Soutenance de thèse de Flavio DA SILVA

La kinesthésie, englobant les sens de la position et du mouvement, joue un rôle primordial dans le contrôle sensorimoteur. Toutefois, de nombreuses études ont démontré la présence d’altérations de la kinesthésie en état de fatigue neuromusculaire. Bien que les hypothèses récentes suggèrent des altérations au niveau du système nerveux central, l’origine exacte des altérations kinesthésiques reste floue. Ce manque dans la littérature scientifique s'explique notamment par l'absence d'étude ayant évalué de façon concomitante l'étiologie de la fatigue neuromusculaire (i.e., mécanismes centraux et/ou périphériques) et l'acuité kinesthésique. Les objectifs de cette thèse étaient donc d’étudier i) les effets aigus et prolongés d’exercices physiques fatigants sur l’acuité kinesthésique et ii) le lien entre l’étiologie de la fatigue neuromusculaire induite et les altérations kinesthésiques. Pour ce faire, dans chaque étude expérimentale, la fonction neuromusculaire et l’acuité kinesthésique (i.e., sens de la position ou sens du mouvement) étaient évaluées de façon concomitante avant et après la réalisation d’exercices fatigants de muscles croisant l’articulation du genou. Les résultats des études I, II et IV soutiennent la contribution de mécanismes centraux dans les altérations kinesthésiques en condition de fatigue (i.e., altération de l'intégration et/ou traitement des informations kinesthésiques au niveau du cortex somatosensoriel). Après la réalisation d’exercices excentriques sous-maximaux des muscles extenseurs du genou, le sens de la position évalué au travers de tâches de matching bilatérales (Étude I) et le sens du mouvement évalué à l’aide de tâches de détection de mouvements passifs (Étude II) étaient altérés uniquement de façon aigue en présence de fatigue centrale. Lors de l’étude IV, des altérations aigues du sens de la position, identifiées avec des tâches de pointing en présence de fatigue centrale, ont également été mises en évidence après la réalisation d’un exercice excentrique sous-maximal des muscles fléchisseurs du genou. En revanche, les résultats des études III et V soulignent également la possible contribution de mécanismes périphériques (e.g., modifications aigues et/ou prolongées de la sensibilité des fuseaux neuromusculaires) dans la survenue des altérations kinesthésiques en condition de fatigue. Dans ces deux études, des altérations du sens de la position étaient observées uniquement à grandes longueurs du groupe musculaire fatigué (i.e., muscles fléchisseurs du genou). De plus, 24 heures après la fin des exercices fatigants, des altérations prolongées du sens de la position étaient constatées lors des tâches de matching bilatérales réalisées en position allongée (Étude III) et lors de tâches de pointing réalisées en position assise (Étude V). Les résultats de ce travail suggèrent qu’une interaction complexe entre mécanismes centraux et périphériques est impliquée dans les altérations kinesthésiques aigues. En revanche, la présence d’altérations kinesthésiques prolongées pourrait être principalement imputable à des mécanismes périphériques. De plus, de nombreux paramètres (e.g., temps de mesure, groupe musculaire fatigué, tâche d’évaluation kinesthésique réalisée, etc.) semblent moduler la part relative des mécanismes centraux et périphériques dans les altérations kinesthésiques. Afin d'enrichir la littérature et approfondir les observations issues de ce travail, il serait important d’évaluer les effets immédiats et prolongés de la fatigue neuromusculaire sur les réponses motrices réflexes largement dépendantes des sensations kinesthésiques inconscientes, comme souligné dans l’article de perspective (Contribution VI).

Kinesthesia, which encompasses the position and movement senses, plays a key role in sensorimotor control. However, numerous studies highlighted kinesthetic alterations following exercise-induced neuromuscular fatigue. Although recent hypotheses suggest alterations at the central nervous system level, the origin of kinesthetic alterations remains unclear. This lack in the literature is in particular due to the absence of studies investigating concomitantly the etiology of neuromuscular fatigue (i.e., central and/or peripheral mechanisms) and kinesthetic acuity. The objectives of this thesis were therefore to investigate i) the acute and prolonged effects of exercise-induced neuromuscular fatigue on kinesthetic acuity and ii) the link between neuromuscular fatigue etiology and kinesthetic alterations. For this purpose, in each experimental study, neuromuscular function and kinesthetic acuity (i.e., position sense or movement sense) were concomitantly assessed before and after submaximal fatiguing exercises of the knee joint muscles. The results of Studies I, II and IV support the contribution of central mechanisms in kinesthetic alterations under fatigue conditions (i.e., alteration of the integration and/or processing of kinesthetic inputs at the somatosensory cortex level). After performing submaximal eccentric exercises of knee extensors, position sense assessed through bilateral position-matching tasks (Study I) and movement sense assessed through passive motion detection tasks (Study II) were only altered immediately post-exercise in the presence of central fatigue. In Study IV, after performing submaximal eccentric exercise of knee flexors, position sense alterations during position-pointing tasks were demonstrated in the presence of central fatigue. However, the results of Studies III and IV also underline the possible contribution of peripheral factors (e.g., acute and/or prolonged changes in muscle spindle sensitivity) in the occurrence of kinesthetic alterations under fatigue conditions. In both studies, position sense alterations were observed only at long lengths of the fatigued muscle group (i.e., knee flexors). Furthermore, 24 hours after the end of the fatiguing exercises, prolonged position sense alterations were observed during bilateral position-matching tasks performed in prone position (Study III) and during position-pointing tasks performed in seated position (Study IV). The results of this doctoral work suggest that a complex interaction between central and peripheral mechanisms is involved in acute kinesthetic alterations. In contrast, the presence of prolonged kinesthetic alterations could be mainly attributable to peripheral mechanisms. Moreover, many parameters (e.g., measurement time, fatigued muscle group, kinesthetic assessment task performed, etc.) seem to modulate the relative contributions of central and peripheral mechanisms in kinesthetic alterations. In order to enrich the literature and deepen the observations of this work, it would be important to evaluate the immediate and prolonged effects of exercise-induced neuromuscular fatigue on reflexive motor responses that are largely dependent on unconscious kinesthetic sensations, as outlined in the perspective article (Contribution VI).