Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.

Étude d’évaluabilité et évaluation des processus et des effets d’un programme de prévention de l’usage de substances psychoactives lors de la transition primaire-secondaire

La mise en œuvre d’activités de prévention de la consommation de substances psychoactives (SPA) (tabac, alcool et cannabis) en milieu scolaire est une stratégie couramment utilisée pour rejoindre un grand nombre de jeunes. Ces activités s’inspirent, soit de programmes existant, soit d’innovations dictées par le contexte d’implantation ou l’existence de données de recherche. Dans un cas comme dans l’autre, l’évaluation de ces programmes représente la meilleure voie pour mesurer leur efficacité et/ou connaître comment ceux-ci sont implantés. C’est cet impératif qui a motivé une commission scolaire du Québec a recommandé l’évaluation de l’Intervention en Réseau (IR), un programme développé en vue de retarder l’âge d’initiation et de réduire la consommation problématique de SPA chez les élèves. Ce programme adopte une approche novatrice avec pour principal animateur un intervenant pivot (IP) qui assure le suivi des élèves de la 5e année du primaire jusqu’en 3e secondaire. Inspiré des modèles en prévention de la santé et de l’Approche École en santé (AES), le rôle de l’IP ici se démarque de ceux-ci. Certes, il est l’interface entre les différents acteurs impliqués et les élèves mais dans le cadre du programme IR, l’IP est intégré dans les écoles primaires et secondaires qu’il dessert. C’est cet intervenant qui assure la mobilisation des autres acteurs pour la mise en œuvre des activités. Cette thèse vise à rendre compte de ce processus d’évaluation ainsi que des résultats obtenus. L’approche d’évaluation en est une de type participatif et collaboratif avec des données quantitatives et qualitatives recueillies par le biais de questionnaires, d’entrevues, de groupes de discussion, d’un journal de bord et de notes de réunions. Les données ont été analysées dans le cadre de trois articles dont le premier concerne l’étude d’évaluabilité (ÉÉ) du programme. Les participants de cette ÉÉ sont des acteurs-clés du programme (N=13) rencontrés en entrevues. Une analyse documentaire (rapports et journal de bord) a également été effectuée. Cette ÉÉ a permis de clarifier les intentions des initiateurs du programme et les objectifs poursuivis par ces derniers. Elle a également permis de rendre la théorie du programme plus explicite et de développer le modèle logique, deux éléments qui ont facilité les opérations d’évaluation qui ont suivi. Le deuxième article porte sur l’évaluation des processus en utilisant la théorie de l’acteur-réseau (TAR) à travers ses quatre moments du processus de traduction des innovations (la problématisation, l’intéressement, l’enrôlement et la mobilisation des alliés), l’analyse des controverses et du rôle des acteurs humains et non-humains. Après l’analyse des données obtenues par entrevues auprès de 19 informateurs-clés, les résultats montrent que les phases d’implantation du programme passent effectivement par les quatre moments de la TAR, que la gestion des controverses par la négociation et le soutien était nécessaire pour la mobilisation de certains acteurs humains. Cette évaluation des processus a également permis de mettre en évidence le rôle des acteurs non-humains dans le processus d’implantation du programme. Le dernier article concerne une évaluation combinée des effets (volet quantitatif) et des processus (volet qualitatif) du programme. Pour le volet quantitatif, un devis quasi-expérimental a été adopté et les données ont été colligées de façon longitudinale par questionnaires auprès de 901 élèves de 5e et 6e année du primaire et leurs enseignants de 2010 à 2014. L’analyse des données ont montré que le programme n’a pas eu d’effets sur l’accessibilité et les risques perçus, l’usage problématique d’alcool et la polyconsommation (alcool et cannabis) chez les participants. Par contre, les résultats suggèrent que le programme pourrait favoriser la réduction du niveau de consommation et retarder l’âge d’initiation à l’alcool et au cannabis. Ils suggèrent également un effet potentiellement positif du programme sur l’intoxication à l’alcool chez les élèves. Quant au volet qualitatif, il a été réalisé à l’aide d’entrevues avec les intervenants (N=17), de groupes de discussion avec des élèves du secondaire (N=10) et d’une analyse documentaire. Les résultats montrent que le programme bénéficie d’un préjugé favorable de la part des différents acteurs ayant participé à l’évaluation et est bien acceptée par ces derniers. Cependant, le roulement fréquent de personnel et le grand nombre d’écoles à suivre peuvent constituer des obstacles à la bonne marche du programme. En revanche, le leadership et le soutien des directions d’écoles, la collaboration des enseignants, les qualités de l’IP et la flexibilité de la mise en œuvre sont identifiés comme des éléments ayant contribué au succès du programme. Les résultats et leur implication pour les programmes et l’évaluation sont discutés. Enfin, un plan de transfert des connaissances issues de la recherche évaluative est proposé.