Régulation des allures par le tronc cérébral

02/11/2015
Régulation des allures par le tronc cérébral
• Marche: différentes allures
Vitesse moyenne: 4 à 5 km/h
Marche athlétique: activité forcée : 14 km/h
• 3 programmes de déplacement bipède:
– Marche
– Trot
– Course de vitesse
Se différencient par :
Attaque du pied au sol
Amplitude de la foulée
Temps de contact avec le sol
Rôle des bras
• Dans les années 60 Shik et Orlovsky ont mis en
évidence le rôle des centres du tronc cérébral
dans la locomotion:
stimulation électrique des certains noyaux de
plusieurs centres du tronc cérébral =
déclenchement des programmes marche, trot,
galop (chat)
• Région subthalamique : déclencheur des séquences
locomotrices. Destruction = perte de la locomotion
spontanée
• Région mésencéphalique : contrôle des allures. Passage
d’une allure à l’autre = stimulation à intensités croissantes
• Région pontique : relai entre les noyaux du tronc et les
générateurs spinaux du rythme
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• Contrôle de la locomotion dépend donc de
plusieurs structures (et non d’une unique
structure): ME, Tronc cérébral, (cortex).
Ensemble de centres organisés en réseaux
Avantage
la destruction ou l’isolement d’un des centres
perturbe la fonction sans complètement la
supprimer
• Ce principe est à la base de l’organisation du
SNC, ce qui le rend si complexe
• La connexion entre la région locomotrice
pontique et les centres spinaux n’est pas
directe: au moins 2 voies différentes
• De plus, d’autres structures interviennent
dans le contrôle de la locomotion!
Redondance des centres de commande
=
fiabilité à l’organisation qui contrôle la locomotion
Plusieurs mécanismes complémentaires et en
partie commutables agissent de concert et
déterminent les différents aspects d’une
séquence motrice complexe.
D’où également la difficulté d’identifier les centres
régulateurs des voies motrices
Contrôle de la locomotion par les voies spinocérébelleuses (ME-cervelet)
• 2 réseaux nerveux:
– Voies afférentes qui informent cervelet et tronc
cérébral : signaux de commande émis par le
générateur spinal de rythme à destination des
effecteurs musculaires
– Retour sensitif et sensoriel qui permettent en
temps réel le contrôle de l’exécution
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• Ces voies relient la moelle
épinière et le cervelet, sans relai,
d’où leur nom:
voies spino-cérébelleuses
• Localisation latérale dans la
substance blanche de la ME
• Faisceau dorsal, direct : Fleshing
• Faisceau ventral, croisé: Gowers
• Activité rythmique de chaque
faisceau
• Voies dorsales (Fleshing) : info proprioceptives et
tactiles (de la périphérie du corps)
Si au cours de marche
obstacle
ajustement
Si on coupe la racine dorsale
plus d’ajustement
• Voies ventrales (Gowers)
non affectées par
section racine dorsale.
Transmettent une copie de la commande du
générateur spinal de rythme
Permet au cervelet de mettre l’activité du
tronc cérébral en phase avec celle de la marche
(commande adressée aux centres locomoteur du TC)
Modulation des centres de commande par des
rétroactions distribuées par un ensemble de voies
afférentes
Programme moteur
• Marche
organisation basée sur des
commandes centrales (un programme) mais
son exécution est modulée en temps réel par
les informations périphériques rétroactives
Notion de programme moteur
Programme: suite d’instructions destinées à
un ensemble d’effecteurs
Programme moteur : Série de commandes
musculaires, structurées avant le début de la
séquence motrice, lui permettant d’être
exécutée à partir de ces seuls ordres centraux
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Programme moteur :
– Bien identifié chez l’animal
– Chez l’Homme: développement inscrit dans le
programme génétique et s’effectue sur plusieurs
années, en interaction avec l’environnement.
A la naissance, la plupart des structures nerveuses ne
sont pas encore arrivées à maturité. Les contextes
d’apprentissage peuvent aider à leur construction ou
au contraire la contrarier.
– Ce que l’on apprend chez l’animal n’est donc pas
forcément extrapolable à l’H: interaction mal connue
entre programme génétique et acquis par
apprentissage
• En fonction de la nature des informations perdues, le
mouvement est perturbé, plus ou moins, et des
informations de substitution semblent aider à
l’accomplissement du mouvement attendu.
• Les programmes moteurs du SNC seraient conçus pour
mettre en action des systèmes de commandes
complémentaires tenant compte de signaux recueillis
dans d’autres parties du corps avant et pendant
l’exécution du mouvement.
• Ainsi avec des moyens différents (plusieurs voies de
rétrocontrôle), on peut effectuer un mouvement
identique : donc si une voie est déficiente, une autre
peut prendre le relai.
Programmes primaires comme
organisation neuronales pré établies
• Si les scientifiques ont longtemps cru que la marche
était la résultante de stimulations externes, on est sûr
aujourd’hui que la commande est centrale.
• Rétrocontrôle : informations en retour sur l’exécution
du mouvement en cours et générées par l’action ellemême. Elles proviennent de l’équipement sensitif du
muscle (OTG, FNM), de l’oreille interne et aussi de la
vision.
• Que se passe-t-il si on supprime ces informations ?
Edification et mise en place des programmes
Chez l’animal: plans de câblage du SN en place
avant la naissance. Ils sont fonctionnels dans les
heures ou les semaines qui suivent la naissance.
Chez l’Homme, posture et locomotion s’apprennent
après la naissance: Redistribution du tonus :
couché-assis-debout
Myélinisation des
voies nerveuses, expérience.
Posture puis locomotion
Rétroactions = fiabilité et flexibilité au programme
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Edification et mise en place des programmes
• Beaucoup reste à construire physiologiquement et
anatomiquement dans le SN de l’Homme (15 à 20 ans
de développement)
• Au cours de ce développement, impossible de
distinguer ce qui est déterminé génétiquement et ce
qui est modulé par l’expérience de l’individu :
Maturation et apprentissage sont inextricablement liés
Ataxie spinocérébelleuse
Ataxie spinocérébelleuse
du grec ataxiā, signifiant « désordre »
• Maladie rare neurogénétique
• Groupe de maladies neurodégénératives très
hétérogènes tant du point de vue clinique que
génétique (caractère récessif ou caractère dominant),
d’évolution lente et progressive, (environ 36 variantes)
et dont l'issue est souvent fatale.
• Apparait à des âges variables
• Ces troubles sont la conséquence de la dégénérescence
du cervelet et/ou du tronc cérébral : troubles de la
marche et de l'équilibre et des mouvements oculaires.
Cycling Regimen Induces Spinal Circuitry Plasticity and Improves Leg
Muscle Coordination in Individuals With Spinocerebellar Ataxia, 2015
• 1 à 5 personnes/100 000
• Une trentaine de gènes identifiés, impliqués dans le
développement de la maladie
• Aucun traitement capable de guérir.
• Traitements actuels (symptomatiques) :
– buspirone (aide à réduire les symptômes moteurs).
– rééducation fonctionnelle,
– l'accompagnement médical (neurologue et médecin traitant),
paramédical (ergothérapeute, orthophoniste...), psychologique et
social.
• essentiels pour aider le patient à vivre au mieux avec sa maladie
• Objectives:
– To compare the reciprocal control of agonist and
antagonist muscles in individuals with and without
spinocerebellar ataxia (SCA) and
– to evaluate the effect of a 4-week leg cycling
regimen on functional coordination and reciprocal
control of agonist and antagonist muscles in
patients with SCA.
Chang, Archives of Physical Medicine and Rehabilitation
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Ccl : mouvement automatique primaire
• Les scores des individus avec SCA sont très
différents de ceux des témoins, ce qui montre
un dysfonctionnement moteur mesuré sur des
activités reflexes (inhibition réciproque des
muscles antagonists)
• Le mouvement automatique primaire est contrôlé par les 2
premiers niveaux d’organisation du SNC : ME et TC
• 4 semaines d’entrainement (pédalage)
permettent de normaliser les performances
fonctionnelles des individus avec SCA.
• Les techniques sportives sont construites sur cette motricité
primaire, réorganisée. C’est la plasticité des programmes qui fait de
nous des organismes adaptables. Ce que chaque sportif ajoute à sa
motricité primaire constitue son bagage technique
• Chez l’Homme toute activité motrice dépend du fonctionnement
intégré d’un ensemble de structures nerveuses interconnectées,
construites avant et après la naissance
A suivre : mouvement volontaire
Chang, Archives of Physical Medicine and Rehabilitation
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