De l’évaluation de la qualité et de la quantité de la marche par accélérométrie

Evaluation of the quality and quantity of walking by accelerometry

• Auteur / Autrice : Patrick Crowley
• Direction : Nicolas Vuillerme, Pascal Madeleine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mouvement et comportement pour la santé et l'autonomie
• Date : Soutenance le 16/04/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes en cotutelle avec Aalborg universitet (Denmark)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Autonomie, Gérontologie, E-santé, Imagerie & Société (Grenoble) - The national research centre for the working environment (Copenhague)
• Jury : Président / Présidente : Constantinos Maganaris
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Vuillerme, Pascal Madeleine, Andreas Holtermann, Strahinja Dosen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Constantinos Maganaris, Anouk Lamontagne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Locomotion humaine

Analyse du mouvement

Biocapteurs

Marche (sport)

Santé

Double tâche (psychologie)

Mots clés libres

Double-Tâche

Santé

Marche

Activité

Health

Dual task

Walking

Activity

Résumé

La locomotion est une source importante d'information sur le comportement humain. En effet, l'observation de la marche, en réponse au milieu environnant, peut révéler beaucoup de données sur notre activité quotidienne et notre santé. Bien que traditionnellement, l'observation de la locomotion soit principalement effectuée dans un laboratoire, recherches récentes ont souligné la nécessité de protocoles plus écologiques. Par conséquent, cette thèse présente la mesure de la locomotion dans des contextes plus écologiquement valables à l'aide de capteurs non-obstructifs portés sur le corps, tout en incorporant trois constructions ou paradigmes différents: 1) Qualité de la locomotion - la façon dont nous marchons. 2) Quantité de la locomotion - combien nous marchons. 3) Le paradigme de la double tâche - la mesure des performances cognitives et physiques dans des conditions de multitâche, par rapport à la performance dans des conditions de tâche unique. L’objectif scientifique était de mieux comprendre les interactions des mécanismes sensori-moteurs et cognitifs impliqués dans le contrôle de la locomotion chez l’homme. Les constructions et paradigmes susmentionné, ont été exploré utilisant un protocole conçu pour refléter le réglage quotidien de la « double tâche » (Étude Ⅱ- Ⅳ). Ceci a été réalisé en demandant aux participants de marcher parcours, par opposition à un tapis roulant, à une vitesse de marche auto-sélectionnée et par la sélection d'une tâche secondaire qui reproduisait une double tâche quotidienne : utilisation du téléphone portable en marchant. La qualité de la marche évaluée à l'aide de paramètres de foulée spatio-temporels a indiqué des changements significatifs dans la façon dont les jeunes adultes marchaient lorsqu'ils utilisaient un téléphone portable (Étude Ⅱ). La vitesse de marche, la longueur de foulée et la cadence ont tous diminué tandis que le temps de double appui a augmenté. Une évaluation plus poussée à l'aide de l'analyse non linéaire d'accélération du tronc a indiqué que l'instruction de la vitesse de marche et l'utilisation d'un téléphone portable affectaient de manière significative la locomotion (Étude Ⅲ). La quantité de marche, définie comme le nombre de pas et la cadence à laquelle les pas se produisaient, a été divisée en fonction des heures de travail et de loisirs - ci-après appelées domaines de travail et de loisirs. De plus, le domaine des pas a été suspecté d'avoir des implications pour les associations entre la locomotion et la santé. L'analyse de la quantité de locomotion a mis en évidence l'importance des informations du domaine et ses associations avec la santé (Étude Ⅳ). Lorsqu'il est observé dans des contextes plus écologiquement valables, l'effet de l'utilisation du téléphone portable sur la qualité de la locomotion semble faible chez les jeunes adultes, tandis que l'inclusion d'informations de domaine dans l'analyse de la locomotion était importante pour la quantité et l'association avec la santé. En conclusion, les recherches futures devraient sérieusement considérer la validité écologique lors de la mesure de ces constructions et paradigmes de la locomotion.

Walking serves as an important source of information for the research of human movement and behavior. In fact, the observation of walking adaptation, in response to the surrounding environment, can reveal a great deal about our everyday activity, functioning and health. Although traditionally, the observation of walking – or gait - is primarily performed in a laboratory, the findings of Study Ⅰ highlighted the need for more ecologically valid protocols and analysis, not in gait laboratories. Therefore, this dissertation presents the measurement of gait in more ecologically valid settings using non-obstructive body-worn sensors, while incorporating three different constructs or paradigms. 1) Gait-quality - the measurement of how we walk. 2) Gait-quantity – the measurement of how much we walk. 3) The Dual Task paradigm – the measurement of cognitive and physical performance under conditions of multitasking, as compared to performance under single task conditions. Accordingly, the protocol for investigating the dual task effect on gait-quality was designed to reflect the everyday “dual task” setting (Study Ⅱ-Ⅲ). This was achieved by asking participants to walk over ground, as opposed to a treadmill, at a self-selected walking speed with minimal instruction regarding task completion (Study Ⅱ-Ⅲ), and further, through the selection of a secondary task that replicated an everyday dual task: mobile phone use while walking. Further consideration was given to ecological validity in the cross-sectional analysis of gait-quantity in the daily work setting of white- and blue-collar workers (Study Ⅳ). Gait-quantity, defined as the number of steps and the cadence at which the steps occurred, was divided according to work and leisure hours - hereafter referred to as work and leisure domains. This division more accurately reflected everyday behaviors. In addition, the domain of steps was suspected to have implications for the associations between walking and health. Gait-quality assessed using spatiotemporal stride parameters indicated significant changes in how young adults walked when using a mobile phone (Study Ⅱ). Walking speed, stride length and cadence all decreased while double support time increased. In addition, there was a clear increase in the relative variability of these parameters when using a mobile phone. Further assessment using the nonlinear analysis of trunk acceleration patterns, indicated that both walking speed instruction and the use of a mobile phone significantly affected walking (Study Ⅲ). The analysis of gait-quantity highlighted the importance of domain information on the quantity of walking in white- and blue-collar workers, and its associations with health (Study Ⅳ). When observed in more ecologically valid settings, the effect of mobile phone use on gait-quality appeared small, amongst young adults, while including domain information in the analysis of gait it was important for the quantity and association with health. In conclusion, future research should strongly consider the ecological validity when measuring these constructs and paradigms of human walking.