Régulation des allures par le tronc cérébral

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Jean-François Lamarche
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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

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

1 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 Shiket Orlovskyont mis en évidence le rôledes 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 1

2 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 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 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! 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 2

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

ajustement Si on coupe la racine dorsale plus d ajustement Voies ventrales(gowers) non affectées par section racine dorsale.

3 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 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 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 3

4 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 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? 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. Rétroactions = fiabilité et flexibilité au programme 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 4

5 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 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. Ataxie spinocérébelleuse 1 à 5 personnes/ 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 Cycling Regimen Induces Spinal Circuitry Plasticity and Improves Leg Muscle Coordination in Individuals With Spinocerebellar Ataxia, 2015 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 5

6 Les scores des individusavec SCA sonttrès différents de ceux des témoins, ce qui montre un dysfonctionnementmoteurmesurésur des activitésreflexes (inhibition réciproquedes muscles antagonists) 4 semainesd entrainement(pédalage) permettentde normaliserles performances fonctionnellesdes individusavec SCA. Ccl: mouvement automatique primaire Le mouvement automatique primaire est contrôlé par les 2 premiers niveaux d organisation du SNC : ME et TC Chez l Homme toute activité motrice dépend du fonctionnement intégré d un ensemble de structures nerveuses interconnectées, construites avant et après la naissance 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 Chang, Archives of Physical Medicine and Rehabilitation A suivre : mouvement volontaire 6

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