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74 - Sciences et techniques des activités physiques et sportives

Les thèses se rapportant à la section CNU "74 - Sciences et techniques des activités physiques et sportives"

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  • Effet d'une pression expiratoire positive au repos et à l'exercice sur l'oxygénation des muscles intercostaux chez des sujets sains    - Bretonneau Quentin  -  13 mai 2020

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    Chez les patients atteints de pathologies pulmonaires obstructives, le rétrécissement du calibre des bronches peut induire des perturbations fonctionnelles ventilatoires comme la limitation de débit expiratoire (LDE) et/ou l’hyperinflation pulmonaire (HP). Dans un tel contexte, l’équilibre métabolique pourrait être perturbé au sein du tissu musculaire intercostal, notamment à l’exercice, ce qui pourrait favoriser la survenue ou l’aggravation de la dyspnée. Pour simuler les perturbations ventilatoires que peuvent rencontrer les patients atteints de pathologies pulmonaires obstructives (e.g. résistance anormalement élevée des voies aériennes à l’expiration, LDE et HP), une pression expiratoire positive (PEP) de 20 cmH2O a été imposée au repos et à l’exercice chez des sujets sains. L’oxygénation des muscles intercostaux a été mesurée par spectroscopie dans le proche infrarouge au niveau du 7ème espace intercostal. Au repos, une diminution de la concentration en oxyhémoglobine ([O2Hb]) probablement liée à une baisse de la concentration en hémoglobine totale ([tHb], i.e. volume sanguin local) a été observée en réponse à la PEP (Étude 1). Toutefois, aucune diminution de l’indice de saturation tissulaire en oxygène (TSI) n’a été constatée (Études 1 à 3), y compris lorsque la PEP était à l’origine d’une HP (Étude 2). A l’exercice, une moindre augmentation de [O2Hb] et de [tHb] a été rapportée lorsque la PEP était imposée (vs. contrôle). Une diminution du TSI et de la capacité inspiratoire a aussi été observée entre le repos et l’exercice dans cette condition (Étude 3). D’après les résultats de nos études, lorsqu’une PEP de 20 cmH2O est imposée au repos chez de jeunes sujets sains, aucun déséquilibre métabolique ne semble se produire au niveau des muscles intercostaux. En revanche, lorsque cette PEP est imposée à l’exercice, une perturbation de l’équilibre métabolique semble avoir lieu. Cette dernière pourrait être en partie expliquée par des altérations hémodynamiques locales induites par l’HP. Toutefois, des études complémentaires sont nécessaires pour éclaircir cet aspect. Enfin, aucune relation entre la dyspnée et la condition métabolique des muscles intercostaux n’a été observée lors de nos études. En revanche, des corrélations entre l’inconfort respiratoire et les débits ventilatoires instantanés ont été mises en évidence au repos et à l’exercice lorsque la PEP était imposée (Études 1 et 3). Une relation entre la dyspnée et l’HP a aussi été observée au repos (Étude 2). Les travaux de recherche futurs auront pour objectif de vérifier, au repos et à l’exercice, si l’oxygénation des muscles intercostaux est influencée par l’HP chez des patients atteints de pathologies pulmonaires obstructives.

  • Effect of age, vascular parameters, physical activity, and cardiorespiratory fitness on executive performances : role of cerebral oxygenation    - Goenarjo Roman  -  06 février 2020

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    De nombreuses études ont montré que l’activité physique régulière et le niveau de condition physique étaient associés à la performance cognitive et plus particulièrement aux fonctions exécutives. Parmi les nombreux mécanismes physiologiques qui sous-tendent cette association, l’oxygénation du cortex préfrontal semble avoir un rôle majeur. Il est bien établi que l'impact spécifique de l'oxygénation préfrontale sur le lien entre l’activité physique et la cognition est influencé par certains facteurs comme le sexe, l’âge, et la santé cardio-vasculaire. Ainsi, l'objectif de cette thèse était d'étudier l'impact de l'activité physique et du niveau de condition physique sur les fonctions exécutives au cours du vieillissement chez des hommes sains. L'influence de l'oxygénation du cortex préfrontal et de la santé cardiovasculaire sur la relation « niveau de condition physique – fonctions exécutives » a également été étudiée. A partir de la littérature existante, nous avons formulé l’hypothèse que l’activité physique et le profil cardiorespiratoire auraient des effets bénéfiques sur les fonctions exécutives chez les hommes jeunes et plus âgés, et que pour ces deux populations, l’oxygénation du cortex préfrontal et la santé cardiovasculaire seraient impliquées dans cette relation. Une revue de littérature et quatre études transversales ont été réalisées pour vérifier ces hypothèses. Notre revue de littérature chez les personnes âgées a indiqué que: • Un niveau de condition physique plus élevé est associé à de meilleures performances dans certains tests de fonction exécutive. • Un niveau de condition physique plus élevé est associé à une moindre rigidité artérielle, à une réactivité vasculaire plus élevée, et à une plus grande amplitude de l'oxygénation cérébrale au cours de l'exercice ou d'une tâche cognitives. • Un plus grand volume de matière grise et une plus grande d’intégrité de la substance blanche sont liés àu profil cardiorespiratoire, mais moins systématiquement associés à l’activité physique. • Au moins de 12 semaines d'un programme d'exercice aérobie sont nécessaires pour obtenir un effet significatif sur les fonctions cognitives Nos études expérimentales nous ont permis de conclure que: Chez les jeunes hommes: • Les individus actifs obtenaient de meilleures performances dans les tâches exécutives que les inactifs et avaient un changement important dans l'oxygénation du cortex préfrontal lors des conditions les plus complexes de la tâche de Stroop. • Un niveau de condition physique plus élevé était liée à une meilleure performance en double tâche et une plus grande oxygénation des deux côtés du cortex préfrontal. Chez les hommes âgés: • Le niveau de condition physique n’est pas lié aux performances de Stroop ni à l’ oxygénation du cortex préfrontal. • Un niveau de condition physique plus élevé est lié à une meilleure performance et une plus grande oxygénation de cortex préfrontal droit au cours d’une tâche de Stroop dans le groupe de 61+ ans mais pas dans le groupe de 55-60 ans, ce qui suggère l'importance de la classification de groupe d'âge pour évaluer l'effet du niveau de condition physique sur les fonctions exécutives chez les hommes âgés. • Les hommes âgés ont des relations plus fortes entre plusieurs paramètres cardiovasculaires et la performance des tâches de Stroop que les jeunes hommes Cette projet de recherche montre que l'activité physique et le niveau de condition physique ont des effets positifs sur les fonctions exécutives chez les jeunes hommes et âgés, en particulier dans la tâche la plus complexes. L’oxygénation du cortex préfrontal et la santé cardiovasculaire modulent la relation entre l'activité physique et la cognition. Nous concluons que d’être physiquement actif ou d'avoir un meilleur niveau de condition physique donne des effets avantageux pour la santé vasculaire, l’oxygénation du cortex préfrontal, et les fonctions exécutives non seulement chez les hommes âgés, mais aussi chez les jeunes hommes.

  • Identification des paramètres inertiels segmentaires humains    - Couvertier Marien  -  18 décembre 2018

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    L'objectif de ce travail est d'identifier les paramètres inertiels segmentaires humains, c’est-à-dire la masse, la position du centre de masse et la matrice d’inertie de ces segments. Ces paramètres, au nombre de dix par segment, constituent une donnée d'entrée indispensable aux calculs de dynamique inverse utilisés dans les études de biomécanique. Bien qu'il existe des méthodes pour avoir accès à ces paramètres par le biais de tables anthropométriques ou le calcul des volumes segmentaires, l'identification apparaît nécessaire dès lors que les sujets étudiés sont atypiques (handicapés physiques, femmes enceintes, sportifs présentant des hypertrophies musculaires). L'originalité de ce travail est de proposer une approche mixte dans l'écriture du problème d'identification combinant une formulation vectorielle et matricielle des équations du mouvement d’un système poly-articulé supposé rigide, qui ont déjà été établies au sein de l'équipe dans les travaux de thèse de Tony Monnet. La première permet d’identifier les masses et les centres de masse segmentaires. La deuxième permet d’identifier, elle, les matrices d’inertie segmentaires. Les paramètres d’entrée de cette méthode d’identification sont les matrices rotations segmentaires, leurs dérivées secondes, les accélérations segmentaires, ainsi que le torseur externe. Si ce dernier est directement mesuré par une plateforme de force, les autres grandeurs sont obtenues après des opérations sur la mesure de la cinématique segmentaire du sujet obtenue par un système opto-électronique. Ce système mesurant la cinématique du sujet grâce à des marqueurs cutanés, cette cinématique diffère de la cinématique théorique obtenue si les segments sont rigides, du fait des mouvements des masses molles. Ce travail a donc porté sur le calcul d’une matrice rotation optimale, basée sur une transformation matérielle décrivant le mouvement segmentaire. De plus les mouvements des masses molles ainsi que les instruments de mesure induisent un bruit dans les signaux cinématiques. Du fait de la double dérivation de ces signaux pour le calcul des accélérations segmentaires et des dérivées secondes des matrices rotations, ce bruit devient prépondérant sur le signal porteur. Ce travail a donc également porté sur le filtrage à effectuer pour atténuer ces bruits. Cinq filtres utilisés dans la littérature (filtre de Butterworth, lissage de Savitsky-Golay, moyenne glissante, lissage par spline et analyse spectrale) ont été implémentés et leurs effets sur les paramètres inertiels identifiés ont été comparés. Les résultats montrent que les paramètres identifiés avec la méthode vectorielle ne nécessitent pas de traitement. L’identification des matrices d’inertie nécessite, elle, un traitement et le lissage optimal est obtenu avec le moyenne glissante. Enfin, une modélisation du membre supérieur par une chaîne cinématique a également été implémentée afin de rigidifier la cinématique acquise. Les premiers résultats ne sont pas satisfaisants mais le modèle retenu peut être affiné avant de conclure sur l’intérêt de cette modélisation pour l’identification des paramètres inertiels. Finalement, l’approche mixte développée permet l'identification des dix paramètres inertiels des segments du corps humain. La méthode a été validée en identifiant les paramètres inertiels des segments constituant le membre supérieur de dix huit sujets. Les paramètres obtenus ont ensuite été comparés à ceux issus d’une table anthropométrique. Les résultats montrent que les paramètres identifiés sont très proches de ceux estimés. Cela montre donc que l’identification des paramètres inertiels est fiable et permet d’avoir accès aux paramètres inertiels de sujets atypiques, pour qui les tables anthropométriques ne sont pas disponibles.

  • Utilisation du froid dans le contexte de l'exercice physique et de la récupération    - Douzi Wafa  -  28 septembre 2018

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    L’impact de l’exposition au froid dans le contexte de l’exercice physique et de la récupération sur des variables physiologiques et perceptives a été investigué. Nous avons mis en évidence, par méta-analyse, que : - L’exposition au froid lors de l’activité physique permet une amélioration de la performance pour des exercices de type aérobies et anaérobies (taille de l’effet variant suivant la technologie de refroidissement utilisée et la partie du corps refroidie). - La cryothérapie/cryostimulation et l’immersion en eau froide utilisées à la suite d’une activité physique permet une réduction des courbatures, de la fatigue perçue et des concentrations sanguines de marqueurs de dommages musculaires et de l’inflammation. Nos travaux expérimentaux montrent que : - Le port d’un gilet refroidissant lors d’une activité physique éprouvante améliore les réponses perceptives de confort thermique, d’humidité et de bien-être et réduit le stress physiologique (température cutanée diminuée, retour plus rapide à la fréquence cardiaque de base, amélioration de l’oxygénation cérébrale). - 3 min d'exposition en cryothérapie corps partiel est une durée optimale pour améliorer la qualité de sommeil après un entraînement. - 3 min d’exposition en cryothérapie corps entier améliore la qualité subjective (questionnaires) et objective du sommeil (actimétrie). Les mécanismes liés à cette amélioration dépendent de l’activité du système parasympathique lors des phases de sommeil profond. Ce travail montre l’efficacité de l’utilisation du froid dans différents contextes de l’activité physique et dans les processus de récupération. Les mécanismes biologiques susceptibles d'interagir dans ces processus de récupération sont présentés.

  • Pour une meilleure compréhension du rôle des positions d'accouchement en mécanique obstétricale : analyse biomécanique des postures segmentaires    - Desseauve David  -  12 janvier 2018

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    Lorsque l'on s'intéresse aux positions d'accouchement, les avis sont très partagés. D'après la littérature, les positions dites verticales parmi lesquelles figure la position accroupie semblent aboutir à des issues materno-fœtales plus favorables que les positions horizontales qui comprennent la position gynécologique. Seulement, l'origine de ces bénéfices notamment du point de vue de la mécanique obstétricale reste incertaine. Il apparait que ce manque de clarté provient avant tout d'un manque de définition des postures segmentaires retrouvées lors de ces positions d'accouchement. L'objectif premier de ce travail était donc de définir les postures segmentaires au cours de différentes positions d'accouchement et de préciser en particulier le rôle de la posture des cuisses sur des éléments jugés importants en mécanique obstétricale à savoir l'orientation du plan du détroit supérieur et la courbure lombaire. En premier lieu, une enquête épidémiologique régionale a été effectuée afin d'attester les positions d'accouchement les plus fréquemment adoptées et d'identifier les facteurs associés à leur adoption. Par une méthode dérivée entre autres des méthodes d'analyse du mouvement par système optoélectronique, l'influence de la posture des cuisses (flexion et abduction) sur la posture du plan du détroit supérieur et du rachis lombaire a été analysée tout d'abord en position gynécologique puis en position accroupie. Enfin, l'importance de la posture initiale des cuisses sur les mouvements segmentaires a été évaluée au cours d'une manœuvre obstétricale (Mac Roberts), manœuvre couramment utilisée en cas de dystocie des épaules. Ce travail a permis de mettre en évidence l'importance de la caractérisation des postures segmentaires pour la compréhension des bénéfices d'une position d'accouchement sur une autre.

  • Le processus de conception de la politique sportive d'une fédération sportive nationale. Le cas de la Fédération Française de Rugby    - Viollet Bastien  -  08 juin 2017

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    L'objectif principal de la thèse est de comprendre comment se construit la politique sportive d'une fédération sportive nationale. Le cas de la Fédération Française de Rugby (FFR) est étudié sous la forme d'une Recherche-Intervention, cette organisation ayant souhaité engager des réflexions autour de sa politique sportive, un objet qu'il a fallu appréhender et conceptualiser dans le cadre d'une fédération nationale. Cet objet est envisagé comme un processus de co-construction, entre des acteurs fédéraux (siège) et territoriaux (structures décentralisées et déconcentrées). Pour étudier ce processus et notamment les logiques d'acteurs, nous avons mobilisé la théorie de la traduction (Akrich et al., 2006), associée au concept de rapport de prescription (Oiry, 2012). La théorie de la traduction évoque la notion d'actants, pour désigner ces acteurs et prendre en considération des éléments de l'organisation dits « non-humains » (actants non-humains), qui ont aussi une influence et un impact sur ce processus. Notre problématique centrale est ainsi formulée comme suit : quelles sont les dynamiques actantielles à l'oeuvre dans la co-construction d'une politique sportive fédérale ? L'idée générale, au travers de notre cadre d'analyse, est d'exprimer comment ces acteurs, par le biais de leurs visions et de leurs perceptions (leurs traductions) et leurs collaborations/confrontations (leurs rapports de prescription), vont coconstruire la politique sportive fédérale en question. Cette thèse ambitionne d'appréhender à la fois l'intégration de cette politique dans l'organisation fédérale, et la formation d'un réseau d'acteurs qui, parallèlement, se configure et se stabilise.

  • Effet de la posture sur la performance et la prévention des blessures en cyclisme. Apport de la modélisation musculo-squelettique    - Ménard Mathieu  -  13 octobre 2016

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    La performance sportive et la prévention des blessures en cyclisme sont étroitement liées à l'amélioration des capacités physiques, de la technique gestuelle ainsi qu'à l'optimisation du matériel utilisé. Dans ce contexte, nous avons étudié l'influence du recul de selle sur l'efficacité du mouvement de pédalage ainsi que sur les efforts internes au niveau du genou. Une approche de modélisation musculo-squelettique a été développée afin de quantifier indirectement les forces musculaires et articulaires exercées à partir de mesures externes cinématiques et dynamiques. Un intérêt tout particulier a été porté sur l'adéquation entre les mesures des efforts extérieurs, le modèle anthropométrique et les mesures cinématiques afin de diminuer les incohérences dynamiques associées à un système surdéterminé. A partir de ces mesures, les effets du recul de la selle sur la performance ont été évalués à travers l'indice d'efficacité de la force produite à la pédale et un nouvel indice, basé sur le travail mécanique externe. Les résultats ont montré qu'un positionnement de la selle plus reculé augmente l'efficacité du mouvement de pédalage. Concernant la prévention des blessures, notre analyse s'est portée sur l'effet du recul de selle sur deux troubles musculo-squelettiques (TMS) fréquents en cyclisme : le syndrome fémoro-patellaire et le syndrome de la bandelette ilio-tibiale. Nos résultats ont montré que le recul de selle ne modifie pas les forces fémoro-patellaires communément incriminées dans la survenue de ce syndrome. Par ailleurs, une position plus reculée augmente les forces fémoro-tibiales de compression par le biais notamment de la contraction excentrique des muscles ischio-jambiers. Bien que le syndrome de la bandelette ilia-tibiale soit classiquement décrit comme un syndrome de friction (syndrome de l'essuie-glace), le calcul de la force d'interaction entre la bandelette iliotibiale et l'épicondyle fémoral a montré que la compression est le facteur discriminant dans le pathoméchanisme. L'approche méthodologique de simulation développée dans ce cadre possède par ailleurs un fort potentiel afin de corriger les défauts techniques, d'optimiser les réglages matériels et améliorer la prise en charge thérapeutique des TMS. Plus généralement, les développements méthodologiques et implications cliniques issus de ces travaux trouvent des applications directes dans le milieu du cyclisme mais aussi dans l'étude de nombreuses activités sportives (notamment sur ergomètre) du point de vue de la performance, de la prévention des blessures et de la rééducation.

  • Étude expérimentale et numérique, en écoulement instationnaire, du trajet des bras en crawl à différentes allures de nage    - Samson Mathias  -  17 juin 2016

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    Le crawl est actuellement la nage utilisée lors des épreuves de nage libre durant les compétitions de natation aux différentes allures de nage (sprint, demi-fond et fond). Les bras sont les segments corporels qui participent le plus à la propulsion. Les accélérations de ces segments, dans le milieu fluide au repos, génèrent un écoulement complexe qui est à l'origine des forces hydrodynamiques propulsives. L'analyse de cet écoulement est nécessaire pour en comprendre les principaux mécanismes. Dans ce cadre, des « paramètres cinématiques d'écoulement » (vitesse, accélération et orientation de la main, angles d'attaque et de sweepback) ont été définis afin d'analyser et comparer les différentes organisations gestuelles des nageurs et de leurs effets sur la propulsion. Deux des principaux axes d'investigation étaient de vérifier si ces paramètres variaient en fonction de l'allure, et aussi de déterminer quels paramètres cinématiques étaient les plus prépondérants dans la génération des mécanismes propulsifs. Pour cela, un système opto-électronique d'analyse cinématique, a permis de mesurer ces paramètres sur 17 nageurs experts. Par ailleurs, l'écoulement généré par le trajet des bras aux différentes allures a été simulé par résolution numérique instationnaire des équations de Navier-Stokes. Enfin, des mesures expérimentales d'effort ont été faites en nage attachée afin de connaître les forces propulsives. Il apparaît que l'augmentation de l'allure de nage peut davantage s'expliquer par la diminution des durées des phases non propulsives (entrée et allongement) plutôt que par l'augmentation des forces durant les phases les plus propulsives (balayages interne et externe).

  • Effet hypotenseur de nouvelles modalités d’exercice physique chez le patient hypertendu de grade 1 ou 2    - Sosner Philippe  -  14 mars 2016

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    L’hypertension artérielle (HTA) est une pathologie fréquente à l’origine d’un grand nombre de complications cardiovasculaires. La sédentarité est aussi un facteur de risque important de morbi-mortalité cardiovasculaire, et à l’inverse, la pratique régulière d’une activité physique (AP) diminue très significativement ce risque, au-delà du bénéfice lié à la seule amélioration du niveau de pression artérielle (PA). L’AP est pour cela recommandée dans la prise en charge de l’HTA. Son action anti-hypertensive est observée en « aigu » au décours immédiat d’un exercice, mais aussi en « chronique » avec des adaptations induites par la répétition des séances : adaptations à la fois fonctionnelles (mécanismes de régulation de la PA) et structurelles (composants des vaisseaux). Face à la diversité des modalités d’AP disponibles (en aérobie ou en résistance, mode continu ou intermittent, à l’extérieur, en gymnase ou en piscine) et des envies et possibilités des patients, notre objectif était d’étudier, chez des personnes hypertendues, le bénéfice de modalités nouvelles (exercice intermittent à haute intensité (HIIE), exercice sur vélo en piscine), en privilégiant les mesures ambulatoires de PA. Notre recherche a ainsi identifié, par la réalisation d’une méta-analyse ainsi que de 3 études cliniques : A- concernant l’AP : 1- le bénéfice hypotenseur de l’HIIE au décours d’une session d’exercice, au décours d’un entraînement court de 2 semaines (3 sessions / semaine), et d’un programme complété de conseils diététiques de 9 mois (2 HIIE / semaine) ; 2- le bénéfice additionnel de sa pratique sur cyclo-ergomètre dans l’eau ; 3- un effet favorable sur la compliance artérielle (mesure de vitesse de l’onde de pouls, VOP). B- concernant le patient, des modérateurs favorables tels qu’une PA de repos ≥135/85 mm Hg, l’association de mesures diététiques. Ces éléments devraient contribuer à améliorer la prescription d’AP en cas d’HTA.

  • Évaluation du profil biomécanique du coureur cycliste    - Bernard Julien  -  25 juin 2015

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    Les problématiques scientifiques étudiant la biomécanique du mouvement de pédalage en cyclisme ont fait et font toujours l'objet de nombreux travaux. Ces travaux touchent de divers domaines, technologique par exemple pour l'amélioration du matériel qui a considérablement évolué, physiologique pour l'amélioration des capacités physiques et des rendements énergétiques en fonction des styles de pédalage, et biomécanique pour l'expertise, en particulier, de l'efficacité de mouvement de pédalage. Le travail présenté s'inscrit dans ce dernier champ scientifique : la biomécanique du mouvement.
    Le travail réalisé a bénéficié d'un appel à projet de l'Agence Française de la Lutte contre le Dopage avec pour objectif : « [SIC] se réarmer vis-à-vis du dopage en adoptant des démarches qui se veulent originales et concrètes, notamment en se plaçant du point de vue de l'entourage scientifique de sportifs dopés » en se focalisant sur les thèmes « [SIC] Travail, puissance et rendement énergétique».
    Dans ce contexte, l'objectif général des travaux est l'évaluation du profil biomécanique du coureur cycliste par mesures en laboratoire. Pour cela, une plateforme expérimentale a été validée et nous a permis d'aborder deux questions centrales i) qu'est ce qui crée la force produite à la pédale ? ii) que peut-on attendre d'une évaluation énergétique mécanique du mouvement de pédalage? Ces deux points sont abordés à partir d'un protocole de tests de type incrémentiel tel que l'exige la Fédération Française de Cyclisme. Les résultats ont été obtenus sur une cohorte de coureurs Elite.

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