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Enseignement National DES de Médecine Physique et de Réadaptation – DIU de RééducationModule : « Troubles de l’équilibre »
Physiologie du contrôle posturalPhysiopathologie des troubles de l’équilibre
Pr Dominic PérennouClinique de Médecine Physique et Réadaptation CHU Grenoble et labo CNRS [email protected]
Définitions Posture – contrôle postural – équilibre
Introduction au contrôle posturalQu’est qu’un bon équilibre ?Finalité du contrôle postural - Une posture
Les prérequisAnatomie et physiologie des voies motrices et sensorielles
Physiologie du contrôle PosturalTonus et réflexes posturauxOrientation posturaleStabilisation posturale
Plan
Enseignement National DES de Médecine Physique et de Réadaptation – DIU de RééducationModule : « Troubles de l’équilibre »
Une posture est une attitude, définie par la position relative des segments corporels ainsi que par leur orientation dans l’espace.
Plus généralement la terminologie posture transcende la simple description d'une géométrie corporelle particulière et sous-entend les mécanismes nerveux qui régulent les variations d'attitude, intentionnelles ou non.
La recherche de l’équilibre est le facteur déterminant de l’organisation de la posture.
Définitions
Enseignement National DES de Médecine Physique et de Réadaptation – DIU de RééducationModule : « Troubles de l’équilibre »
L’équilibre est assuré lorsque
La projection au sol du centre de masse peut être maintenue àl'intérieur de la surface d'appui.
Enseignement National DES de Médecine Physique et de Réadaptation – DIU de RééducationModule : « Troubles de l’équilibre »
Le contrôle de l’équilibre prend en compte
- Contraintes internes:
masses et géométries corporelles
- Contraintes externes:
gravité
stabilité des appuis sur un support
perturbations éventuelles
Enseignement National DES de Médecine Physique et de Réadaptation – DIU de RééducationModule : « Troubles de l’équilibre ». Pr D Pérennou
Le système nerveux est l’organe de l’équilibre
L’oreille interne est l’organe de l’équilibre
Prérequis
Enseignement National DES de Médecine Physique et de Réadaptation – DIU de RééducationModule : « Troubles de l’équilibre » Pr D Pérennou
Information efférenteMuscles posturauxMotricité holocinétiqueInnervation ipsi et contralatérale du tronc
Anatomie et physiologie des capteurs et voies afférentesVision : périphériqueVestibulaire : otoliths, canaux semi-circulaires Proprioception : Ia, Ib, II HaptiqueGraviception somesthésique
Interface sensoriel-moteurComparaison copie afférente- mouvement effectué
pour correction éventuelle (cervelet)Notion de modèle interne: synthèse sensorielle, résolution de conflits, transformation vecteur sensoriel en moteur, prédiction
Prérequis
Rôle crucial du thalamus postéro-latéral dans la synthèse des graviceptionsvestibulaires et somesthésiques : modèle interne de verticalité
Barra et al Brain 2010
Le contrôle de l’équilibre sert àFournir une base stabilisée à l’action
Le contrôle de la posture participe àL’élaboration des représentations spatiales
Physiologie du contrôle postural
Une régulation du tonus
Un contrôle de l’orientation antigravitaire
Un contrôle de la stabilisation posturale
Sémiologie des troubles posturaux
Réflexes posturaux et tonus
Réflexe d’étirement
Réflexe tonique labyrinthique: répartition tonus entre hémicorps droit et gauche
Réflexe tonique cervical: répartition tonus entre extenseurs et fléchisseurs
Réflexe de redressement: surtout chat
Réaction de support positive: augmente le tonus du membre inférieur dès le contact au sol
Rôle mineur du réflexe d’étirement dans la régulation de la posture
Illustration des réponses musculaires induites par une perturbation posturale (ici une rotation autour des chevilles). Les deux premières réponses sont enregistrées sur l'agoniste étiré (ici le muscle gastrocnénien médial). La première réponse de courte latence (SL) correspond au réflexe d'étirement dont la valeur fonctionnelle est faible. Lorsque la perturbation est une rotation orteils vers le haut autour de la cheville, la deuxième réponse de moyenne latence (ML) est déstabilisatrice. La troisième réponse de longue latence (LL > 100 ms) est une contraction de l'antagoniste (ici le tibialis) qui rétablit l'équilibre. D'après Bloem EBR 1999.
Réflexes toniques du cou chez un nouveau-né et un sportif. La rotation de la tête d'un côté est associée à une augmentation du tonus dans les muscles extenseurs ipsilatéraux (d'après Fukuda modifié par Ghez in Kandel et al, Principles of Neural Science, International Edition). Ces réflexes peuvent être observés chez les patients en état végétatif chez qui une extension d'un membre supérieur est accompagnée d'une rotation de la tête de ce côté et d'une flexion du membre supérieur contralatéral.
Réflexes tonique du cou et labyrinthique
Le tonus musculaire essentiellement le tonus des muscles extenseurs
⇒ artisan principal de la lutte antigravitaire
Régulation du tonus (moelle épinière et tronc cérébral) ⇒ mécanismes élémentaires de contrôle postural
Tonus
Le tonus musculaire essentiellement le tonus des muscles extenseurs
⇒ artisan principal de la lutte antigravitaire
Régulation du tonus (moelle épinière et tronc cérébral) ⇒ mécanismes élémentaires de contrôle postural
Faible rôle fonctionnel, normalement
Troubles de l’équilibre liées aux troubles du tonus
Tonus
Troubles de l’équilibre causés par troubles du tonusHypotonie : peu d’effet indépendant sur l’équilibre (si pas de déficit moteur et conditions clémentes)
Spasticité: peu d’effet indépendant (équilibre dynamique difficile)
Hypertonie extrapyramidale : Autre origine des troubles de l’équilibre chez les parkinsoniens
Excitation sur voies vestibulo-spinales- Symétrique bilatérale : rétropulsion- Asymétrie Droite/Gauche : latéropulsion dont le modèle
est la latéropulsion dans le syndrome de Wallenberg par atteinte des noyaux vestibulaires dans la fossette latérale du bulbe
Pb: exploration difficile des voies vestibulo-spinales
Physiologie du contrôle postural
Une régulation du tonus
Un contrôle de l’orientation antigravitaire
Un contrôle de la stabilisation posturale
Enseignement National DES de Médecine Physique et de Réadaptation – DIU de RééducationModule : « Troubles de l’équilibre ». Pr D Pérennou
Perception de la verticale après AVC
Verticale visuelle (VV)Teste graviception vestibulaire + vision
Années 90 +++Prédominance Graviception vestibulaireEt cortex vestibulaire (Insula ++)Brandt et Dieterich
Verticale posturale (VP)Teste graviception somaethesique
Années 2000 +++Faible corrélation entre VV et troubles de l’équilibre: Kerkhoff 1998; Bonan et al 2006, 2007
Importance de la graviceptionsomesthésique: Pérennou et al 1998; Benaim et al 1999; Pérennou et al2002,2008; Barra et al 2010
Le sujet peut être inclinéconfortablement en sécurité
Il indique dans quelle position il se perçoit vertical
-20
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Hap
ticve
rtic
alPo
stur
al v
ertic
alVi
sual
ver
tical
Individual data
Many cases of dissociation
Abnormal PV + VV + HV :
18 (22%) of the hemisphere strokes
Larger lesion
Lateropulsion +++
Worst postural capacities and recovery
Transmodal contralesional tilt
Hemisphere strokesContra VV tilt 55%
Contra HV tilt 32 %
Contra PV tilt 42 %
Ipsi VV tilt 9%
Pérennou et al Brain 2008
Principal component analysis on VV, HV, and PV orientations
87 % of the variance explained by a two dimensional data structure
0 0.5 1
VV
HV
PV
Factor 1PVHVVV
Factor 2
-0.5
VV HV PV
-1
0
Pérennou et al Brain 2008
Pérennou et al, Brain 2008
Comparative analysis of verticality estimates in patients with a left (open symbols)or a right (black symbols) hemisphere stroke. Mean values ± SE.
-6 -4 -2 0
PV
HV
VV
Orientation of the biological vertical (°)
VHVH
Hemispheric strokeContralesional lateropulsionNo pushing (n=29)
Hemispheric strokeContralesional lateropulsionPushing (n=6)
VV and PV
-15 -10 -5 0 5 10 15 20-15 -10 -5 0 5 10 15 20Tilt of the biological vertical (°)
haptic verticalvisual vertical
postural vertical
Hemispheric stroke No Lateropulsion (n=45)
Brain stem stroke (n=6)Ipsilesional lateropulsion
Ipsilesional tiltcontralesional tilt Pérennou et al Brain 2008
Ranges ofNormality (n=33)
En résumé sur la latéropulsion
Deux types de latéropulsion
1. 1. LLéésionsion dudu tronctronc ccéérréébralbralLateropulsion Ipsilesionnelle
Causée par trouble sur voiesvestibulospinales (tonic asymmetry)
Association fréquente aux troubles vestibulo-oculaires :torsion oculaire ipsilesionnelle, skew deviation, head tilt, VV tilt
Patient conscient de sa latéropulsion From Brandt & Dieterich 1994
En résumé sur la latéropulsion
Deux types de latéropulsion
2. Lésion d’un Hemisphere (cortex)
Lateropulsion contralesionnelle
Alignement du corps sur une verticale biologiqueerronée
Patient fréquemment non conscientde sa lateropulsion (au début)
Pushing : Biais dramatique de PV
Karnath et al 2005Johannsen et al 2006
Cortex parieto-insulaire Thalamus postero-lateral
Corrélats anatomiques du Pushing
Tonic asymmetric
Fear of falling
forward
Tilted biological
vertical
En résumé sur la rétropulsion
Lien très probable entre rétropulsion et Inclinaison postérieurede la verticale biologique pour :
- Personnes âgées fragiles- Parkinsoniens
En résumé sur les troubles de l’orientation verticale
Atteinte unilatérale du tronc cérébral ou vestibulaire périphérique: Pb d’orientation lié à une asymétrie de tonus.Atteinte hémisphérique unilatérale (cortex parietal, temporal ou insulaire, thalamus): Pb d’orientation latérale lié à un biais dans la verticale biologique.Atteinte centrale bilatérale sur les voies de la graviceptionsomesthésique ou vestibulaire : Pb d’orientation sagittale liéà un biais dans la verticale biologique.Atteinte bilatérale sur les voies de la graviceptionsomesthésique ou vestibulaire périphérique (centrale ou périphérique): incertitude sur la direction de la verticale.
Physiologie du contrôle postural
Une régulation du tonus
Un contrôle de l’orientation antigravitaire
Un contrôle de la stabilisation posturale
Stratégies de hanche, de cheville et d`abaissement du CM pour maintenir l'équilibre debout.
Simplification de la commande motrice : synergies musculaires
Rôle crucial des ganglions e la base dans la flexibilitédu répertoire de stratégies posturales
D’après Horak et alJ Neurol Sci 1992
Rôle crucial du cervelet dans la coordination posturale
Illustration de l’asynergie cérébeleuseD’après Babinski, Rev Neurol 1899
L’ataxie cérebelleuse : Oscillations posturales amples à fréquence haute
D’après Pérennou et al, Ann Réadapt Med Phys 2005
Stratégies de stabilisation de la tête. A) stabilisation de la tête en tangage chez le chat (reflexes du cou).B) deux stratégies de stabilisation de la tête en roulis décrites chez l`homme. D’après Massion, 1997.
Sélection d’un référentiel stabilisé
Rôle des informations sensoriellesSélection de la stratégie de stabilisation
Stabilisation de la Tête: vision et vestibulaire +++Stabilisation du tronc: proprioception ++Stabilisation du centre de masse: modèle interne ++Stratégie de cheville: somesthésie ++Stratégie de hanche: vestibulaire ++
Réduire amplitudes oscillations posturalesVision périphériqueProprioceptionVestibulaire : canaux semi-circulaires
Elaboration modèles internes (centre de masse)
Exemple de troubles de l’équilibrecomplexe: AVC
2. Troubles de stabilisation
1. Biais d’orientation / gravité
Déformations orthopédiques associées
Déficit moteur
Déficit d’intégration des messages sensoriels
Altération des référentiels spatiaux
Lectures conseillées sur la physiologie du contrôle postural
Bien qu’un peu anciennes les 3 monographies suivantes en langue française sont incontournables. Les modèles théoriques du contrôle postural y sont présentés par des maîtres à penser. Bouisset et Mathon. Muscles, posture et mouvement. Hermann, 1995Massion. Cerveau et motricité. PUF 1997Berthoz. Le sens du mouvement. Odile Jacob, 1997
Lire aussi en priorité les chapitres suivants:Horak et Macpherson, Postural Orientation and Equilibrium dans Handbook ofPhysiology (Rowell and Shepherd), Oxford University Press 1997 Posture, mouvements, motricités dans Principles of Neural Science (Kandel, Schwartz and Jessell), Mc Graw-Hill, 2000
Ainsi que
Bronstein, Brandt, Woollacott, Nutt. Clinical disorders of balance posture and gait. Arnold Edit, 2nd edition 2004.Livres des congrès de l’APE (M Lacour), Collection Posture-Équilibre, Solal
Ce cours a repris plusieurs notions écrites dans : Pérennou et Amblard, Posture et Equilibre. J Réadapt Méd 2001 pp19-29.