacité. Cette intervention sur 24 patients a conduit à une amélioration de la force isométrique des membres inférieurs (+25-74%) ainsi qu’une amélioration des capacités de la marche telles que la vitesse de marche (+20%), la longueur du pas (+14%) et l’endurance (+24%). Les améliorations de la force musculaire et de l’endurance ont été maintenues au suivi après 6 mois. De plus, nos résultats ont mis en évidence des effets positifs, quel que soit le niveau de sévérité (niveaux « GMFCS - Gross Motor Function Classification System » II à IV). Dans la deuxième et troisième études, la fiabilité de deux outils intégrés dans le Lokomat® (L-FORCE et L-STIFF) mesurant respectivement la force musculaire et la spasticité des membres inférieurs a été mesurée à l’aide des coefficients de corrélation intraclasse (CCI) et de l’erreur type de mesure (ETM). La fiabilité intra- et inter-évaluateur du L-FORCE était bonne à excellente (CCI = 0,70 - 0,87 et ETM = 11,9 - 22,5%) pour la mesure de la force isométrique des fléchisseurs et extenseurs de la hanche et du genou chez des enfants avec paralysie cérébrale. La fiabilité intra-évaluateur du L-STIFF était modérée à excellente (CCI = 0,49 – 0,89 ; ETM = 7 – 16%) alors que la fiabilité inter-évaluateur était faible à bonne (CCI = 0,32 – 0,70 ; ETM = 6 - 39%). Ces deux outils ont ainsi une fiabilité intra- et inter-évaluateur supérieure à celle des tests cliniques conventionnels pour la mesure de la force isométrique et de la spasticité chez des enfants avec paralysie cérébrale avec une évaluation dans une position plus proche de celle de la marche. Enfin, notre quatrième étude est une preuve de concept d’une approche systématique basée sur l’électromyographie pour personnaliser et optimiser les réglages du Lokomat® visant à maximiser l’activité électromyographique des extenseurs de la hanche chez deux adultes ayant subi un accident vasculaire cérébral. Nous avons pu ainsi définir des paramètres personnalisés pour un entrainement ciblé au Lokomat à l’aide d’un protocole faisable et simple à déployer. Les deux cas présentés dans l’étude suggèrent un bénéfice significatif pour le renforcement musculaire des extenseurs de la hanche (+43 et 114 %) ainsi qu’une amélioration de l’endurance (+37% et +150%) et de la capacité de déplacement (évolution de l’échelle « Modified Functional Ambulation Classification » de 4 à 7). En conclusion, les résultats de nos travaux motivent l'utilisation d’orthèse robotisée – Lokomat pour la réadaptation locomotrice des enfants avec paralysie cérébrale. Cette approche fournit un environnement d’entrainement standardisé et permet une évaluation objective et globalement fiable des changements de la force et de la spasticité des membres inférieurs. Enfin, afin de donner plus de possibilités motrices à ces patients, l’optimisation des thérapies au Lokomat semble tout à fait réalisable et simple à mettre en place (i.e., en ayant recours à basée sur l’électromyographie et nécessitant seulement deux sessions Lokomat supplémentaires)., Cerebral palsy is the leading cause of childhood gait limitations, affecting 2 to 3 children per 1000 births. It is defined as a movement and posture disorder that causes functional limitations due to the damage of the immature brain. Spasticity, excessive co-contraction, muscle weakness and bone deformities limit the autonomy of these children. Their walking is slower and more unstable compared to that of typically developing children. Recently, exoskeletons for gait rehabilitation (e.g., Lokomat®) have been shown to be effective in adults with neuromotor disorders. However, evidence supporting the effectiveness of such a training modality in children with cerebral palsy remains insufficient. In addition to its apparent relevance for gait rehabilitation, the Lokomat® offers the possibility of evaluating certain motor functions (i.e., muscle strength, spasticity). However, these tools are not used due to the lack of information on the reliability of its measurements. The objective of this thesis was to assess the relevance of the use of robotic orthoses « Lokomat® » for the assessment of motor functions and for gait rehabilitation in patients with neuromotor disorders, such as cerebral palsy. To respond to our general objective, three specific objectives have been defined in order to: (1) provide information on the applicability and effectiveness of robotic locomotor rehabilitation for improving gait parameters in children with cerebral palsy; (2) evaluate the psychometric qualities of the Lokomat® integrated tools measuring spasticity and isometric force in order to determine their suitability for regular clinical use; and (3) propose a systematic approach based on electromyography to personalize Lokomat's settings to promote optimal training for hip extensor strength. Carried out in a « Living Lab » context involving the patient, parents, clinicians and researchers, our 1st study established a realistic Lokomat® training protocol (2 sessions / weeks for 12 weeks) that can be easily transferred to the clinic. This intervention on 24-patients led to significant improvement in the lower limb isometric strength (25-74%) and walking capacities such as walking speed (+20%), step length (+14%) and endurance (+24%). Improvements in muscle strength and endurance had sustained when measured at a 6-month follow-up. In the same study, our results showed that robotic training had a positive effect on muscle strength and gait capacity whatever the level of severity (GMFCS levels II-IV). In the second and third studies, the reliability of the two integrated tools of the Lokomat® (L-FORCE and L-STIFF) assessing muscle strength and spasticity respectively was measured using intraclass correlation coefficient (ICC) and standard error of measurement (SEM). The intra- and inter-tester reliability of the L-FORCE tool was good to excellent (ICC = 0,70 - 0,87 et SEM = 11,9 - 22,5%) for measuring isometric strength of hip and knee flexors and extensors in children with cerebral palsy. For the L-STIFF tool, the intra-tester reliability was moderate to excellent (ICC = 0.49 – 0.89, SEM = 7 – 16%) while the inter-tester reliability was acceptable to good (ICC = 0.32 – 0.70, SEM = 6 - 39%). These two tools have thus greater intra- and inter-tester reliability than conventional clinical tests for measuring isometric strength and spasticity in children with cerebral palsy. Finally, our fourth study is a proof of concept of a systematic approach based on electromyography to personalize and optimize the Lokomat® settings that aim to maximize muscle activity of hip extensors in two post-stroke patients. We were able to set personalized parameters for a targeted Lokomat® training using an easily implementable protocol. It only took two test sessions to determine these settings. The two cases presented in the study showed a significant increase in muscle strength of the hip extensors (+43 and 114 %) as well as improvement in endurance (+37% and +150%) and mobility (from 4 to 7 on the Modified Functional Ambulation Classification). In conclusion, the results of our studies support the use of the Lokomat® robotic orthosis for gait rehabilitation in children with cerebral palsy. This approach provides a standardized training environment and allows an objective and mostly reliable assessment of changes in strength and spasticity of the lower limb. Finally, optimization of Lokomat® training appears to be feasible and easy to implement (i.e., based on electromyography and with only two additional Lokomat® training sessions).