les bases neurophysiologiques des dysfonctions

Article original
LES BASES NEUROPHYSIOLOGIQUES
DES DYSFONCTIONS VERTEBRALES
NEUROPHYSIOLOGICAL GROUND-LINE
OF VERTEBRAL DYSFUNCTION
F. Huguenin
Ex-Consultant de la clinique universitaire de Médecine Physique et Rééducation de Genève
Resume
Summary
e système nerveux central fonctionne comme
le centre de tri, de modulation et d'organisation
de toutes les informations qui lui parviennent
de la périphérie (articulations, muscles, peau, vue,
oreille interne, sole plantaire) et du milieu ambiant. Il
organise les réponses aux sollicitations de l'appareil
locomoteur, module et crée les schémas comportementaux et statiques. Il répond aux dysfonctions articulaires, musculaires et vertébrales par la constitution
de stéréotypes d'économie de mouvement et d'évitement de la douleur. L'observation du développement
de la motricité et des acquisitions successives qui vont
de l'équilibre statique à l'équilibre dynamique, selon
les connaissances les plus récentes sur le système nerveux, permet la compréhension de ces relations.
L
he central nervous system works as the sorting,
modulating and organizing center of all the
informations reaching him from the periphery
(joints, muscles, skin, sight, internal ear, foot sole) and
of the environment. He organizes the responses to the
requests of the locomotor system, modulates and creates the behavioural and static patterns. He responds the
articular, muscular and vertebral dysfunctions by producing stereotypes of economy of movement and patterns of escaping pain. The observation of the development of the motoricity and the successive acquisitions,
which go from the static to the dynamic balance, according to the most recent knowledge on the nervous system, allows the understanding of these relationships.
Mots-clefs : Dysfonction vertébrale - Système nerveux central Appareil locomoteur - Réflexes archaïques - Equilibre - Posture.
Key-words : Vertebral dysfunction - Central nervous system Locomotor system - Archaic reflexes - Equilibrium - Posture.
RACHIS - Vol. 14, n°1, Mars 2002.
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F. Huguenin
Developpement de la
motricite
(rachis vertébral, membres, oculomoteurs), extérocepteurs de la sole plantaire appliquée sur le sol.
Ces informations sont les bases de l’équilibre statique.
L’équilibre statique
Préparation de l’équilibre dynamique
Il est assuré par les informations des muscles antigravitaires ainsi que par les informateurs de posture qui
envoient leurs informations aux centres nerveux d’intégration automatique, principalement le labyrinthe et
se manifestent par ce que l’on appelle les réflexes
archaïques dans lesquels la tête joue dès le départ un
rôle essentiel.
Un nouveau-né que l’on suspend par les pieds ou que
l’on soutient sous la poitrine se met en extension de la
tête et en opisthotonos par stimulation de sa musculature dorsolombaire (11).
Les réflexes archaïques qui persisteront à l’âge adulte
sont observables dès la naissance :
● Augmentation du tonus des extenseurs lorsque la
tête est en hyperextension indépendamment de la position du corps dans l’espace.
● Affaiblissement du tonus des extenseurs lorsque la
tête est fléchie.
● Hypertonie de l’hémicorps ipsilatéral du côté vers
lequel la tête est tournée ou penchée. L’orientation du
regard joue le même rôle que la rotation de la tête.
Les informateurs en jeu sont les muscles anti-gravitaires (extenseurs et abducteurs), tous les informateurs de
posture : proprioception à tous les niveaux du corps
Observons l’enfant dès le moment où il peut suivre du
regard. Lorsque l’on déplace un objet devant ses yeux,
la tête suit le mouvement de l’objet. Un mois plus tard,
l’enfant suivra l’objet des yeux et ne tournera la tête
que lorsque l’objet sortira de son champ visuel. Il a
créé un nouveau schéma de comportement intégrant la
rotation de la tête et le mouvement des yeux. À ce
stade de ses acquisitions s’installe la capacité d’anticipation qui permet la stimulation interne du mouvement et sa prédiction (Figure 1).
Cette façon de voir modifie notre conception de la
posture. Celle-ci ne se résume pas à un état passif où
des stimulations viennent déclencher des réactions.
Elle consiste en un état de préparation à se mouvoir
intégrant les séquences de mouvements nécessaires à
l’accomplissement d’une action. Cette propriété prépare toutes les composantes de l’équilibre dynamique
dans lequel la tête joue un rôle prépondérant.
L’équilibre dynamique
Avec le déplacement du bébé dans l’espace, l’apprentissage d’automatismes moteurs plus poussés s’organi-
SIGNIFICATION DE L’ANTICIPATION
Anticipation
de mouvement
Commandes
programmées
Neurone moteur
+ chaîne de muscles
associés
Formation
réticulaire
Prérèglage
des mouvements
fins
Figure 1 : Schéma de l'anticipation des mouvements.
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Les bases neurophysiologiques des dysfonctions vertebrales
se et fait appel aux fonctions vestibulaires et aux fonctions canalaires dévolues à la perception du mouvement.
Quelques exemples : la découverte de la marche,
émerveillement de l’enfant, crée chez lui la conscience de la liberté des mains, lui commande un élargissement de la base de sustentation, et, au départ, réalise
une progression par l’appui de toute la sole plantaire,
sans déroulement du pied.
La recherche de l’équilibre en position érigée donne
naissance à de nouvelles acquisitions comme le franchissement d’un seuil et, dans un même temps, les
comportements d’évitement lors de la chute par perte
d’équilibre. On remarquera le rôle que joue le regard
dans l’anticipation et de la position de la tête dans ces
comportements d’évitement (Figure 2).
Ce rôle d’équilibration et de commande de la position
de la tête se retrouve à l’âge adulte.
Observons, par exemple, un athlète au démarrage
d’une course de 100 mètres. Avant le départ, il a la tête
penchée en avant ce qui lui permet d’arrondir son dos.
Mais dès que l’impulsion de course est donnée, il
redresse la tête ce qui lui permet d’optimiser la coordination musculaire et les commandes de vitesse
d’exécution.
Même observation lors de la course (Figure 3). La
seule différence d’un athlète à l’autre tient dans son
degré d’horizontalité, dépendant de sa proprioception
des schèmes musculaires d’équilibre.
Figure 2 : Comportement d'évitement, main d'appui, main de retenue,
flexion de la jambe gauche et rétablissement de la position de la tête en
anticipation pour se relever.
Comment fonctionne le
systeme nerveux
Il est donc important de comprendre l’organisation
de l’appareil locomoteur dans sa relation avec le système nerveux central (SNC).
Le SNC organise des réponses que nous avons appelé
des stéréotypes fonctionnels (Synergies pour d’autres
auteurs) (2, 6, 12, 13, 14, 16, 17). Ceux-ci persistent
dans sa mémoire mais restent susceptibles de modifications pour la création de nouveaux schémas moteurs.
Par exemple des objets de même nature mais de taille
différente vont commander des schèmes de préhension
différents déterminés par l’appréciation visuelle.
L’exemple typique est la surprise éprouvée par le lever
d’un objet dont le poids a été sous-estimé par la perception visuelle. La répétition du même geste pour le
même objet manifestera la création d’un nouveau schéRACHIS - Vol. 14, n°1, Mars 2002.
Figure 3 : Regard horizontal, indispensable à la coordination
des mouvements.
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LES NIVEAUX DE MODULATION
Niveau
médullaire
Nociception
Modulation des
mécanorécepteurs
Modulation
sympathique
Zone d’irritation
Stéréotypes
dysfonctionnels
Figure 4 : Schéma de modulation médullaire.
et les neurones nociceptifs non spécifiques “wide
dynamic range cells” lieu de convergence des afférences musculaires et viscérales (couche V de Rexed).
L’information nociceptive diffuse vers la zone marginale de Lissauer et peut être reliée aux segments sus et
sous-jacents de la moelle (jusqu’à 12).
La modulation médullaire se fait au niveau de la substance gélatineuse et peut stopper à ce niveau les informations nociceptives par les informations des mécanorécepteurs (18). Le dépassement de cette modulation envoie les informations dans les faisceaux spinothalamique et spino-réticulaire.
La modulation médullaire se répercute sur un groupe
plus ou moins large de muscles (7, 8, 9). Elle consiste
également dans l’inhibition des informations nociceptives (polymodaux fibres C et fibres Ad) par l’activation des fibres cutanées de gros calibre, Aa et Ab qui
bloquent les stimulis au niveau de la moelle. (19). Elle
induit une réponse segmentaire et périphérique à la
nociception par de véritables stéréotypes musculaires
à l’origine des modifications de la gestuelle posturale
et des réflexes de maintien de l’équilibre (16, 20).
Elle implique le système nerveux sympathique
(réflexes d’axone (12), modification des informateurs,
perturbations vasculaires et tissulaires locales, notamment œdème des capsules articulaires et de la cutis
ma de préhension visuo-moteur. Tous ces phénomènes
d’adaptation et d’anticipation visuo-motrice constituent ce que nous appelons la plasticité fonctionnelle.
Aux dysinformations correspondent les stéréotypes
dysfonctionnels qui sont autant de modifications
d’ensembles fonctionnels et réalisent les comportements d’évitement de la douleur.
Les stéréotypes sont donc des répertoires de mouvements. Ils sont plastiques et modulables.
Ils correspondent à des stratégies dont un exemple est
donné par l’orientation du regard associée au contrôle de la posture par la mise en jeu des commandes de
schémas musculaires.
Les centres de dialogue du
systeme nerveux avec
l’appareil locomoteur
Le niveau médullaire, premier niveau de modulation nociceptive (18) (figure 4).
On distingue deux types de neurones nociceptifs : les
neurones nociceptifs spécifiques (couche I de Rexed)
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sous forme de peau d’orange, augmentation de la tonicité de la musculature autochtone par l’innervation
sympathique des fuseaux neuromusculaires) (7).
Ces réponses se traduisent par la constitution de ce que
nous appelons des zones d’irritation (9). Ces modifications de structures segmentaires sont accessibles à la
palpation par un examinateur entraîné. Selon les
niveaux, les structures palpables sont :
● Les capsules articulaires œdématiées. (C2-C3 à C5-C6).
● La musculature, sous tension : C0-C1 (Splenius
capitis), C7-D1 à L5-S1 (courts rotateurs).
● Les ligaments électivement sensibles à la palpation :
C1-C2, Sacro-iliaques et symphyse.
Même si le patient ne ressent pas l’information nociceptive de la dysfonction (pathologie infraclinique), cette dernière provoque toujours les zones d’irritation et un stéréotype dysfonctionnel, véritable “potentiel pathologique”.
visuelles et la musculature sous-occipitale. Le second
comme point de départ des faisceaux vestibulo-spinaux
vers les motoneurones jusqu’au niveau sacré, et comme
centre de réception de toute la proprioception depuis la
plante des pieds jusqu’à la tête. Comme coordinateur
des informations reçues, si elles sont en accord, il
donne la sensation de l’équilibre. S’il y a discordance,
il détermine la sensation de déséquilibre ou d’instabilité.
La substance réticulée (15).
La substance réticulée est complexe. Elle est constituée par :
L’olive de la moelle allongée (contrôle du tonus musculaire et des réflexes, équilibre, coordination motrice), les noyaux du pont (coordination motrice), le colliculus supérieur (un centre relais des stimuli visuels,
mais aussi auditifs et sensitifs, somesthésiques
(noyaux de Goll et Burdach et noyau spinal de V)
contrôlant la position réflexe de la tête et des yeux, le
colliculus inférieur (information du ruban de Reil
latéral), le noyau rouge de Stilling (contrôle du tonus
musculaire et des réflexes par le faisceau rubro-spinal) et la formation réticulaire.
La formation réticulaire est divisée en trois colonnes :
Les niveaux supra-segmentaires de modulation de
la nociception et des réponses stéréotypiques
(Figure 5).
Le noyau de Gowers
Il présente un double intérêt. Le premier comme centre
d’organisation entre l’oreille interne, les perceptions
LES NIVEAUX DE MODULATION
Niveaux
suprasegmentaires
Noyau de Gowers
Sensation de
l’équilibre
Instabilité
Substance
réticulée
Synthèse
sympathique
Tonus musculaire
Equilibre
Coordination
Contrôle de
la nociception
Réflexes d’axone
Fuseaux
neuromusculaires
Stéréotypes
dysfonctionnels
Figure 5 : Schéma de modulation suprasegmentaire.
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centrale, médiale et latérale.
Sur le plan fonctionnel, la formation réticulaire est
organisée en deux systèmes :
● Un système polysynaptique réticulaire “descendant”
qui intervient dans le contrôle du tonus musculaire, des
réflexes et de la douleur. (Noyaux centraux, noyau
rouge). Les noyaux paramédians du raphé magnus sont
à l’origine d’une voie descendante bulbo-spinale sérotoninergique, agissant sur les interneurones de la couche gélatineuse de Rolando, freinant les influx nociceptifs destinés à la corne postérieure de la moelle
(Contrôle suprasegmentaire de la douleur). Les fibres
noradrénergiques provenant du locus cœruleus qui sont
aussi un frein puissant vis-à-vis des influx nociceptifs.
● Un système polysynaptique réticulaire “ascendant”
qui joue un rôle de contrôle de la nociception. Il intervient dans la transmission des influx nociceptifs : la
voie paléo-réticulo-spino-thalamique est connectée à
la substance grise périaqueducale où vont se générer
tous les phénomènes de “rétrocontrôle douloureux”
descendant, qui vont faire relais, soit dans le raphé
magnus pour les voies sérotoninergiques, soit dans le
locus cœruleus pour les voies noradrénergiques. Cette
voie paléo-réticulospino-thalamique est aussi ascendante, se projetant sur les noyaux intralaminaires du
thalamus puis sur le cortex cingulaire (système limbique), frontal, insulaire, mais aussi sur l’hypothalamus, et l’amygdale (système limbique). Elle renseigne sur l’intensité du stimulus douloureux, donne sa
composante émotionnelle pénible (relais limbique), et
produit des réactions végétatives (relais hypothalamique). Cette voie a une finalité de conservation de
l’espèce (fuite, stress...).
En résumé, la substance réticulée a une fonction diffuse d’activation et d’inhibition. Chaque axone et
chaque collatérale a une cible précise et modulable
correspondant à une fonction différenciée (motrice,
innervation réciproque, corrective, perceptive etc.).
Elle exerce le contrôle des schèmes de comportement
allant des réflexes myotatiques aux comportements
d’évitement et aux réajustements posturaux fins. Elle
contrôle également toute l’activité sensori-motrice et
viscéromotrice : positionnement et décryptage des
récepteurs, adresse manuelle, locomotion, ainsi que
les schèmes compliqués de communication, d’expression émotive incluant le langage, la gestuelle et les
variations de l’expression du visage.
réflexes d’axone qui contribuent à engendrer de nouvelles synergies et de nouveaux schèmes moteurs
dans le sens de l’évitement de la douleur et de la
recherche d’un nouvel équilibre. Il innerve également
les fuseaux neuromusculaires et détermine la contraction des muscles autochtones (5) partenaires de la
zone d’irritation.
Cervelet
Comme défini dans la synergie de Babinsky (1899), il
participe à l’anticipation dans l’exemple du geste de
se pencher en avant avec déplacement anticipé du
centre de gravité.
Quelques particularites a ne
pas oublier
Particularité des neurones moteurs (Cf. Figure 1).
Ils se ramifient tout le long de leur trajet. Leur activation induit plusieurs groupes de muscles à divers
niveaux du corps simultanément contribuant à un
mouvement précis (synergies), comme dans le fait de
se pencher en avant. Les mêmes mécanismes interviennent dans l’anticipation des mouvements.
Fuseaux neuromusculaires (Cf. Figure 5).
Ils ne sont pas passifs. Le cerveau peut modifier leur
sensibilité. Ils sont accessibles à l’intention motrice. Il
existe donc une régulation de la sensibilité des capteurs par le cerveau.
Modulation des vitesses de conduction
La variabilité des vitesses de conduction a été démontrée dans les informations de maintien d’équilibre :
celles qui proviennent de la sole plantaire sont plus
rapides que celles qui émanent de la musculature sousoccipitale de façon à réaliser la convergence et la
contemporanéité de l’information et à résoudre les
problèmes de décalage temporel dans le maintien de
l’équilibre dynamique (1).
Structures importantes de l’appareil locomoteur
Géométrie du squelette : Réduction des degrés de
liberté (1).
Exemple : chez l’homme comme chez tous les mammifè-
Le système sympathique (2, 3, 6, 12, 14).
Sa fonction essentielle est à l’origine de tous les
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Les bases neurophysiologiques des dysfonctions vertebrales
res et chez les oiseaux, la tête repose sur les deux premières vertèbres cervicales, ce qui permet de garder l’oreille
interne à la perpendiculaire de la gravité, facteur fondamental de la posture et de la commande harmonieuse des
mouvements, de la marche, de la course (Cf. Figure 3).
● Restauration c’est-à-dire réapprentissage des schèmes ou stéréotypes de normalité également par des
exercices de représentation mentale de la gestuelle
normale.
● Réhabilitation dans le sens d’une réintégration
psychomotrice (implication du psychisme) avec la
réponse aux doutes et aux problèmes du patient.
Géométrie musculaire (1) : Il s’agit là d’un chapitre
complexe de l’organisation du mouvement. Mais nous
voulons simplement évoquer le rôle des muscles bi-articulaires pour la simplification des mouvements et l’économie d’énergie. Exemple : prendre un verre sur une
table et le porter à la bouche. Le biceps, les muscles supinateurs associés aux fléchisseurs du poignet simplifient
le mouvement selon une courbe économique d’effort.
Réponse au traitement
Elle dépend de la validité de l’indication et de la qualité des manipulations et du bilan musculaire. Elle
inclut la thérapie des chaînes dysfonctionnelles (9)
(rachis, muscles et articulations périphériques) : traiter
un segment vertébral sans intervenir sur les stéréotypes musculaires et articulaires engendrés par la dysfonction entraîne les récidives décevantes. Elle fait
appel à la rééducation de la proprioception et de l’équilibre dynamique et psychomoteur.
Les conséquences pour le diagnostic
L’examen du patient comporte, lors de l’anamnèse, l’écoute et l’analyse de ses plaintes par l’interprétation du
langage des douleurs (9, 10) et la localisation précise de
leur localisation et des modes de provocation. Lors de
l’examen clinique, le médecin procédera à l’analyse des
postures d’évitement, à la recherche palpatoire des
points douloureux exquis paravertébraux (zones d’irritation), à l’examen de la musculature (Trigger points et
dysbalances) et enfin, à l’examen des articulations périphériques.
Conclusion
La médecine manuelle est à un tournant de l’évolution
de ses conceptions. Elle se doit d’abandonner les
conceptions “mécanicistes” et de concevoir l’appareil
locomoteur dans sa relation avec le système nerveux
central. De cette façon, elle ne sera plus une “technique
de traitement” mais une discipline essentielle de la
médecine, une spécialité que l’on pourrait nommer :
“Orthopédie Médicale” ou “Médecine de l’Appareil
Locomoteur”.
■
Les conséquences pour la thérapie
Concevoir pour traiter
Dans la rééducation, se rappeler ce qu’est la posture
(1) pour rétablir les stéréotypes d’équilibre et encourager la représentation des stéréotypes fonctionnels
(fonction d’anticipation).
Traiter
Le traitement en Médecine manuelle se fera en trois
étapes :
● Correction les dysinformations (thérapie manuelle) en
privilégiant les thérapies en Joint Play et en vibration.
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F. Huguenin
Bibliographie
1- Berthoz Alain. Le sens du mouvement. Editions
Odile Jacob, février 1997.
2- Bolton S.P. The somatosensory system of the neck
and its effects on the central nervous system. J. of
Manip. and Physilogic. The. 21 No 8 : 553-63, 1998.
3- Chan and al. Dynamics and directionnal sensitivity of neck muscle spindle responses to head rotation.
J. Neurophysiol. 57 : 1716-29, 1987.
4- Freeman MA, Wyke B. Articular contributions to
limb muscle reflexes. The effects of partial neurectomy of the knee-joint on postural reflexes. Br. J. Surg.
53 (1) : 61-8, 1966.
5- Freeman MA, Wyke B. Articular reflexes at the
ankle joint : an electromyographic study of normal and
abnormal influences of ankle-joint mechanoreceptors
upon reflex activity in the leg muscles. Br. J. Surg. 54
(12) : 990-1001, 1967.
6- Gillette RG, Kramis RC, Roberts WJ. Sympathic
activation of cat spinal neurons responsive to noxious
stimulation of deep tissues in the back. Pain, Jan. 56
(1) : 31-42, 1994.
7- Hubbard D.R. and Berkoff G.M. Myofascial
Trigger Points Show Spontaneous Needle EMG
Activity. Spine VOL.18, No.13, pp.1803-1807, 1993.
8- Huguenin F. Les épicondylalgies en Médecine
Manuelle, Swiss Med 7a / 25-28, 1987.
9- Huguenin F. Médecine Orthopédique, Médecine
Manuelle, Diagnostic. Paris, Milan, Barcelone, Bonn,
Masson 1991.
10- Huguenin F. Examen prémanipulatif de la charnière sous-occipitale. Les manipulations de la charnière sous-occipitale : Les manipulations vertébrales,
Hérisson, Vautravers, collection de pathologie locomotrice, 29. Masson, Paris 1994. pp. 115 sq et 162 sq.
RACHIS - Vol. 14, n°1, Mars 2002.
11- Illingworth R.S. The Development of the Infant
and Young Child. Normal and Abnormal. Churchill
Livingstone, sixth edition, 1975.
12- Kolta A. In vitro investigation of synaptic relations
between interneurons surrounding the trigeminal
motor nucleus and masseteric motoneurons. J
Neurophysiol 78 (3) : 1720-5, 1977.
13- Lund S. Postural effects of neck muscle vibration
in man. Experientia. 36 : 1398, 1980.
14- McCann JD, Gauthier M, Morschbacher R,
Goldberg RA, Anderson RL, Fine PG, Digre KB. A
novel mechanism for benign essential blepharospasm.
Ophthal Plast Reconstr Surg. 15 (6) : 384-9, 1999.
15- Prades J-M., Laurent B., Navez M-L. Anatomie
clinique du système nerveux central. Masson. 1999.
16- Rossignol S. Neural control of stereotypic limb
movements. In: Handbook of Physiology. Exercise:
Regulation and Integration of Multiple Systems.
Bethesda, MD : Am. Physiol. Soc, sect. 12, chapt. 5, p.
173–216, 1996.
17- Sutter M. Wesen, Klinik und Bedeutung spondylogener Reflexsyndrome, Nature, Clinic and
Significance of Spondylogenic Reflex Syndrome.
Schweiz. Rundschau Med. (PRAXIS) 64 Nr. 42, 13511357, 1975.
18- Wyke B. The neurology of joints. Ann R Coll Surg
Engl 41 (1) : 25-50, 1967.
19- Yokota T. Thalamic mechanism of pain: shell theory of thalamic nociception. Jpn. J. Physiol. 39 (3) : 33548, 1989.
20- Wiesenfeld-Hallin Z, Hallin RG. The influence
of the sympathetic system on mechanoreception and
nociception. A review. Hum Neurobiol 3 (1) : 41-6,
1984.
20