Méthode numérique d'estimation du mouvement des masses molles

L’analyse biomécanique du mouvement humain en utilisant des systèmes optoélectroniques et des marqueurs cutanés considère les segments du corps comme des corps rigides. Cependant, le mouvement des tissus mous par rapport à l'os, c’est à dire les muscles et le tissu adipeux, provoque le déplacement des marqueurs. Ce déplacement est le fait de deux composantes, une composante propre correspondant au mouvement aléatoire de chaque marqueur et une composante à l’unisson provoquant le déplacement commun des marqueurs cutanés lié au mouvement des masses sous-jacentes. Si nombre d’études visent à minimiser ces déplacements, des simulations ont montré que le mouvement des masses molles réduit la dynamique articulaire. Cette observation est faite uniquement par la simulation, car il n'existe pas de méthodes capables de dissocier la cinématique des masses molles de celle de l’os. L’objectif principal de cette thèse consiste à développer une méthode numérique capable de distinguer ces deux cinématiques. Le premier objectif était d'évaluer une méthode d'optimisation locale pour estimer le mouvement des masses molles par rapport à l’humérus obtenu avec une tige intra-corticale vissée chez trois sujets. Les résultats montrent que l'optimisation locale sous-estime de 50% le déplacement des marqueurs et qu’elle conduit à un classement de marqueurs différents en fonction de leur déplacement. La limite de cette méthode vient du fait qu'elle ne tient pas compte de l’ensemble des composantes du mouvement des tissus mous, notamment la composante en unisson. Le second objectif était de développer une méthode numérique qui considère toutes les composantes du mouvement des tissus mous. Plus précisément, cette méthode devait fournir une cinématique similaire et une plus grande estimation du déplacement des marqueurs par rapport aux méthodes classiques et dissocier ces composantes. Le membre inférieur est modélisé avec une chaine cinématique de 10 degrés de liberté reconstruite par optimisation globale en utilisant seulement les marqueurs placés sur le pelvis et la face médiale du tibia. L’estimation de la cinématique sans considérer les marqueurs placés sur la cuisse et le mollet permet d'éviter l’influence de leur déplacement sur la reconstruction du modèle cinématique. Cette méthode testée sur 13 sujets lors de sauts a obtenu jusqu’à 2,1 fois plus de déplacement des marqueurs en fonction de la méthode considérée en assurant des cinématiques similaires. Une approche vectorielle a montré que le déplacement des marqueurs est surtout dû à la composante à l’unisson. Une approche matricielle associant l’optimisation locale à la chaine cinématique a montré que les masses molles se déplacent principalement autour de l'axe longitudinal et le long de l'axe antéro-postérieur de l'os. L'originalité de cette thèse est de dissocier numériquement la cinématique os de celle des masses molles et les composantes de ce mouvement. Les méthodes développées dans cette thèse augmentent les connaissances sur le mouvement des masses molles et permettent d’envisager l’étude de leur effet sur la dynamique articulaire.

Vector flow mapping using plane wave ultrasound imaging

Les diagnostics cliniques des maladies cardio-vasculaires sont principalement effectués à l’aide d’échographies Doppler-couleur malgré ses restrictions : mesures de vélocité dépendantes de l’angle ainsi qu’une fréquence d’images plus faible à cause de focalisation traditionnelle. Deux études, utilisant des approches différentes, adressent ces restrictions en utilisant l’imagerie à onde-plane, post-traitée avec des méthodes de délai et sommation et d’autocorrélation. L’objectif de la présente étude est de ré-implémenté ces méthodes pour analyser certains paramètres qui affecte la précision des estimations de la vélocité du flux sanguin en utilisant le Doppler vectoriel 2D. À l’aide d’expériences in vitro sur des flux paraboliques stationnaires effectuées avec un système Verasonics, l’impact de quatre paramètres sur la précision de la cartographie a été évalué : le nombre d’inclinaisons par orientation, la longueur d’ensemble pour les images à orientation unique, le nombre de cycles par pulsation, ainsi que l’angle de l’orientation pour différents flux. Les valeurs optimales sont de 7 inclinaisons par orientation, une orientation de ±15° avec 6 cycles par pulsation. La précision de la reconstruction est comparable à l’échographie Doppler conventionnelle, tout en ayant une fréquence d’image 10 à 20 fois supérieure, permettant une meilleure caractérisation des transitions rapides qui requiert une résolution temporelle élevée.

Doppler vortography : detection and quantification of the vortices in the left ventricle

Nous proposons une nouvelle méthode pour quantifier la vorticité intracardiaque (vortographie Doppler), basée sur l’imagerie Doppler conventionnelle. Afin de caractériser les vortex, nous utilisons un indice dénommé « Blood Vortex Signature (BVS) » (Signature Tourbillonnaire Sanguine) obtenu par l’application d’un filtre par noyau basé sur la covariance. La validation de l’indice BVS mesuré par vortographie Doppler a été réalisée à partir de champs Doppler issus de simulations et d’expériences in vitro. Des résultats préliminaires obtenus chez des sujets sains et des patients atteints de complications cardiaques sont également présentés dans ce mémoire. Des corrélations significatives ont été observées entre la vorticité estimée par vortographie Doppler et la méthode de référence (in silico: r2 = 0.98, in vitro: r2 = 0.86). Nos résultats suggèrent que la vortographie Doppler est une technique d’échographie cardiaque prometteuse pour quantifier les vortex intracardiaques. Cet outil d’évaluation pourrait être aisément appliqué en routine clinique pour détecter la présence d’une insuffisance ventriculaire et évaluer la fonction diastolique par échocardiographie Doppler.

Modélisation de la diffraction des ondes de cisaillement en élastographie dynamique ultrasonore

L'élastographie ultrasonore est une technique d'imagerie émergente destinée à cartographier les paramètres mécaniques des tissus biologiques, permettant ainsi d’obtenir des informations diagnostiques additionnelles pertinentes. La méthode peut ainsi être perçue comme une extension quantitative et objective de l'examen palpatoire. Diverses techniques élastographiques ont ainsi été proposées pour l'étude d'organes tels que le foie, le sein et la prostate et. L'ensemble des méthodes proposées ont en commun une succession de trois étapes bien définies: l'excitation mécanique (statique ou dynamique) de l'organe, la mesure des déplacements induits (réponse au stimulus), puis enfin, l'étape dite d'inversion, qui permet la quantification des paramètres mécaniques, via un modèle théorique préétabli. Parallèlement à la diversification des champs d'applications accessibles à l'élastographie, de nombreux efforts sont faits afin d'améliorer la précision ainsi que la robustesse des méthodes dites d'inversion. Cette thèse regroupe un ensemble de travaux théoriques et expérimentaux destinés à la validation de nouvelles méthodes d'inversion dédiées à l'étude de milieux mécaniquement inhomogènes. Ainsi, dans le contexte du diagnostic du cancer du sein, une tumeur peut être perçue comme une hétérogénéité mécanique confinée, ou inclusion, affectant la propagation d'ondes de cisaillement (stimulus dynamique). Le premier objectif de cette thèse consiste à formuler un modèle théorique capable de prédire l'interaction des ondes de cisaillement induites avec une tumeur, dont la géométrie est modélisée par une ellipse. Après validation du modèle proposé, un problème inverse est formulé permettant la quantification des paramètres viscoélastiques de l'inclusion elliptique. Dans la continuité de cet objectif, l'approche a été étendue au cas d'une hétérogénéité mécanique tridimensionnelle et sphérique avec, comme objectifs additionnels, l'applicabilité aux mesures ultrasonores par force de radiation, mais aussi à l'estimation du comportement rhéologique de l'inclusion (i.e., la variation des paramètres mécaniques avec la fréquence d'excitation). Enfin, dans le cadre de l'étude des propriétés mécaniques du sang lors de la coagulation, une approche spécifique découlant de précédents travaux réalisés au sein de notre laboratoire est proposée. Celle-ci consiste à estimer la viscoélasticité du caillot sanguin via le phénomène de résonance mécanique, ici induit par force de radiation ultrasonore. La méthode, dénommée ARFIRE (''Acoustic Radiation Force Induced Resonance Elastography'') est appliquée à l'étude de la coagulation de sang humain complet chez des sujets sains et sa reproductibilité est évaluée.

Résilience et sociétés : Concepts et applications

Cet article est une introduction à ce numéro spécial sur le thème ‘résilience et sociétés’. Concept largement utilisé dans de nombreuses disciplines scientifiques, la résilience est cependant très diversement comprise. Tandis que certains la considèrent comme une qualité, d’autres l’appréhendent comme un processus de mobilisation d’une force insoupçonnée pour surmonter un traumatisme. On remarque cependant que la dimension sociale est de plus en plus au centre de son analyse. Les écologistes se penchent sur les systèmes socioécologiques, les psychologues l’appréhendent sous l’angle psychosociale, la socio-économie en ausculte les implications sur les conditions de vie des populations et la cohésion sociale. Cet article interroge les articulations possibles entre ‘résiliences et sociétés’, tant du point de vue conceptuel que de certaines applications exploratoires.

La résilience du Rwanda aux chocs des années 1990 : Une perspective démographique

Le Rwanda est un des pays Africains qui a le plus souffert des crises politiques depuis l’indépendance, surtout au cours de la décennie 1990-1999, culminant avec le génocide de 1994. Les conséquences de ces crises sur les variables économiques, démographiques et sanitaires sont nombreuses : baisse des revenus, augmentation de la mortalité, baisse du niveau d’instruction, diminution de la taille des femmes adultes. Cependant, grâce à une restructuration drastique de la gestion de l’Etat et à une aide internationale massive, le pays a réussi à recouvrer après l’an 2000 des tendances vertueuses, avec une augmentation des revenus, une baisse de la mortalité des enfants, et une baisse de la fécondité, quoique cette évolution soit entachée d’une forte augmentation des inégalités. Par contre la crise a laissé un impact durable sur le niveau d’instruction et sur la taille des femmes adultes, car les femmes qui n’ont pas été scolarisées ou ont été malnutries pendant la période de crise n’ont pas eu la possibilité de récupérer. L’analyse de la situation du Rwanda révèle donc ce qui est récupérable (les effets de période) et ce qui ne l’est pas (les effets de cohorte) après une crise majeure.

Résiliences et équilibres en Côte d’Ivoire post-crise

La résilience en Côte d’Ivoire implique des mesures ciblées et pertinentes. Le pardon, le dialogue et la réconciliation ne signifient pas un oubli extrême. La cicatrice n’empêche pas le retour vers un équilibre de cohésion sociale via la stabilité sociopolitique. Le contexte de construction démocratique interroge les valeurs éthiques mobilisables, comme la justice, la capacité collective de dépassement du traumatisme, et les relations communautaires. Nous les passons en revue en introduisant l’altruisme et le capital social de façon polyvalente, aussi bien dans leurs aspects positifs que négatifs. La résilience ne peut être imposée, elle doit respecter les préférences des personnes et donc rester optimale.

Utilisation d’indicateurs économiques pertinents pour l’évaluation des systèmes de production agricoles en termes de résilience, vulnérabilité et durabilité : le cas de la région du lac Alaotra à Madagascar

Le projet Observatoire des Agricultures du Monde (OAM, CIRAD/FAO) vise à construire un observatoire mondial permettant de donner des informations sur les agricultures des différents pays ainsi que sur leurs évolutions. A l’heure actuelle, cinq pays ont été choisis comme pays pilotes, dont Madagascar ou la zone d’étude retenue est le lac Alaotra. L’étude replace les notions de vulnérabilité, résilience, durabilité et viabilité au niveau de l’exploitation agricole et montre la nécessité de sélectionner et calculer quelques indicateurs clés nécessaires à la construction de l’observatoire. La base de données retenue dans le cadre de cette étude est celle du Réseau des Observatoires Ruraux (ROR). Les résultats montrent une résilience globale des exploitations agricoles très forte liée à une forte diversification des activités agricoles et non agricoles et à des pratiques innovantes progressives permettant de diluer le risque lie au changement technique.

Vulnérabilité des ménages à l’insécurité alimentaire et facteurs de résistance : Le cas du district de Farafangana à Madagascar

La sécurité alimentaire est un enjeu majeur dans le sud de Madagascar. A partir de données issues du Réseau des Observatoires Ruraux (ROR), cet article examine les facteurs qui contribuent à l’assurer dans le district de Farafangana, au sud-est de Madagascar (région Atsimo Atsinanana). Nos résultats soulignent bien l’existence de facteurs de potentialités, au-delà des effets conjoncturels des chocs adverses. Parmi les facteurs de potentialités, l’épargne des ménages et la superficie rizicole jouent un rôle positif. Le travail des enfants contribue également à la sécurité alimentaire mais plutôt dans une optique de réponse aux chocs que dans une optique structurelle. Finalement, notre article soulève l’enjeu de distinguer entre résistance et résilience.

Territoire post-industriel en transition: entre vulnérabilité contemporaine et résilience territoriale. Les cas de Manchester et de Charleroi

La vulnérabilité territoriale post-industrielle implique des choix stratégiques en matière de réhabilitation, de requalification ou de destruction d’un patrimoine existant, qu’il soit à l’échelle du bâti, du quartier, voire de l’ensemble d’un territoire. La recherche cible la problématique de requalification des friches du Val-de-Sambre, territoire transfrontalier franco-belge, de la période industrielle (1850-1950) jusqu’à aujourd’hui en vue de l’amélioration de son image par l’intégration du paradigme de résilience territoriale. Depuis plusieurs décennies, l’estampe de ce territoire, avec pour symbole deux centres urbains (Charleroi et Maubeuge), reste souvent dans l’inconscient collectif obscur et morose. Quels peuvent-être les vecteurs d’un redressement territorial durable et les indicateurs de résilience de ces régions européennes de tradition industrielle (R.E.T.I.) ?

Résilience des habitations aux inondations en milieu urbain : le cas d’Andohatapenaka, un quartier de la ville d’Antananarivo

Un foisonnement de littérature existe sur la vulnérabilité aux inondations. Cependant deux importants aspects sont mal représentés dans les recherches académiques. D’un côté, les inondations sont en général le résultat d’un passage de cyclone. De l’autre côté, lorsqu’on parle de vulnérabilité aux inondations, la première chose qui nous vient à l’esprit est la vulnérabilité des habitations et des moyens de subsistances. L’objectif de cet article est donc de montrer à travers une enquête auprès des ménages dans les Bas-quartiers d’Antananarivo que l’étude de la vulnérabilité des habitations aux inondations est d’un intérêt académique. Les résultats de l’enquête montrent que la majorité des habitations ne respectent pas les normes de construction qui leur permettraient de résister aux inondations.

Les aménagements hydro-agricoles des vallées de la Néma et de Médina Djikoye comme stratégies d’adaptation aux changements climatiques. Espoirs et vulnérabilités du socio-hydrosystème

Les déficits pluviométriques sévères enregistrés entre 1968 et 1999 ont entrainé la baisse remarquable de la production agricole et des revenus des paysans au Sénégal. En effet, l’agriculture est essentiellement pluviale, donc sensible aux aléas pluviométriques. C'est dans ce contexte climatique défavorable que des aménagements hydro-agricoles ont été réalisés dans les vallées humides de la Néma et de Médina Djikoye en vue de développer une agriculture irriguée intensive et diversifiée. L’Etat du Sénégal avait ainsi bénéficié de l’appui des partenaires du développement qui avaient intégralement financé et aménagé les ouvrages hydro-agricoles, les périmètres irrigués. Chaque intervenant avait conçu un aménagement à l’aune des ambitions du projet. Mais, le manque de cohérence entre les objectifs des intervenants et les logiques paysannes ont abouti à l’abandon de cinq périmètres aménagés. Depuis 1999, les effets durables des déficits pluviométriques persistent encore et justifient la construction de digues anti-sel. Les populations bénéficiaires participent à l’effort d’aménagement et initient une gouvernance collective des ouvrages. Les potentialités agroécologiques des vallées ont attiré les acteurs exogènes de plusieurs catégories socioprofessionnelles. Leurs stratégies d’accès au foncier ont conduit à la perte des terres de paysans.

Recompositions de l’espace Taï et gouvernance du parc national dans un contexte de crise (Sud-Ouest de la Côte d’Ivoire)

Le Sud-Ouest ivoirien, auquel appartient l’espace Taï, est une région d’immigration où se sont installés à partir de 1965 des allochtones (ivoiriens venant d’autres régions) et des allogènes originaires des pays voisins pour l’agriculture de rente. Cela a engendré la raréfaction des terres qui s’est transformée en conflits fonciers permanents entre les autochtones et les immigrés, installant ainsi un climat de méfiance entre les communautés. Or, la gestion participative des ressources naturelles impliquant les communautés locales, recommandée voire imposée pour la conservation de la nature, repose sur l’argument fondamental selon lequel le capital social, dont disposent les communautés rurales, constitue un atout important pour l’implémentation de cette gestion. La gouvernance du parc national de Taï s’inscrit dans cette vision. Mais l’environnement conflictuel dans lequel se trouve l’espace Taï est défavorable à la gestion participative. Cette situation a négativement impacté le capital social, nuisant ainsi les actions de l’OIPR qui reposent sur la participation des différentes communautés locales pour la conservation du parc national.

Reconnaître pour choisir, orienter et rencontrer : mères, guérisseurs et biomédecins à l’épreuve des rencontres et reconnaissances en milieux pédiatriques camerounais

Si hier les guérisseurs revendiquaient uniquement le besoin de reconnaissance, aujourd’hui, ils se battent plutôt pour que la reconnaissance qui leur a été accordée par l’État soit capable d’intégrer les conceptions africaines de la maladie et des thérapies ; de les protéger au même titre que les biomédecins dans l’exercice de leur profession ; de protéger les malades en cas de préjudices moral et physique. Ils craignent que la reconnaissance [accordée] ne soit pas reconnue juridiquement par une loi camerounaise qui régule leurs pratiques de soins. Dans la mesure où, sans une reconnaissance juridique et institutionnelle, il leur est impossible de se maintenir dans l’espace [public] de sociabilité thérapeutique ; de changer, à partir de la position illégitime, leurs conditions de praticiens précaires, et surtout leur relation aux usagers de soins [les mères] et aux biomédecins. Dans cette perspective, on se demande quelles sont les modalités d’intéressement ou de désintéressement mutuel qui permettent aux guérisseurs – affaiblis institutionnellement – et aux biomédecins – fortement reconnus – d’évoluer vers une réciprocité de perspectives. L’étude cherche à identifier les modes d’arrachement à l’affaiblissement institutionnel, en s’intéressant, d’un côté, aux processus de capacitation et de renforcement de la légitimité ; et de l’autre, à l’impact de ce renforcement, d’abord, sur la redéfinition des objets et figures de la rencontre et de la reconnaissance, et ensuite, sur la reconfiguration de l’espace de soins et du profil du thérapeute camerounais contemporain. Pour répondre à cet objectif, nous avons sollicité le cadre théorique de la sociologie des épreuves d’inspiration pragmatiste [Thévenot, Boltanski, Gennard et Cantelli] et de l’anthropologie capacitaire [Ricœur]. Les observations de consultations en Maisons de Soins [chez les guérisseurs] et au Centre Mère et Enfant [Hôpital pédiatrique] et les entretiens individuels effectués à Yaoundé [Cameroun] ont engendré une réflexion sur le sens que donnent les mères, guérisseurs et biomédecins au fait de rencontrer ou de refuser de rencontrer un soignant. L’analyse des données recueillies inscrit la rencontre dans l’axe de la reconnaissance capacitaire [des compétences], permettant ainsi d’envisager une pluralité de figures de la reconnaissance et de la rencontre. Elle indique aussi que si la formation à l’identité professionnelle biomédicale constitue pour les guérisseurs une tactique de renforcement de leur légitimité, l’inscription en médecines africaines de certains biomédecins [résistants ou non conformistes] les prédisposent à une résistance institutionnelle aux normes biomédicales ; ce qui permet de nuancer, au regard de la pluralisation et de la diversification des rationalités en jeu, la compréhension du caractère monolithique des institutions. Il en résulte une réflexion sur le brouillage des frontières entre les médecines africaines et la biomédecine, ce brouillage ayant alors comme conséquences, entre autres, une possible fragmentation ou morcellement de ces médecines en termes de «biomodernisation» des médecines africaines et de «traditionalisation» de la biomédecine en contexte africain.

Contexte mondial de développement de la recherche en pharmacogénomique et justice en santé mondiale

Le contexte actuel de la distribution des soins de santé se caractérise par la présence d’inégalités frappantes en termes d’accès aux médicaments ou autres technologies thérapeutiques (appareils ou tests de diagnostic) à l’échelle mondiale. Cette distribution dépend de plusieurs facteurs politiques, sociaux, économiques, scientifiques et éthiques. Parmi les facteurs importants, l’innovation dans les milieux biomédical et pharmaceutique participe activement à l’établissement et à l’exacerbation des inégalités en santé mondiale. Dans cette thèse, nous présentons une étude basée sur le cas des technologies issues de la pharmacogénomique. Il est proposé que ces technologies soient susceptibles d’avoir un impact positif sur la santé publique à l’échelle mondiale en révolutionnant le modèle de développement et de distribution du médicament. Nous avons réalisé une évaluation du potentiel qu’offre l’application de ces technologies dans les domaines de la recherche biomédicale et pharmaceutique pour les populations des pays à faible et à moyen revenu. Nous démontrons que les efforts en recherche dans le domaine de la pharmacogénomique sont essentiellement dirigés vers les maladies affectant les populations des pays à revenu élevé. Par cela, le développement de la recherche dans ce domaine réplique le modèle du ratio 90/10 des inégalités en santé mondiale, où 90 % des médicaments produits accommode seulement 10 % de la population mondiale – soit celle des pays à revenu élevé. Il appert que le potentiel d’utilisation des technologies issues de la pharmacogénomique pour les populations des pays à faible et à moyen revenu nécessite alors une redéfinition des rôles et des responsabilités des acteurs en santé mondiale (les gouvernements, les organisations gouvernementales et non gouvernementales internationales et les compagnies pharmaceutiques). Nous proposons que cette redéfinition des rôles et des responsabilités des différents acteurs passe par l’adoption d’un cadre réflexif basé sur les principes éthiques de la justice, de l’équité et de la solidarité dans le développement de la recherche et l’implantation des nouvelles technologies -omiques.