Applications des hypothèses de la théorie cinématique à d'autres systèmes biologiques et à la théorie du contrôle optimal

Les mouvements humains présentent certaines caractéristiques invariantes qui témoignent du fonctionnement du système neuromusculaire. Il est possible d'interpréter ces invariances de plusieurs façons. D'une part, la théorie cinématique explique ces invariances en décrivant le profil de vitesse comme le résultat du produit de convolution des réponses d'un système complexe couplé. D'autre part, la théorie du contrôle optimal suppose que les mouvements sont optimaux par rapport à un certain coût. La grande question qui se pose alors est : quel est le coût d'un mouvement? La théorie cinématique propose un profil lognormal pour la vitesse mais aucune stratégie de contrôle optimal ne produit des profils de vitesses semblables à ceux prédits par la théorie cinématique. Les différences viennent des hypothèses utilisées par les différentes théories. Dans ce mémoire, nous allons approfondir l'analyse des hypothèses principales de la théorie cinématique. Nous produisons des nouvelles stratégies d'activation des sous-systèmes de système neuromusculaire qui permettent d'interpréter les paramètres de la théorie cinématique de nouvelles manières. Ces stratégies sont triées et nous appliquons une stratégie inspirée de la structure géométrique des muscles à l'analyse de profils électromyographiques correspondants à des mouvements des membres supérieurs. Les simulations reproduisent bien les données expérimentales. Nous utilisons alors les hypothèses de la théorie cinématique pour proposer une nouvelle caractérisation des stratégies de contrôle cinématiques utilisées en contrôle optimal. Nous en tirons le fait que les mouvements humains sont issus d'un compromis entre souplesse, consommation énergétique et temps d'exécution. Cette constatation nous permet de proposer une nouvelle stratégie de contrôle qui produit des profils de vitesse asymétriques, nous rapprochant ainsi d'un coût qui peut produire des profils lognormaux. Cette stratégie est comparée aux autres grâce à des nouvelles méthodes d'analyse se basant sur les paramètres lognormaux. Enfin, nous appliquons des modèles dérivés de l'hypothèse de proportionnalité à des systèmes biologiques qui produisent des réponses à apparence lognormale. Les comportements de ces systèmes sont reformulés et recadrés pour justifier une réponse lognormale. Les méthodes et les résultats présentés dans ce mémoire ont aussi pour vocation de démontrer les applications diverses de la théorie cinématique et de l'utiliser comme outil d'analyse des prédictions d'autres modèles.