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CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique I- Le contrôle postural : définition, ajustements posturaux et stratégies posturales : Posture = position particulière du corps dans l’espace = correspond à la position des segments corporelles les uns par rapport aux autres et peut-...

CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique I- Le contrôle postural : définition, ajustements posturaux et stratégies posturales : Posture = position particulière du corps dans l’espace = correspond à la position des segments corporelles les uns par rapport aux autres et peut-être considérée comme une attitude d’ensemble. C’est un phénomène actif qui fait appel a une activité motrice dite postural placé sous le contrôle du SNC. Les informations visuelles, proprioceptives, tactiles et vestibulaires participent activement au contrôle postural. Selon le contexte elles agissent plus ou moins entre elles afin de stabiliser et d’orienter le corps dans l’espace. Ce contrôle peut s’effectuer soit de manière PROACTIVE c’est-à-dire anticipé soit de manière RECTROACTIVE appelé en ligne pour laquelle le système se base sur les informations disponible au cours du contrôle Le contrôle postural en position quasi statique est souvent interprété à partir de la position des centres des pressions et du centre de gravité. - Centre des pressions = point d’application de la résultante des forces de réaction au sol → très utilisé dans le domaine clinique, montre une bonne reproductibilité des valeurs. Il participe au contrôle du centre de gravité. - Centre de gravité = barycentre des centres de masse segmentaires D’un point de vue biomécanique c’est le contrôle de la distance CP/CG qui va permettre au SNC de stabiliser ou d’accélérer le CG. ROLES DU CONTROLE POSTURAL : Cette représentation, nous montre bien que le squelette humain est un empilement dynamique de module osseux articulé entre eux grâce a un système de hauban musculaire. Ce système est composé de chaine musculaire dites chaine des extenseur, des fléchisseurs, des abducteurs et des adducteurs qui permettent au squelette : de lutter contre les effets de la gravité. Le poids a tendance à provoquer un affaissement du corps qui se traduit notamment par le fléchissement des membres. Le contrôle posturale assure aussi l’équilibre du corps immobile lorsqu’une force externe s’ajoute aux effets de la gravité. C’est par exemple le cas quand on est debout dans le bus et qu’il démarre : l’accélération du bus est compensée afin de ne pas tomber. Le contrôle postural permet de coordonner le maintien de l’équilibre du corps avec l’exécution d’un mouvement.  Il joue donc un rôle d’interface avec le corps et l’environnement CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique LE TONUS MUSCULAIRE : - Un état de contraction permanent et de faible intensité existe normalement dans chaque muscle - Ce tonus musculaire permet la fixation des articulations et est indispensable au maintien de la posture. - Maintenir la position debout, qui est la posture plus habituel chez l’homme consiste à stabiliser cet empilement osseux. La position élevée du CG qui se situe au niveau de la 2ème vertèbre sacré ainsi que la faible surface d’appui font que l’être humain n’est jamais réellement stable : il oscille en permanence afin de réguler une succession de déséquilibre qui résulte de l’action de force externe comme la force gravitationnelle… et il doit aussi gérer les force interne comme les forces musculaires… Comme on peut le voir sur le dessin, si on place un sujet debout sur une plateforme de force et que l’on relève les déplacements de son centre de pression pendant 30s on obtient un nuage de point de ce type. On peut voir que les personnes âgées oscillent généralement plus que les jeunes adultes, le centre de gravité n’a donc pas de position fixe ce qui signifie que la posture est maintenue par un système dynamique réducteur d’écart. Lorsque le CG s’éloigne de sa position, il est ramené par le mécanisme compensateur de contraction des muscles posturaux. LE TONUS POSTURAL : Le tonus postural est une forme particulière du tonus musculaire présent dans les muscles extenseurs antigravitaires. Il représente l’activité électromyographique de base et a pour fonction de s’opposer directement à la force de pesanteur. La contraction musculaire postural est typiquement isométrique et pour effectuer ce travail quotidien, les muscles consomment une grande quantité d’énergie. Les forces développées relativement faibles par rapport à celle impliquée dans le mouvement sont de plus longues durées. Une contraction de ce type est assurée par les UM lentes non fatigables et les muscles posturaux qui sont pour l’essentiel les muscles axiaux du cou et du tronc et les extenseurs des membres sont les muscles les mieux pourvus de fibres musculaires de ce type. LES REGULATIONS POSTURALES PERMANENTES : Elles dépendent d’un ensemble de systèmes informationnels qui sont à la fois complémentaires et redondants. Ces systèmes fournissent des informations continues grâce auxquels s’effectuent des ajustements posturaux et ils assurent le maintien d’une position ou l’exécution d’un mouvement. Dans ce cas on parle de régulation posturale continue ou permanente. CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique Cette régulation s’effectue sur la base d’information visuelle, vestibulaire, tactile et proprioceptive (information musculaire, tendineuse et articulaire). Certains auteurs ont proposé l’existence de gravicepteur qui seraient sensible à la gravité. Cette fonction est sans doute assurée par les récepteurs tendineux de Golgi qui pourrait renseigner sur les réactions musculaires opposés à la gravité. La représentation interne de la position du corps (schéma corporel) serait maintenue en permanence grâce à toutes ces informations : - Elles fournissent à la fois les données nécessaires à la construction de l’image du corps qui correspond à la référence - Renseignent aussi les écarts par rapport à cette position de référence grâce aux boucles de rétroactions (= retours d’informations). Certaines pratiques sportive impliquent une motricité originale pour laquelle une régulation posturale particulière doit être construite : c’est le cas lorsqu’un gymnaste effectue un tendu- renversé : les membres sup assurent le support et les membres inférieurs deviennent équilibrateurs. Exemple de rétroactions tactiles et proprioceptives : Dans une activité comme le ski alpin, les appuis et la répartition des pressions sous les pieds sont des informations capitales à haut niveau. Le choix de la chaussure conditionne les sensations tactiles du skieur et il est souvent très difficile pour eux de changer de matériel car ils ont construit une mémoire de ses sensations qu’ils considèrent efficace. Les informations proprioceptives constituent une autre source de rétroaction : par exemple la stimulation des tendons des muscles gastrocnémiens avec des vibrations entrainent un étirements des fuseaux neuromusculaires et donne l’illusion d’une inclinaison vers l’avant lorsque le sujet à les yeux fermés. Cette illusion est compensée par une inclinaison vers l’arrière et peut même entrainer la chute du sujet. Enfaite les vibrations génèrent de fausses informations et sont interprétées comme l’étirement des 2 gastrocnémiens. Ce qui est étonnant c’est que l’inclinaison réel du corps vers l’avant est normalement aussi accompagnée d’une augmentation des pressions plantaires à l’avant du pied mais cette augmentation ne parait pas être prise en compte par les réseaux de régulation postural qui commande un mouvement sur la base d’une fausse information. REGULATIONS POSTURALES PONCTUELLES : Elles interviennent dans des situations particulières avec des consignes spécifiques comme dans le cas du tir à l’arc où il faut assurer l’immobilité la plus complète de l’arc. Cela implique des ajustements posturaux présents avant, pendant et parfois après le mouvement. Lorsque les régulations s’effectuent à postériori, elles sont compensatrices. CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique Les ajustements posturaux peuvent être classifié en fonction du mouvement, du moment de leur apparition par rapport au début de la perturbation du mouvement volontaire auquel ils sont associés. Ces ajustements sont indispensables pour : - Anticiper le déséquilibre - Coordonner la posture et le mouvement - Faciliter et exécuter efficacement une tâche en évitant la chute. L’exécution d’un mouvement volontaire est généralement susceptible de déstabiliser la posture et est toujours précédé d’ajustement posturaux anticipés car ils préparent l’individu à la perturbation qui va suivre. Les APA fonctionnent en boucle ouverte car elles sont programmées avant le mouvement. Exemple d’ajustement posturaux : Lorsqu’un sujet tire sur une barre, il fléchit le coude et cela se traduit par une contraction du biceps brachii. Pourtant, les premiers signes électromyographique de cet acte moteur, volontaire sont visibles dans les muscles extenseurs de la cheville avec une contraction des muscles gastrocnémiens puis du dos avec la contraction des muscles paravertébraux. Ces APA font partis du programme moteur mis en jeu et sont programmés pour une perturbation standard de la posture par le mouvement. Néanmoins certains ajustement posturaux à postériori servent à corriger les effets des perturbations non prévu dans la formation du mouvement. Ces ajustements fonctionnent en boucle fermé afin d’assurer le rétrocontrôle nécessaire. Des ajustements de cette nature accompagne aussi par exemple les mouvements respiratoires, le déplacement de la cage thoracique lors de chaque inspiration est compensé par un mouvement du bassin dans le sens opposé. De même une élévation du bras vers l’avant en position debout a pour conséquence un déplacement du tronc vers l’arrière. Un exemple de tous les jours : celui du garçon de café : qui doit réguler à la fois la position générale de son corps mais aussi celle du plateau lorsqu’il sert les boissons et ceci est possible grâce au rétroaction visuelle, tactile, proprioceptive et vestibulaire et se manifeste notamment par une anticipation des mouvements du centre de gravité qui va permettre au plateau d’être maintenu à l’horizontal et au serveur de ne pas être déséquilibré quand la boisson est déplacée du plateau. CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique Nous pouvons aussi les illustrer à travers cette expérience qui se déroule en position debout sur une plateforme mobile. A un instant donné, le sujet subi une translation de plateforme vers l’avant ou vers l’arrière comme si le sol bougé. Dans les 2 cas la position du CG par rapport à sa base de sustentation est modifiée et les ajustements posturaux ont pour objectifs de compenser le déséquilibre. Un déplacement de la plateforme vers l’arrière entraine un déplacement du CG du sujet vers l’avant : une compensation posturale ramène donc le CG vers l’arrière = fait intervenir la contraction réflexe rapide, de plusieurs muscles dans une séquence qui commence par les muscles les plus distaux pour se terminer par les muscles les plus proximaux. La contraction des muscles extenseur de la cheville 100 ms environ après le déplacement de la plateforme est suivi par celle des muscles fléchisseur du genou et extenseur de la hanche et enfin des muscles extenseur du tronc. L’ordre des contractions musculaire est caractéristique de ce type d’ajustement posturaux. Dans le cas où la plateforme est déplacée vers l’avant, le CG est entrainé vers l’arrière et la compensation posturale ramène le sujet vers l’’avant. L’activation musculaire fait donc intervenir les muscles antagoniste à ceux cité précédemment dans un ordre distal-proximal identique. Par certaines de leurs caractéristiques donc réponse rapide, stéréotypé et involontaire les boucles nerveuses intervenant dans les mécanismes de compensations pourrait être assimilé à des arcs réflexes néanmoins leurs performances évoluent avec la pratique ce ne sont donc pas des arcs réflexes. Grâce au nombreux degrés de liberté articulaire, l’homme peut adopter une multitude de posture. A chaque posture correspond un état d’équilibre : donc il ne peut pas tout mémoriser par conséquent les auteurs suggèrent que parmi l’ensemble des combinaisons articulaires possibles permettant à un sujet de se tenir debout une réduction des DDL à un nombre stratégique posturale est opéré par le SNC. Lorsque des individus sont exposés à des perturbations antéropostérieur prévisible du support sur lequel ils se trouvent des stratégies posturales spécifiques sont mise en jeu en réponse a ces perturbations. Le termes de stratégies inclus non seulement les patrons de contractions musculaires permettant l’exécution du mouvement mais aussi les interactions sensorielles assurant le lien entre le mouvement et l’environnement extérieur. Ces stratégies sont programmées par le SNC avant d’être ajuster en intensités, amplitude et fréquence afin de réguler la posture par rapport aux événements présents dans l’environnement. CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique Sur la base des réactions posturales induites par des perturbations du support 3 principales stratégies posturales ont été décrites : - Stratégie de cheville = déplacement de l’ensemble du corps autour des chevilles (comme un pendule inversé) → perturbations lentes et modérées - Stratégie de hanche = déplacement simultanée et opposé des hanches et des chevilles → perturbation importantes et rapides - Stratégie du pas = pas de rattrapage pour éviter la chute → perturbation trop importante Les limites de stabilités antéropostérieur et médio latérale peuvent être défini sous la forme d’un cône de stabilité qui varie selon les amplitudes articulaires, les informations sensorielles et la forces musculaire de la personne. CONCLUSION : - Contrôle postural = ensemble des attitudes antigravitaires qui permettent d’assurer le soutien, l’orientation et la stabilisation du corps - Le maintien de la posture implique des ajustements permanents et ponctuels II- L’organisation nerveuse du contrôle postural : PREMIER NIVEAU DE CONTROLE : LA MOELLE EPINIERE La ME constitue le premier niveau de contrôle, les voies réflexes qui participent au contrôle postural sont multiples : - Réflexe ipsilatéral d’extension qui en augmentant le tonus extenseur a un rôle antigravitaire qui facilite la station debout. Il se caractérise par une contraction des muscles extenseur des membres inférieur et des muscles fléchisseurs des orteils en réponse à une pression exercée sur la voute plantaire. ➔ Facilite la station debout - Réflexe myotatique occupe une place importante Ce niveau spinal ne permet que des réajustements locaux de l’activité motrice posturale car les voies réflexes fonctionnent essentiellement sur l’activité des muscles agissant sur la même articulation ou sur les articulations immédiatement voisines. La ME n’est pas capable d’assurer à elle seule l’activation tonique des muscles nécessaires au maintien de la posture. Elle a besoin pour cela de l’action facilitatrice mais aussi inhibitrices de structures nerveuses localisées dans le tronc cérébrale. DEUXIEME NIVEAU DE CONTROLE : LA FORMATION RETICULEE : La formation réticulée constitue le deuxième niveau de contrôle, elle participe au maintien de la posture ou de l’équilibre d’un membre ou de l’ensemble du corps face aux réactions de changement de l’équilibration. CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique Elle intervient notamment sur les ajustements posturaux anticipés en augmentant le tonus des muscles antigravitaires extenseurs et en diminuant en même temps l’activité tonique des muscles fléchisseurs. C’est une structure nerveuse organisée en très longue bande de substance grise qui s’étend tout le long du tronc cérébral (bande rose). Elle comprend plusieurs noyaux particuliers regroupés et forme un système d’intégration multi-synaptique car elle est connectée avec la quasi-totalité des structures nerveuses centrale comme la ME, TC, cervelet et cortex par l’intermédiaire d’un réseau diffus de fibres efférentes et afférentes. Nous savons des stimulations répétitives du TC localiser dans la formation réticulée pontique et bulbaire les conséquences motrices sur les réflexes spinaux et au niveau du tonus musculaire. La stimulation des régions pontiques est plutôt facilitatrice de ces manifestations motrices elle est encore appelée formation réticulée excitatrice ou FRE. La voie réticulo-spinale pontique (en bleu) né de la formation réticulée excitatrice, elle se projette sur la corne antérieur ipsilatéral contactant et activant les interneurones et les motoneurones : elle laisse un effet facilitateur du tonique des muscles extenseurs antigravitaires. La formation réticulée bulbaire constitue un grand système inhibiteur dépendant appelé encore formation réticulée inhibitrice ou FRI. La voie réticulo-spinale bulbaire (en rouge) né de la FRI, elle a un trajet indifféremment direct ou croisé et se termine comme la précédente contactant et inhibant les interneurones et les motoneurones : exerce un effet inhibiteur tonique des muscles fléchisseurs. La formation réticulée constitue donc un centre d’intégration important pour le contrôle postural. Les FRE et FRI exercent constamment et simultanément leurs effets sur l’ensemble des noyaux moteurs.  Le niveau du tonus musculaire dépend de l’équilibre entre ces actions antagonistes. Au cours du nycthémère c’est-à-dire, au cours d’une période de 24h contenant un état de veille et un état de sommeil, le niveau d’activation des 2 formations peut changer notamment en fonction du niveau de vigilance. - Quand le niveau de vigilance est élevé : les neurones de la FRE sont très actifs, ils exercent une excitation quasi permanente sur les cellules motrices de la ME donc le tonus musculaire est relativement élevé. - Quand le niveau de vigilance est faible : Les neurones de la FRI sont très actifs notamment au cours des différentes phases de sommeil. Plus le niveau de sommeil est profond plus le tonus diminue et le minimum est atteint pendant le sommeil paradoxal. CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique LE CERVELET : A lui seul, le cervelet constitue un second système nerveux placé en parallèle sur l’axe ME/cerveau, il est situé en bas et à l’arrière et il est relié au pont par un pont de fibres nerveuses appelé pédoncules cérébelleux qui permettent au cerveau d’informer le cervelet qu’un mouvement est programmé. Il est également relié à l’ensemble des muscles du corps via la ME ce qui lui permet d’être renseigné sur l’état d’avancé de la réalisation du mouvement. Il effectue un rapprochement de ses informations pour en retour informer le cerveau des adaptations à mettre en œuvre.  Il a donc une position centrale dans l’organisation de la motricité Il est important de comprendre que le cervelet n’est pas le responsable du déclenchement du mouvement mais son rôle consiste plutôt à moduler, réorganiser les commandes motrices et coordonner diverses informations afin d’augmenter l’efficacité du mouvement. Il semble donc que le cervelet supervise plus qu’il ne commande l’activité posturale. Le tonus musculaire existe toujours après une lésion cérébelleuse mais il est moins bien contrôlé puisqu’une lésion du cervelet peut se caractériser par une hypotonie, des pertes d’équilibres, des réactions posturales inadaptées ou inexistantes. CONCLUSION : - Les motoneurones de la ME constituent ce que Sherrington a appelé « la voie finale » commune du système moteur ▪ Reçoivent de nombreuses informations excitatrices et inhibitrices ▪ Contrôle du tonus musculaire - Spécialisation des voies nerveuses se terminant sur les motoneurones : ▪ Boucles réflexes > les régulation locales ▪ Formation réticulée > régulations anticipées ▪ Système vestibulaire > régulations compensatrices  Si l’une ou plusieurs de ces voies ne fonctionnent pas correctement cela aboutira à une hypo ou hypertonie III- Implication des informations proprioceptives dans le contrôle de l’orientation du corps chez le sujet sain, atteint de maladie de parkinson et chez l’adolescent : Article de Vaugoyeau et al : Maintenir ou adapter la posture de référence à l’environnement implique de prendre en compte non seulement les contraintes internes mais également les contraintes externes. Pour réduire les effets déstabilisant de la gravité, il est nécessaire d’orienter le corps de façon optimal d’une part, c’est ce que l’on appelle l’orientation et d’autre part de minimiser les oscillations autour de cette orientation ce que l’on appelle stabilisation. CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique La notion d’un contrôle dissocié pour l’orientation et la stabilisation d’un contrôle postural a été proposé il y a 20 ans par Amblard et co et c’est par cette approche que nous allons envisager les aspects posturaux cinématique de cet article. Sur terre, la gravité est l’unique référence absolue et la représentation de la verticale (subjectif). Une manipulation des informations visuelles peut modifier inconsciemment l’orientation corporelle mais la contribution de la vision a l’orientation antigravitaire n’est habituellement pas aussi crucial que l’information graviceptive. L’information graviceptive somesthésique est normalement suffisante pour estimer la verticalité même si la disponibilité des signaux vestibulaire améliore cette perception. Elle est fournie par divers gravicepteurs viscéraux possiblement distribué autour des reins et des gros vaisseaux ainsi que la proprioception musculaire et tendineuse. Les capteurs cutanés et vestibulaires participent également à la construction du référentiel de la verticalité. PARADIGME DES OSCILLATIONS LENTES : Le paradigmes des oscillations lentes permet de dissocier l’orientation et la stabilisation posturales en isolant les informations proprioceptives afin de comprendre plus précisément leur implication au niveau de ces 2 paramètres. L’idée était de vérifier que ces informations peuvent être suffisante pour maintenir une posture verticale. Les sujets étaient sur une plateforme qui pouvait effectuer des mouvements de tangage et de bascule. L’objectif pour eux était de maintenir la posture la plus verticale possible. PROTOCOLE DES OSCILLATIONS LENTES : Dans ce paradigme : - Les sujets étaient confrontés à des perturbations sinusoïdales très lentes et de faibles amplitude en dessous du seuil de détection des entrées vestibulaires canalaires. Amplitude = 10° pic à pic Fréquence = 0,01 Hz - Perturbations dans le plan latéral (roulis) et dans le plan antéropostérieur (tangage) - Les yeux fermés (et yeux ouverte pour les patients parkinsoniens et adolescent) - Les informations proprioceptives sont les seules disponibles pour contrôler la posture - Vitesse angulaire max = 0,02 °/s CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique - Chaque essais duraient une 10aine de seconde et correspondait à un cycle complet de mouvement de la plateforme (= retour au point de départ) Les participants étaient équipés de marqueur passif au niveau des différents segments corporelles représenté sur les graphique en vue de face et de profil. Le graphique de droite correspond aux orientations instantanées moyennes calculé pour chaque 1/10ème de cycle = oscillation plateforme Le graphique en bas a droite correspond au facteur d’atténuation qui a permis de quantifier le changement de l’orientation segmentaire par rapport a la plateforme. Il faut retenir que lorsque ce facteur d’atténuation : - = 1 cela correspond à une atténuation complète = segment reste à la verticale malgré le déplacement de la plateforme - = 0 cela signifie que le segment à bougé avec la même amplitude que la plateforme. - < 0 alors il y a eu plus de mouvement segmentaire que la plateforme et que le risque de chute est plus important. Au niveau de l’index d’encrage en bas à gauche, il prend à la fois en compte, la stabilisation du segment par rapport à la verticale gravitaire et par rapport à l’orientation de la plateforme = référence externe et interne prise en compte. Quand l’indice d’ancrage : - > 0 cela correspond à une stratégie de stabilisation sur l’espace puisqu’il y a une meilleure stabilisation segmentaire sur l’axe verticale ou horizontale - 0 ce qui nous montre que les individus sains ont plutôt une stratégie de stabilisation sur l’espace.  Ainsi en l’absence des informations visuelles et vestibulaires canalaires les sujets stabilisent leurs segments corporels sur l’espace. Ces résultats suggèrent que les informations proprioceptives sont suffisantes à la stabilisation segmentaire. PROTOCOLE DES OSCILLATIONS LENTES CHEZ LE PATIENT PARKINSONIEN : On remarque que le contrôle de la verticalité est globalement moins bon chez les patients parkinsoniens et ceci est particulièrement visible les yeux fermés puisqu’on voir des oscillations segmentaires beaucoup plus marqué que les sujet contrôle. On voit plus précisément plus d’amortissement au niveau de la tête et du tronc chez les sujets contrôles, les personnes parkinsoniennes suivent plus les mouvements du support et montrent un amortissement avec la vision mais qui reste insuffisant.  Il semblerait donc qu’il y ait une moins bonne intégration des informations proprioceptives chez ces patients. Au niveau de la dispersion angulaire, si la dispersion est plus petite au niveau des segments par rapport a un autre cela sous-entend que la perturbation aura été plutôt atténué à cet étage. On observe la même chose sur les segments tête et tronc pour des perturbations médio latérales dans les deux populations. On voit que la dispersion est plus faible avec vision en blanc que sans chez les sujets contrôles mais aussi chez les PP, elle est aussi plus faible globalement chez les sujets contrôles que chez les PP. Ce qui confirme que l’amortissement des perturbations est moins bon chez ses patients. CN- Contrôle postural : approche neurophysiologique Au niveau de l’indice d’encrage : - CS : IA > 0 = stratégie de stabilisation sur l’espace - PP : IA = 0 = pas de stratégie préférentielle - IA