Soutenance de thèse de Camille MULLER

L'autonomie d'une personne dépend en partie de sa capacité à réaliser les activités de la vie quotidienne, et cette capacité peut être altérée par le vieillissement et la survenue de pathologies telles que l’accident vasculaire cérébral (AVC). La préservation et/ou la récupération des capacités fonctionnelles sont profondément liées à la plasticité du cerveau. Dans ce contexte, la connaissance de ces réorganisations cérébrales ainsi que de leurs liens avec le mouvement permettrait une meilleure compréhension des effets du vieillissement sain et une meilleure prise en charge de la récupération fonctionnelle post-AVC. L’association de méthodes de neuroimagerie fonctionnelle par électroencéphalographie (EEG) et spectroscopie dans le proche infrarouge (fNIRS) avec l'analyse cinématique du mouvement fonctionnel du membre supérieur (MS) pourraient permettre de mieux comprendre les réorganisations du mouvement et de l’activité cérébrale lors du vieillissement et après un AVC. Ce travail de thèse avait trois objectifs : i) développer une méthodologie pour évaluer l'activité cérébrale et la cinématique du mouvement proximal du MS ; puis évaluer les modifications de l’activité cérébrale et du mouvement ii) lors du vieillissement sain et iii) après un AVC. Pour répondre au premier objectif, nous avons élaboré une méthodologie pour évaluer simultanément l'activité cérébrale et la cinématique de deux tâches fonctionnelles : i) une tâche d’atteinte d’une cible, et ii) une tâche de suivi de trajectoire circulaire impliquant le conflit vitesse-précision. La méthode d'enregistrement de l'activité cérébrale était basée sur l'amplitude (fNIRS) de l'activité du cortex sensorimoteur primaire (SM1) et les modifications de la puissance spectrale de rythmes spécifiques (EEG). Ensuite, deux études expérimentales ont été menées pour décrire les modifications cérébrales et cinématiques au cours des tâches i) et ii), liées au vieillissement sain (2ème objectif) et à l'AVC (3ème objectif). Nous avons constaté que le vieillissement sain entraînait de moins bonnes performances dans la tâche circulaire, mais aucune modification cinématique dans la tâche d’atteinte. De plus, nous avons identifié une augmentation de l'activité ipsilatérale du SM1 chez les adultes plus âgés dans la tâche circulaire. Dans un second temps, nous avons mis en évidence une augmentation de l'utilisation du tronc et une réduction de la vitesse de mouvement pour les sujets post-AVC dans les deux tâches. En ce qui concerne l'activité cérébrale, nous avons constaté une augmenation de l'activation du SM1 dans la tâche d’atteinte avec le bras parétique, surtout chez les patients présentant une déficience plus importante et une utilisation accrue des compensations du tronc. En conclusion, ce travail a permis de mieux rendre compte des stratégies de compensation/adaptation du cerveau associées aux modifications fonctionnelles du mouvement. D'un point de vue clinique, la perspective majeure de ce travail serait d'identifier les marqueurs d'une récupération fonctionnelle optimale lors de la rééducation post-AVC.

The autonomy of individuals depends on the ability to perform daily-life activities which can be impaired both with aging and the onset of pathologies such as stroke. The preservation and/or recovery of the motor functional abilities are deeply linked to brain plasticity. Thus, a better knowledge of these brain activations reorganisation and how they are linked to functional movement would allow a better understanding of healthy aging effects and a better management of patient’s recovery. Association of functional neuroimaging methods such as electroencephalography (EEG) and near-infrared spectroscopy (fNIRS), with kinematic analyses of upper-limb (UL) movement could benefit in the understanding of movement and brain adaptations associated to aging and post-stroke recovery. In this context, this thesis work aims were to: i) develop a suitable methodology to evaluate the task-related brain activity coupled with kinematics of UL proximal movement and evaluate the brain and movement modifications ii) in healthy aging and iii) in post-stroke population. To respond to the first objective, we built an experimental setup to evaluate the task-related brain and kinematics activity during two functional tasks: i) a reaching target task, and ii) a circular steering task capturing the speed-accuracy trade-off. Combine fNIRS-EEG system was used to record the primary sensorimotor (SM1) activity. Then, two experimental studies were carried out to depict the brain and kinematics modifications during the two functional tasks related to healthy aging (2nd objective) and post-stroke (3rd objective). First, we found that healthy aging was leading to poorer performances in the circular steering task, but no kinematics modification in the reaching task. Moreover, we showed an increase SM1 ipsilateral activity in the older adults for the circular steering task. Second, we highlighted trunk use increase and a reduced movement velocity in both tasks for post-stroke patients. Regarding the brain activity, we found an increased activation during the reaching task with the paretic arm mainly in patients with higher impairment, and an increased use of trunk compensations. In conclusion, our work helped to better delineate the brain compensation/ adaptation strategies associated to functional movement modifications during healthy aging and/or post-stroke. From a clinical point of view, this work opens avenues for the identification of markers of an optimal functional recovery.