Academic literature on the topic 'Afférence proprioceptive'

Un mouvement résulte de l’activation séquentielle et coordonnée de groupes musculaires agissant sur diverses articulations. Pour le réaliser, un programme moteur est alors élaboré au niveau du système nerveux central et peut être ajusté selon les conditions environnementales pour une exécution harmonieuse. Des intégrations sensori-motrices ont lieu au niveau des interneurones spinaux, cibles des afférences périphériques et de la commande corticale. De nombreux réseaux spinaux alimentés par les afférences proprioceptives et cutanées interviennent donc dans le contrôle de mouvements pluri-articulaires et impliquent notamment des interneurones propriospinaux. Le but de cette thèse a été d’explorer le rôle de certains de ces circuits spinaux. Il est montré que l’excitabilité de ces circuits est renforcée lors de mouvements volontaires réalisés avec un but par rapport à des contractions toniques isolées ou un contexte passif. Les résultats renforcent l’hypothèse selon laquelle les réflexes spinaux explorés sont le support des synergies musculaires mises en jeu lors de ces mouvements. Les modulations d’excitabilité de ces réflexes seraient liées à des modifications du contrôle exercé par les structures supraspinales sur les interneurones transmettant ces réflexes ou à des modifications des propriétés intrinsèques des réseaux spinaux.

Le modèle animal de Morey est très utilisé pour mimer les conditions (HH) d'Hypodynamie (absence de charge corporelle) et d'Hypokinésie (réduction de l'activité motrice) établies au cours d'un vol spatial. L'HH entraîne le développement d'une plasticité musculaire caractérisée par une atrophie, des pertes de forces, des modifications des cinétiques de contraction, et des changements en protéines (isoformes des Chaînes Lourdes de Myosines, MHC). L'origine de ces modifications n'est pas connue, bien qu'il soit suggéré un rôle joué par le manque de messages afférents. Notre travail s'est focalisé chez le rat sur les récepteurs cutanés plantaires et les fuseaux neuromusculaires (FNM) du muscle soleus. En HH, les mécanorécepteurs cutanés plantaires ne sont plus stimulés. Leur réactivation compense partiellement l'atrophie et les pertes de forces musculaires. Ce protocole pourrait donc constituer un moyen de contre mesure non invasif utilisable pour l'homme en vol spatial. Avant d'étudier l'activité des FNM (propriocepteur sensible à l'étirement musculaire en normo-gravité), nous avons défini les critères permettant de différencier les décharges des fibres afférentes Ia de celles des fibres II sur l'animal normal. Après HH, leurs réponses sont augmentées lors d'étirements en rampe et sinusoi͏̈daux. L'étirement musculaire serait donc mieux perçu par les fuseaux et aurait pour origine des modifications dans les propriétés biomécaniques du muscle soleus. Ceci pourrait expliquer les modifications de la posture et de la locomation observées après HH. L'HH entraîne aussi des changements d'expression des isoformes de MHC I, slow-tonic, et [alpha]-cardiac au niveau des fibres intrafusales à sacs nucléaires. Ceci est la conséquence de changements d'activité de l'innervation motrice des FNM (axones [gamma] et [bêta]).

Nous avons etudie la contribution et l'interaction de deux modalites sensorielles au controle de la posture erigee humaine : la proprioception musculaire et le tact plantaire. Pour cela, nous avons analyse, a l'aide d'indices posturographiques et electromyographiques, les consequences posturales de la manipulation experimentale selective ou conjointe de ces deux modalites. Nous avons recherche : 1) le role des informations proprioceptives issues d'un ou plusieurs muscles situes a deux niveaux, le cou et les chevilles, en les sollicitant selectivement par stimulation vibratoire tendineuse. Les inclinaisons posturales evoquees suggerent que les informations proprioceptives musculaires issues de ces deux poles corporels pourraient assurer des fonctions posturales distinctes. 2) le role specifique des informations tactiles plantaires grace a un nouvel outil de stimulation susceptible d'activer selectivement les mecanorecepteurs cutanes des points d'appui anterieur et posterieur. Il ressort que la modification de la distribution des pressions plantaires evoque des reponses posturales dont l'orientation semble s'opposer a toute deviation corporelle par rapport a la verticale. 3) les interactions entre ces deux modalites a travers les consequences posturales de leur co-activation. Les resultats corroborent l'hypothese d'une additivite des effets et suggerent que les afferences proprioceptives et tactiles contribuent a la regulation posturale de facon conjointe mais differentielle. Les afferences proprioceptives issues des muscles cervicaux interviendraient donc plutot dans les processus d'orientation posturale, et celles issues des muscles des chevilles et des recepteurs cutanes plantaires participeraient davantage a la regulation posturale. De plus, l'integration d'informations sensorielles multiples, appartenant ou non a une meme modalite sensorielle, obeirait a des regles communes de sommation vectorielle afin d'assurer les deux objectifs comportementaux de la posture : orienter le corps et maintenir son equilibre.

La perception des actions de notre corps repose sur l’intégration d’informations provenant de différentes modalités sensorielles. Dans cette thèse, nous avons analysé le rôle joué d’une part, par les informations proprioceptives musculaires en portant une attention plus particulière sur les conditions de réglage de la sensibilité des fuseaux neuromusculaires et d’autre part, par les informations d’origine cutanée. Pour ce faire, nous avons principalement enregistré l’activité unitaire de neurones sensoriels chez l’Homme au moyen de la technique microneurographique. Les informations proprioceptives musculaires proviennent des fuseaux neuromusculaires dont la sensibilité peut être contrôlée sélectivement par le système nerveux central grâce à l’activité de neurones particuliers : les neurones fusimoteurs gamma (γ) statiques et dynamiques. Ainsi, les récepteurs fusoriaux peuvent être rendus plus sensibles aux postures ou aux mouvements. Pour la plupart des auteurs, la commande fusimotrice aurait un rôle très élémentaire. Elle maintiendrait les fuseaux neuromusculaires dans un état tel qu’ils soient aptes à remplir leur fonction sensorielle utile à la perception et à la régulation des activités motrices et ce, malgré leur localisation dans un tissu aux propriétés mécaniques changeantes, le muscle. Toutefois, ce rôle est déjà joué par le système squelettofusimoteur. Nous avons fait l’hypothèse que le système fusimoteur présente un intérêt fonctionnel qui lui est propre. Nos résultats montrent que le système fusimoteur peut être mis en jeu sélectivement. En effet, les fuseaux neuromusculaires présentent une sensibilité accrue lorsque le sujet est impliqué dans une tâche où il doit reconnaître des mouvements imposés (signes graphiques) sur la seule base des informations proprioceptives (absence de vision et de commande volontaire). Nous montrons également que ce contrôle de sensibilité peut être différentiel. En effet, la sensibilisation fusoriale peut commuter d’une nature statique à dynamique selon que l’attention du sujet est spécifiquement portée sur la position adoptée dans l’espace ou sur la vitesse des mouvements. Enfin, nous montrons que la mise en jeu du système fusimoteur peut améliorer le sens du mouvement et notamment diminuer les seuils de perception. Par ailleurs, l’exécution de mouvements déforme tous les tissus autour des articulations, les muscles mais aussi les tissus cutanés qui les enveloppent. Notre dernière étude montre que les récepteurs cutanés partagent des propriétés communes de codage des mouvements avec les récepteurs musculaires des muscles sous-jacents. Ce parallélisme faciliterait l’intégration centrale des informations kinesthésiques d’origines différentes. En conclusion, pour la première fois chez l’Homme, nous soutenons l’idée que le système nerveux central peut régler spécifiquement la sensibilité statique ou dynamique des fuseaux neuromusculaires. Ainsi, le feedback proprioceptif musculaire n’est pas "automatique" mais peut être ajusté aux conditions environnementales et/ou comportementales. Nous suggérons que cet ajustement présente un intérêt majeur au cours des activités motrices posturales et/ou de locomotion
The perception of our actions relies on feedbacks from various sensory modalities. In this thesis, we analysed the role played on one hand by muscle proprioceptive feedback with particular focus on the conditions of adjustment of the muscle spindle sensitivity and on the other, by cutaneous feedback. We recorded principally the activity of single sensory neurons in humans with the microneurographic technique. Muscle proprioceptive feedback originates from muscle spindles whose sensitivity may be selectively controlled by the central nervous system through activation of static and dynamic gamma (γ) fusimotor neurons. For most authors, the role of the fusimotor drive is basic: it would maintain the muscle spindle in a specific state in order to exert its perceptual and sensorimotor functions despite its localisation in a changing mechanical tissue, the muscle. However, this role is already played by the skeletofusimotor system. We hypothesized that the fusimotor system presents a functional interest in itself. Our results show that the fusimotor system may be selectively activated: muscle spindle sensitivity increases when the subject is involved in a movement trajectory recognition task that relies only on proprioceptive cues (in the absence of visual information) and independently of any muscle activity. We also show that the muscle spindle sensitivity may be differentially controlled: focusing attention on movement velocities or on the positions adopted in space can change from dynamic to static fusimotor drive, respectively. Finally, we show that the fusimotor system improves movement sense and particularly decreases the perception thresholds. Moreover, movements deform muscles but also all the skin areas surrounding the joint. Our last study shows that cutaneous and muscle afferents share common movementencoding characteristics. This parallelism may facilitate the central co-processing of the proprioceptive feedbacks subserving kinesthesia. In conclusion, for the first time in humans, our findings support the idea that the central nervous system is able to selectively and differentially control the static or dynamic sensitivity of muscle spindles. The muscle proprioceptive feedback is not "automatic" but may be adjusted to environmental and/or behavioural contexts. We suggest that this adjustment presents a major interest during postural and/or locomotor activities

La tache de teleoperation dans laquelle un operateur controle a distance un dispositif et en percoit les effets a travers un ecran video impose a tout operateur une phase d'adaptation. La partie introductive de ce travail expose les grandes problematiques de la teleoperation et de l'adaptation dans les domaines de l'automatique et du controle moteur humain. La seconde partie presente les resultats d'etudes experimentales realisees sur des sujets en tache de poursuite de cible sur ecran video suite a une modification de leur relation visuo-manuelle. Une similarite est etablie entre les modifications adaptatives des mouvements de pointage a travers des prismes et celles des mouvements de poursuite a travers un dispositif infographique. L'adaptation dans ce dernier cas est toutefois moins robuste que celle induite par des prismes. Ces manipulations permettent par ailleurs de suivre l'evolution du processus adaptatif. La comparaison des performances de sujets sur des trajectoires predictives ou non, permet de conforter l'hypothese de l'existence de processus proactifs rendant compte du comportement predictif des sujets et d'observer que l'evolution de la performance au cours de l'adaptation, depend de la trajectoire. La derniere etude montre, par comparaison des performances entre un sujet desafferente et un groupe controle, que le manque de proprioception degrade de facon significative la performance et augmente la variabilite. La proprioception joue par ailleurs un role primordial pour l'adaptation. Dans la derniere partie de ce travail, un modele est propose rendant compte des resultats de la partie experimentale. Il permet de simuler les trajectoires effectuees par les sujets normaux et desafferentes dans des conditions de poursuite avec et sans retour visuel, de rendre compte des divers profils d'adaptation observes suivant la nature de la trajectoire et de simuler le comportement adaptatif de ces memes sujets lors d'une alteration de la relation visuo-manuelle.

Les mécanismes neurophysiologiques d’intégration sensori-motrice nécessaires à l’ajustement de la commande motrice volontaire s’organisent à la fois au niveau segmentaire et suprasegmentaire. L’objectif de cette thèse a été d’explorer de nouveaux circuits alimentés par les afférences proprioceptives et cutanées au niveau de la moelle épinière cervicale de l’Homme. Des circuits alimentés par les afférences du groupe II ont été révélés. De plus, les modifications de l’excitabilité de réseaux neuronaux du cortex moteur par ces afférences ont également été explorées chez le sujet sain et comparées avec des patients présentant une dystonie focale de l’écriture. Une anomalie de modulation de ces circuits a été mise en évidence chez ces patients. Le rôle fonctionnel de ces systèmes d’intégration dans le contrôle du mouvement volontaire, leurs interactions et leur importance dans la physiopathologie sous-tendant les mouvements anormaux chez les patients dystoniques sont discutés
Muscle spindles and cutaneous afferents work together to adjust the motor command leading to a voluntary movement. The neurophysiological sensori-motor integration mechanisms needed for adjusting motor command are organised at segmentary and suprasegmentary levels. The aim of this thesis was to explore new circuits fed by peripheral afferents, underlying these mechanisms at the cervical level of the spinal cord in humans. New spinal circuits fed by group II afferents have been revealed. Moreover, modifications of the excitability of motor cortex neurones mediated by the same kind of afferents were investigated in healthy subjects and compared to writer's cramp patients. An abnormal modulation of these circuits has been found in these patients. The functional role of these spinal and cortical sensori-motor integration systems in motor control, their interactions and their importance in the pathophysiology of movement disorders in dystonic patients will be discussed

L'apprentissage et l'entraînement sportif permettent d'acquérir de nouvelles compétences topocinétiques, morphocinétiques et mentales contribuant à l'amélioration du contrôle postural et moteur du pratiquant. Les mécanismes d'intégration sensorielle et d'automatisation du geste divergent cependant selon la discipline considérée. L'hypothèse d'une éventuelle différenciation de l'adaptation posturale a été explorée en comparant, entre eux, des sportifs entraînés à l'équilibre selon des modalités différentes, afin d'apprécier, dans un second temps, l'incidence d'une pratique sportive particulière sur la fonction d'équilibration dans la vie au quotidien. Sujets - le contrôle postural de 31 judokas de haut niveau (dont 19 compétiteurs aux antécédents traumatiques) a été comparé à celui de 17 danseurs classiques professionnels et de 84 sujets témoins non initiés à ces deux arts. Matériel et procédure - les sujets, debout en position orthostatique stable, bras le long du corps, sur une plate-forme de forces verticales, ont eu pour consigne de maintenir leur état d'équilibre stable en dépit des contraintes qui leur sont imposées (suppression partielle ou totale d'une afférence sensorielle, modifications des conditions de support). L'enregistrement des déplacements du centre de pression des pieds couplé à une électromyographie intégrée de surface de deux muscles de la chaîne posturale ont permis d'apprécier les stratégies de régulation posturale. Résultats - en condition yeux ouverts, les meilleurs résultats aux différents tests posturographiques sont obtenus par les sportifs, et plus particulièrement par les judokas. En condition yeux fermés, les pratiquants d'arts martiaux demeurent les plus performants, indépendamment des conditions de support. L'étude électromyographique révèle en outre que les judokas restaurent précocement leur posture comparativement aux autres sportifs. Il s'avère enfin que les judokas aux antécédents traumatiques, privés ou non de l'afférence visuelle, réalisent les meilleurs performances en termes de maintien d'un état d'équilibre stable, à l'exception de ceux présentant les pathologies du membre inferieur les plus graves. Discussion et conclusion - la pratique régulière et rigoureuse de toute activité physique et sportive, quelle qu'elle soit, améliore le contrôle postural tant statique que dynamique, l'apprentissage du judo, privilégiant le canal somatosensoriel comme vecteur de la fonction posturale en toute circonstance, étant par ailleurs davantage bénéfique pour la fonction d'équilibration que celui de la danse. L'amélioration de l'équilibre consécutive à l'apprentissage des arts martiaux semble donc résulter du remodelage du système nerveux central, en termes de compensation ou de schéma corporel, par amélioration de la sensibilité des récepteurs somatiques et des processus d'intégration sensorielle. Ainsi l'apprentissage du judo contribue à augmenter les facultés d'adaptation sensori-motrice des combattants au quotidien en s'appuyant sur les processus cognitifs et réflexes sollicités dans l'action et intrinséquement liés au type d'afférences sensorielles privilégiées.

L'accident vasculaire cérébral (AVC), est un problème de santé majeur au niveau mondial. Les traitements de réadaptation visent à réduire le fardeau individuel et sociétal engendrés par l'AVC, via l'amélioration de l'indépendance fonctionnelle et des déficiences sensoriels et moteurs. Par contre, la plupart des survivants conservent des séquelles chroniques et ce, malgré l'accès à des soins de réadaptation intensifs et spécialisés. La recherche se penche donc sur l'utilisation de technologies novatrices et sécuritaires pour notamment tenter de dépasser les gains obtenus en clinique. Parmi les différentes approches actuellement évaluées en recherche, les appareils de neurostimulation périphérique semblent favoriser la récupération des fonctions sensorimotrices, via la production massive d'informations somatosensorielles (cutanées et proprioceptives). Ces afférences forceraient le système nerveux central lésé à s'adapter, offrant une fenêtre temporelle pendant laquelle le cerveau serait dans un meilleur état pour recevoir une thérapie. Malgré ces données intéressantes, le manque de connaissances limite le transfert clinique de ces approches. En particulier, le rôle des afférences proprioceptives vs. cutanées sur les effets de la neurostimulation périphérique demeurent à ce jour mal compris. L'objectif principal de la thèse était de déterminer si la nature des afférences sensorielles recrutées par neurostimulation périphérique a un impact sur la plasticité cérébrale et les déficiences sensorimotrices chez une clientèle AVC au stade chronique. Les cinq études du doctorat visaient plus précisément à : (i) évaluer les propriétés métrologiques (fidélité et changement minimal détectable) d'un outil de mesure neurophysiologique (stimulation magnétique transcrânienne – TMS) utilisé dans la thèse pour tester la plasticité cérébrale (études 1 et 2); (ii) approfondir les connaissances reliées aux paramètres d'application et afférences produites par deux approches de neurostimulation périphérique, soit la rPMS (stimulation magnétique périphérique répétitive) et la NMES (stimulation électrique neuromusculaire) (étude 3); (iii) développer et valider une approche standardisée permettant d'induire des illusions de mouvement par vibration musculo-tendineuse (VIB), puis débuter son processus de validation (étude 4); (iv) déterminer l'influence des afférences sensorielles sur la plasticité cérébrale et la récupération sensorimotrice chez des personnes au stade chronique post-AVC en comparant les effets aigus de trois interventions de neurostimulation périphérique (NMES, rPMS, VIB) avec une séance d'exercices (étude 5). Dans l'ensemble, les résultats des études supportent : (i) que les évidences actuelles ne permettent pas de conclure sur la fidélité des mesures TMS, mais que les erreurs de mesure observées encouragent l'utilisation de ces mesures pour suivre des changements de groupe plutôt qu'individuels; (ii) que notre procédure standardisée utilisant les illusions de mouvement induites par la VIB est valide chez des individus au stade chronique post-AVC et (iii) que le recrutement préférentiel des afférences proprioceptives semble plus efficace pour favoriser la plasticité cérébrale et l'amélioration des déficiences sensorimotrices chez des individus vivant avec les séquelles chroniques d'un AVC. Toutefois, avant de considérer un potentiel transfert clinique des approches étudiées dans la thèse, des études supplémentaires devront évidemment reproduire nos résultats et approfondir les diverses réflexions soulevées.
L'accident vasculaire cérébral (AVC), est un problème de santé majeur au niveau mondial. Les traitements de réadaptation visent à réduire le fardeau individuel et sociétal engendrés par l'AVC, via l'amélioration de l'indépendance fonctionnelle et des déficiences sensoriels et moteurs. Par contre, la plupart des survivants conservent des séquelles chroniques et ce, malgré l'accès à des soins de réadaptation intensifs et spécialisés. La recherche se penche donc sur l'utilisation de technologies novatrices et sécuritaires pour notamment tenter de dépasser les gains obtenus en clinique. Parmi les différentes approches actuellement évaluées en recherche, les appareils de neurostimulation périphérique semblent favoriser la récupération des fonctions sensorimotrices, via la production massive d'informations somatosensorielles (cutanées et proprioceptives). Ces afférences forceraient le système nerveux central lésé à s'adapter, offrant une fenêtre temporelle pendant laquelle le cerveau serait dans un meilleur état pour recevoir une thérapie. Malgré ces données intéressantes, le manque de connaissances limite le transfert clinique de ces approches. En particulier, le rôle des afférences proprioceptives vs. cutanées sur les effets de la neurostimulation périphérique demeurent à ce jour mal compris. L'objectif principal de la thèse était de déterminer si la nature des afférences sensorielles recrutées par neurostimulation périphérique a un impact sur la plasticité cérébrale et les déficiences sensorimotrices chez une clientèle AVC au stade chronique. Les cinq études du doctorat visaient plus précisément à : (i) évaluer les propriétés métrologiques (fidélité et changement minimal détectable) d'un outil de mesure neurophysiologique (stimulation magnétique transcrânienne – TMS) utilisé dans la thèse pour tester la plasticité cérébrale (études 1 et 2); (ii) approfondir les connaissances reliées aux paramètres d'application et afférences produites par deux approches de neurostimulation périphérique, soit la rPMS (stimulation magnétique périphérique répétitive) et la NMES (stimulation électrique neuromusculaire) (étude 3); (iii) développer et valider une approche standardisée permettant d'induire des illusions de mouvement par vibration musculo-tendineuse (VIB), puis débuter son processus de validation (étude 4); (iv) déterminer l'influence des afférences sensorielles sur la plasticité cérébrale et la récupération sensorimotrice chez des personnes au stade chronique post-AVC en comparant les effets aigus de trois interventions de neurostimulation périphérique (NMES, rPMS, VIB) avec une séance d'exercices (étude 5). Dans l'ensemble, les résultats des études supportent : (i) que les évidences actuelles ne permettent pas de conclure sur la fidélité des mesures TMS, mais que les erreurs de mesure observées encouragent l'utilisation de ces mesures pour suivre des changements de groupe plutôt qu'individuels; (ii) que notre procédure standardisée utilisant les illusions de mouvement induites par la VIB est valide chez des individus au stade chronique post-AVC et (iii) que le recrutement préférentiel des afférences proprioceptives semble plus efficace pour favoriser la plasticité cérébrale et l'amélioration des déficiences sensorimotrices chez des individus vivant avec les séquelles chroniques d'un AVC. Toutefois, avant de considérer un potentiel transfert clinique des approches étudiées dans la thèse, des études supplémentaires devront évidemment reproduire nos résultats et approfondir les diverses réflexions soulevées.