Concepts généraux sous-tendant l`utilisation des stimuli

Ann. Kin ésithér. , 1983, t. 10,
© Masson, Paris, 1983
nO
9, pp. 331-337
Concepts généraux sous-tendant l'utilisation des stimuli
proprioceptifs pour aider à l'éducation ou à la rééducation
sensori-musculaire (reprogrammation neuro-motrice)
É. VIEL
École de Cadres de Kinésithérapie
« Bois Larris », BP
12, F60260 Lamorlaye.
Introduction
Lorsque nous parlons de rééducation à base
de stimulations proprioceptives il s'agit dans
tous les cas d'exciter des terminaisons qui vont
ébranler les circuits afférents afin d'obtenir de
manière automatique ou réflexe des contractions
musculaires, soit dans un but de protection, soit
dans un but d'apprentissage de la réaction ou
du geste.
Le lecteur doit comprendre que nous incluons
dans ce que nous nommons « Stimuli proprioceptifs» les sensations extéroceptives du toucher et de la pression sur les téguments externes.
Quant à la proprioception, elle comprend les
signaux ayant pour origine les récepteurs inclus
dans le muscle, les tendons, les ligaments, les
capsules articulaires. Dans certains cas, la
sensation de déformation de la peau se joindra
à cette volée afférente.
Le muscle est un organe récepteur
1
i
Trop souvent considéré comme un effecteur,
le muscle est un organe récepteur du fait de la
présence dans son corps charnu des fuseaux
neuromoteurs (dont nous ne détaillerons pas ici
les différents types) et du fait de la présence dans
Tirés à part:
E. VIEL, à l'adresse
ci-dessus.
le tendon du muscle des organes de Golgi. Le
tissu musculaire est soumis à l'attraction gravitaire et le premier stimulus d'environnement
transité par l'exteroception-proprioception est
précisément cet écrasement dû à la pesanteur :
lorsque les astronautes passent plusieurs jours,
voire plusieurs semaines dans l'espace, les
muscles s'atrophient malgré des programmes
journaliers d'exercices imposés.
Lorsqu'une pathologie à caractère uniquement sensitif prive l'être humain de la sensation
de tension dans les muscles (résultat du Tabès,
de certaines formes de sclérose en plaques, de
la pathologie chimio-infectieuse S.M.a.N.), il
devient impossible d'obtenir un renforcement du
muscle. Le volet effecteur est conservé, mais le
volet sensitif ayant disparu, toute capacité de
modification de ce muscle est perdue et la
rééducation devient quasi impossible.
La solution à ce problème difficile nous a été
fournie récemment (1978) par Czeh et ses
collaborateurs qui ont pu montrer que la santé
du neurone moteur dépend des effets récurrents
qui partent du muscle pour remonter de manière
antidromique vers la moelle (fig. 1).
Lorsqu'un skieur descend une pente, il est
soumis aux réactions induites par l'environnement et surtout par les flexions brutales du
genou provoquées par les bosses du terrain. Ces
stimulations partent de la périphérie pour
remonter vers le centre, aucun mécanisme de
décision volontaire n'aurait le temps d'intervenir. Il s'agit d'une analyse instantanée des
conditions d'exécution qui mène à une décision
de réaction musculaire. C'est ainsi que pour un
332 Ann. Kinésithér., 1983, t. 10, n° 9
FIG. 1 a. - Les sensations venues des récepteurs arthrokinétiques
et des extérocepteurs sont transmises directement au thalamus.
Les informations de tension dans le muscle venant du fuseau
neuro-moteur et les informations de tension dans le tendon venant
des organes de Golgi se répercutent d'une part directement par
voie antidromique sur le motoneurome et sont transmises d'autre
part aux formations bulbo-mésencéphaliques.
Le contrôle exercé
par la voie pyramidale sur le neurone moteur se trouve donc
modulé en boucle courte par des informations intra-musculaires
et en boucle longue par les informations venant des articulations
et des extérocepteurs.
FIG. 1 b. - Contrôle permanent pendant l'exécution du geste:
l'ordre moteur met en jeu le muscle et la tension de celui-ci
déclenche des réactions sensibles dans les tendons les ligaments
et les capsules. Ceci entraÎne une mémoire locale ou « mémoire
articulaire» du geste, l'articulation n 'fftant pas seulement une
pièce mécanique mais un récepteur-calibreur de position dans
l'espace. Les' sensations afférentes reviennent constamment
moduler l'ordre moteur.
Récepteurs
Extérocepteurs
arthrokinétiques
/ peau,
etc.
FIG. 1 a
Mémoire
du geste
Connaissance
tension
de
la
(anticipation
Connaissance
Comparateur
des
musculaire
Ordre
possible)
de
la
position
articulations
moteur
Capteurs
de tension
tendons,
Sensations
d'écrasement
Facilitation
Inhibition
1
ligaments,
Muscle
Articulation
capsules,
locale
aponévroses
( fascia)
Pièce
Peau,
sous·
tissus
cutanés
Calibratlon
la
de
Ca pteur
mécanique
Tension
alpha
position
Mémoire{(locale)}
structures
FIG.l b
(tension
concernées)
dans
les
Ann. Kinésithér., 1983, t. 10, nO 9
333
skieur qui descend une pente, une contrainte d'oie de 108 % et la raideur active du quadriceps
dangereuse peut s'exercer sur les ligaments de 164 %. Cette mise en tension préalable de
protecteurs du genou avec une rapidité de la musculature met en lumière le besoin de
39 millisecondes, alors que la contraction rapidité et de coordination trop souvent négligé
lors de la rééducation musculaire. La force lente
musculaire réflexe ne pourrait intervenir
qu'après une latence de 215 millisecondes (Pope, n'est pas suffisante, on ne doit pas se contenter
1979). Ceci signifie que les muscles doivent se de réentraîner un genou stable en extension
trouver dans un état de vigilance préalable afin puisque le skieur (et pratiquement tous les autres
d'être en mesure d'éviter les effets nocifs d'un sportifs) ont besoin d'un genou stable en flexion
changement brutal d'exécution du geste. Ceci (fig. 2).
fait entrer en ligne de compte la notion de
« raideur active » que l'on doit à Gottlieb et
Agarwa1 (1973) qui décrivent les mécanismes Le besoin d'analyse des activités musculaires en
neuro-physio10giquespar lesquels les structures fonction réelle
centrales peuvent augmenter la tension intramusculaire afin de créer ce que l'on nomme la
vigilance.
Il est tentant et aisé d'analyser l'activité
En effet, le sportif est en mesure d'augmenter musculaire en imaginant mécaniquement ce que
le taux de tension dans les muscles de la patte peut faire un muscle de par sa position au regard
Afférences,t
=215m
sec.
~\
FIG. 2 a. - Le skieur qui descend une pente prend des décisions
motrices instantanées à partir d'une analyse de la situation (signal
d'entrée SA) et d'une restitution de situation antérieure semblable
stockage dans la mémoire (signal d'entrée SM). S'il Y a
concordance entre l'analyse des sensations instantanées et le
potentiel mémorisé, l'action continue. Une discordance entre la
mémoire et l'instantané aura pour résultat l'arrêt d'une activité
(ainsi le skieur qui aborde pour la première fois une pente
extrêmement raide dont il n'a pas l'habitude).
\
\
\
'-, Contraction
= (t) - Raideur
active
préalable
FIG. 2 b. - Figuration cybernétique de l'activité constante du
comparateur, ce dernier étant renseigné sur les caractéristiques
du signal de commande,
l'interaction des signaux posturemouvement, les f~teurs mécaniques d'exécution, l'influence de
la charge et celle de l'activité précédente.
FIG. 2 a
CARACTERISTIQUES
SIGNAL
DE
DU
COMMANDE
INTERACTION
FACTEURS
POSTURE
MECANIQUES
MOUVEMENT
D'EXECUTION
INFLUENCE
LA
DE
CHARGE
(,2)1
r--1
1
1
r-
I
1
1
,~
r-------------...J
1
1
J
Compara!.
~-
Mémoire
----
---
-
-----
-
-
---
-
-ACTIVITE
PRECEDENTE
-------------------------------~
FIG. 2 b
334 Ann. Kinésith ér., 1983, t. la, n° 9
de l'articulation. Cette analyse est faussée dès
l'abord par l'utilisation d'une page de livre à
deux dimensions, alors que les activités des
muscles squelettiques se déroulent dans les trois
dimensions de l'espace. De plus, les muscles ont
une manière bien particulière de réagir aux
stimuli externes comme ils l'entendent. C'est
ainsi que Jesel et Malibari ont souligné la
participation des muscles adducteurs à la flexion
de hanche chez le sujet sain et chez les joueurs
de foot-ball présentant
une pathologie des
abducteurs ... Ceci est confirmé par notre électromyographie (fig. 3).
Contrôle et comparaison lors des activités
musculaires
L'activité musculaire est régulée par les
centres supérieurs qui la soumettent constam-
••
DE 1 --
di v =
u
F'
ment à un contrôle par la comparaison:
si
l'impulsion d'origine est anormale, le reste du
programme moteur ne peut se dérouler. De plus,
les activités motrices sont soumises au contrôle
par l'anticipation
car la connaissance déjà
stockée démarre le geste soumis ensuite au
contrôle en cours d'exécution (fig. 4).
Dominance de la proprioception sur le labyrinthe
Alors que certains mammifères, tel le chat,
démontrent une dominance évidente du labyrinthe sur la proprioception, il n'en va pas de même
pour l'homme. Parmi les nombreux auteurs qui
ont mis en évidence cette dominance du système
vestibulaire par les afférences proprioceptives,
nous citerons seulement Nashner. Pour que le
vestibule entre en jeu, la latence n'est que de
i
_•
',:
a
1111111111~111111~'IIIIillM.uIIIIIIII~'llllllllHll~lllllll~'111~'IIIUiJlll1wJII~'li~,i~'
.1
•
sec .
ADDUCTDRS
VASTUS
MEDIAl.IS 1
WASTUS
MEDIALIS
2
VAST US MEDIALIS
3
RECTUS
FmORIS
VASTUS
LATERALIS
FIG. 3. - Activités électromyographiques synchrones du vaste interne, du droit antérieur, du vaste externe et des muscles adducteurs
lors de la flexion de hanche résistée, sujet couché sur le dos. L'activité des adducteurs a déjà été notée par Jesel et Malibari, elle
confirme cette action jusque-là insoupçonnée du groupe adducteurs.
Ann. Kinésithér.,
Effecteur
Sensation
r---
S.N.C.
Effecteur
1
1
:1
Sensation
1
Mémoire
1
L
1
~
FIG. 4. - En haut une activité exécutée en «feedback », le
système nerveux central donne un ordre à l'effecteur, la sensation
est mise en mémoire. Il s'agit d'une boucle longue avec délai
important.
En dessous, le geste exécuté «feed-forward », l'ordre est donné
de mémoire parce que la connaissance du geste est stockée
d'avance. La sensation doit se conformer, à ce que le sujet connaît
déjà.
l
schio·Jarnbi ••.,
JAdd\JC.
.e::. •• 't- I-evl"'S
Gchc.
l
Jombi.1' Anf:
=
Jumeou
l nt".
Quadriceps
.'i.-
l
sel-Ii 0 JClrnbiers
JAcldvcl"fvrs
D~ Qvodric.p.
• e-",
1-.
J~:::~~
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300 millisecondes, mais le déplacement du corps
doit dépasser les 4° goniométrique. A l'inverse,
les récepteurs proprioceptifs de la cheville ont
une latence de 600 millisecondes mais sont
déclenchés par une oscillation du corps de 0,9°
goniométrique. Cette extrême sensibilité nous
permet des rattrapages de déviation extrême·
ment prompts puisque le triceps sural répond
à un déséquilibre antérieur avec une latence de
150 millisecondes et le jambier antérieur répond
à un déséquilibre postérieur avec une latence de
200 millisecondes (fig. 5J.
Possibilités
du contrôle
Une valeur de 1 % de changement de
longueur du muscle a pour résultat une variation
de 10 % de la force maximale disponible, la
position articulaire qui change la longueur du
muscle est donc un élément de calibration de
la puissance potentielle. Au cours de la marche,
le changement de longueur des muscles du
membre inférieur change de + ou - 10 % par
rapport à la longueur de repos, une incapacité
à exécuter des changements de longueur minimes rend la marche très difficile, c'est ce qui
est mis en évidence par l'apparition d'une
spasticité centrale due à une hémorragie intracrânienne (hémiplégie).
Récepteurs
arthrokinétiques
Rn~:
~
~6'"
FIG. 5. - Activité électromyographique réflexe dans les muscles
jambiers antérieurs lorsque le sujet est poussé brusquement en
arrière. Notez que le sujet se retient également avec le quadriceps
gauche et qu'il règle la position du bassin à l'aide d'une mise
en tension des ischio-jambiers du côté droit (les deux pieds sont
en appui). (Document
Tokyo Institute
for Neurosciences,
Rynichi NAKAMuRA)
Les récepteurs statiques et dynamiques qui
tapissent les capsules et les ligaments sont
répartis de telle manière que l'innervation
sensitive d'une partie de la capsule est assurée
par le même tronc nerveux que celui qui innerve
les muscles protecteurs. C'est ainsi que la partie
inférieure de la capsule de la hanche est innervée
par des filets sensibles du tronc de l'obturateur,
nerf responsable également de l'innervation
motrice des adducteurs. La contracture des
adducteurs présente dans toute coxarthrose, est
déclenchée par une irritation primaire des
terminaisons sensitives de la capsule (tableau IJ.
De même, l'attitude à 20° de flexion de la
336
Ann.
Kin ésith ér. , 1983, t. 10, nO 9
Motoneurones
1
•
Unité
motrice
(activée)
1
Contrôle
Comparaison
(-)
1 (-)
Coordonnation
Cellules
de
Renshaw
Analyse
Interneurones
Intégration
Fibre
musculaire:
d'activité
%
Tension
/
Longueur
Tension
/
Vélocité
Activité
Golgi
T
Facilitation
des
Réaction
de la
charge
Charge:
Inhibition
compliance
inertie
amortissement
anticipée
Fuseaux
Activité
fuso
%
riale
Tension
Tension
Activité
intra
n.-m.
d 'activité
/ Longueur
/Vélocité
des propriocepteurs
- articulaires
Mouvement
Récepteurs
articulaire
intra
( Vélocité
- articulai
res
- pression)
FIG. 6. - Cette stimulation cybernétique complexe rend compte de l'excitation de tous les organes de commande
automatiques et lors du contrôle du geste délibéré.
TABLEAU
1.
Concentration
différentielle
au cours des réactions
des capteurs athrokinétiques.
Fonction
Type
Localisation
1
stratum fibrosum de la
capsule ligaments
densité + dans les articulations proximales
corpuscules
de Ruffini
axone myélinisé,
6 corpuscules
2 à
actif au repos et pdt le
mouvement
seuil d'activation bas
adaptif lent
jonction strat. fib. et
couche synoviale de la
capsule pelotons graisseux intra et extra-artic.
densité + dans les articulations dis tales
corpuscules
Pacini
coniques de
axone myélinisé
5 corpuscules
1 à
actif au début et à la fin
du mouvement
seuil bas
adaptif rapide
ligamentsJatéraux
(absent dans les ligaments
surépineux de la région
cervicale)
corpuscules
de Golgi
axone myélinisé
1 corpuscule
actif dans les amplitudes
articulaires extrêmes
seuil d'activation élevé
adaptif lent
ligaments, capsule, pelotons graisseux
articulaires
terminaisons
en raphé
axone peu myélinisé terminaison unique
sensible à un stimulus
mécanique ou chimique
intense
seuil élevé
adaptif lent
II
III
IV
Compilation de Wyke, Polacek et Halata.
Apparence
morpho!.
libres ou
Complexe
sens.
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victime d'un épanchement de synovie dans le
genou correspond à une ouverture maximale des
culs-de-sac synoviaux, ceci diminuant la tension
intra-articulaire due à l'excès de liquide et par
là-même la pression exercée sur la capsule. Cette
raideur symétrique est automatiquement déclenchée par une réaction de la partie antérieure de
la capsule (innervation sensitive et motrice par
le nerf crural) et de la partie postérieure
(innervation sensitive et motrice par le grand
sciatique) qui met en tension simultanément les
loges antérieure et postérieure de la cuisse.
Notons une différence entre la concentration
des mécano-récepteurs dans les articulations
distales et dans les articulations proximales:
pour les articulations proximales qui constituent
un réglage de longueur du membre (coude,
genou) les récepteurs sont actifs à la fois au repos
et pendant le mouvement ce qui permet un
réglage très fin de la position. Pour les articulations distales, les récepteurs sont du type
« on-off» ce qui signifie qu'ils envoient un
signal au début et à la fin du mouvement; c'est
un moyen de transmission très rapide, mais
moins fin que le précédent. Une récapitulation
de la concentration des récepteurs arthrokinétiques se trouve dans le tableau
337
et d'un travail à l'économie de ceux qui restent
utiles.
L'apprentissage aisé se fait à partir des
caractéristiques de « saillance » que l'on peut
induire au cours des séances d'entraînement. Il
convient donc de mettre en relief les caractéristiques spécifiques de l'exercice dont on demande
la répétition. Puisque l'apprentissage diminue la
redondance
(redondance
du circuit de
commande, redondance de la mise en activité
des effecteurs), il permet de s'acheminer vers une
différenciation des gestes emmagasinés et une
optimalisation des fonctions cérébrales.
Du point de vue moteur on peut postuler que
la culture motrice s'est spontanément adaptée
à un cerveau normal, aussi lorsque nous
abordons une rééducation après pathologie, il
importe de connaître les secteur's détruits et les
secteurs conservés, tant au niveau central que
périphérique. Notre projet éducatif sera alors
compensé et coordonné. Nous redonnerons au
système central son rôle de comparateur entre
le geste désiré et le geste réalisé, au système
périphérique son rôle d'informateur effecteur
(fig. 6).
l
Bibliographie
Conclusion
L'éducation motrice implique une coopération du cortex sensitif et du cortex moteur.
L'apprentissage du geste est spontané, il passe
par la conscience du geste pour s'acheminer vers
l'exécution inconsciente mais réglée par comparaison avec la connaissance précédente.
L'apprentissage moteur, toujours basé sur le
stockage d'informations proprioceptives, se fait
dans le sens de l'abandon progressif du recrutement des groupes musculaires non importants
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