CONTRÔLE DE L’EQUILIBRE CHEZ L’HEMIPLEGIQUE ET L’AMPUTE

1. CONTRÔLE DE L’EQUILIBRE CHEZ L’HEMIPLEGIQUE ET L’AMPUTE Pr Patrice ROUGIER Laboratoire de Physiologie de l’Exercice Université de Savoie 73 376 Le Bourget du lac Mel : patrice.rougier@univ-savoie.fr Site perso : http://p-i.rougier.perso.sfr.fr

2. L’ACCIDENT VASCULAIRE CEREBRAL En France, chaque année, 120 000 personnes environ sont victimes d’un AVC 25% vont mourir dans les jours ou mois qui suivent, 50% vont garder un handicap de sévérité variable et 25% vont récupérer sans séquelles Parmi les survivants, 50% vont avoir une dépression dans l’année, 25% seront déments ans les 5 ans qui suivent et 40% seulement des actifs reprendront leur travail. Il s’agit de la première cause de handicap chez l’adulte, de la seconde cause de démence, de la troisième cause de mort.

3. MECANISMES ET FORMES CLINIQUES Les AVC sont classés en accidents ischémiques et hémorragiques Les accidents ischémiques sont dus à l’occlusion d’une artère cérébrale qui entraîne un infarctus cérébral (mort brutale des cellules) (80% des cas) Cette occlusion résulte le plus souvent d’un athérome (plaque de corps gras) ou d’un caillot Les accidents hémorragiques résultent de la rupture d’un vaisseau (anévrisme) (20% des cas). Un hématome se forme rapidement avec autour un œdème

4. LES DIFFERENTS TYPES D’AVC L’accident ischémique constitué, qui est une perte définitive du tissu cérébral L’accident ischémique transitoire, qui est un déficit neurologique régressant rapidement L’hémorragie méningée (souvent après rupture d’anévrisme) L’hémorragie intra-cérébrale (principal facteur de risque : hypertension artérielle)

5. SYMPTOMES CLINIQUES - Baisse de la vigilance - Troubles de la parole (aphasie) - Perturbation du déroulement du mouvement (apraxie) - Troubles du champ visuel - Paralysie et troubles de la sensibilité - Troubles de la motricité oculaire - Troubles de la coordination, ataxie des extrémités et à la marche

6. CONSEQUENCES Une atteinte du côté gauche entraîne Une paralysie ou faiblesse du côté droit du corps, de la disarthrie (difficulté d’articulation des mots), des problèmes de déglutition, de l’aphasie (difficulté de lecture, d’écriture et de langage) Une atteinte du côté droit entraîne Une paralysie ou faiblesse du côté gauche du corps, des difficultés à lancer, attraper, juger des distances, de l’espace, de la position et du mouvement, perte de mémoire,difficultés à apprendre de nouvelles tâches

7. CONSEQUENCES POSTURALES D’UN AVC La restauration d’une posture assise autonome constitue la première acquisition déterminante. Trois semaines après l’AVC, elle concerne au moins ¾ des hémiplégiques. 8% des patients ne tiennent pas assis sans aide 45 jours après l’AVC. Les muscles du tronc et des ceintures sont sous le double contrôle des voies cortico-spinales et réticulo-spinales, ces dernières étant en partie bilatérales. Ceci explique la relative préservation des capacités posturales axiales après AVC unilatéral Pour certains patients, un comportement de latéropulsion vers le coté parétique peut être observé (pusher syndrome). Cela concerne environ 10% des patients, généralement les plus sévèrement atteints.

8. CONSEQUENCES POSTURALES D’UN AVC (2) 85% des hémiplégiques ne tiennent pas debout sans aide un mois après l’AVC (Brun et al., 1993) • Leur capacité d’équilibration présente 3 caractéristiques: • - une asymétrie d’appui au détriment du membre déficitaire • des déplacements du centre des pressions résultant plus amples (surtout en ML) • - une limite de stabilité moindre A distance de l’AVC, l’asymétrie de répartition tend à diminuer, sans disparaître Cette asymétrie est plus marquée pour les lésions du côté droit

9. ORIENTATION ET STABILISATION DE LA TETE • Rotation de la tête et des yeux vers le côté de la lésion (23% des lésions droite et 3% des lésions gauches; Gainotti (1991) - Perturbation de l’orientation tête-tronc due à une altération des réflexes du cou d’origines vestibulaire et proprioceptives

10. COORDINATION MULTI-SEGMENTAIRE Elle est globalement mauvaise chez l’hémiplégique • Ceci peut être mis en évidence lors : • du lever de chaise sans l’aide des mains (Yoshida et al., 1983) • du pédalage (Brown et al., 1997) • de la perturbation de l’équilibre par la réalisation d’un mouvement imposé (translation de la surface d’appui; Di Fabio et al., 1986) ou volontaire (élévation du bras; Horak et al., 1984). On note dans ces études une désorganisation temporelle (synergie) alors que les stratégies sont préservées

11. UTILISATION DES INFORMATIONS SENSORIELLES Une dépendance excessive des informations visuelles est généralement observée chez les patients hémiplégiques (Di Fabio et Badke, 1991; Bonan et al., 1996) En montrant un lien entre le gain du réflexe vestibulo-oculaire et le degré de stabilité, Catz et al. (1994) ont pu montrer indirectement l’implication d’un déficit vestibulaire après AVC. Lorsqu’ils existent, les troubles somesthésiques chez l’hémiplégique sont unilatéraux. Les afférences issues du côté sain atténuent le dysfonctionnement postural.

12. LES THERAPIES Mobilisation de régions du cerveau normalement inactives (plasticité cérébrale) Le réapprentissage d’une fonction par la répétition régulière de tâches et l’utilisation de différentes stimulations conduit à une meilleure récupération. Autrement dit, la quantité de cortex cérébral moteur recrutée pour réaliser la tâche motrice est plus grande après entraînement. Effets des médicaments : amphétamines Stimulation magnétique trans-crânienne : la performance motrice et l’excitation corticale sont améliorées après des stimulations répétées (5 Hz)

13. AVC ET STATION ASSISE (Genthon et al., Motor Control 2006; Genthon et al., Clin Biomech, 2007) Le contrôle des mouvements du tronc est déterminant dans la construction d’habiletés motrices complexes Le maintien d’une station assise perturbée en début de rééducation est généralement associé à une faible restauration fonctionnelle Dans le but de prédire les répercussions de ces déficits sur le contrôle de la station debout, des sujets en bonne santé ont également été testés

14. TECHNIQUES ET PROTOCOLES 32 sujets sains (16 hommes, 16 femmes; 23,2 + 4,7 ans) 10 sujets sains (6 hommes, 4 femmes; 68,0 + 16,1 ans) 10 patients hémiplégiques (5 hommes, 5 femmes: 71,1 + 11,1 ans) • Conditions: • debout et assis pour les sujets sains (étude 1) • assis pour les patients hémiplégiques et les sujets sains (étude 2) 5 essais de 64s (étude 1) 5 essais de 32 s (étude 2) Analyse fréquentielle, modélisation mBf

16. RESULTATS: Paramètres fréquentiels Top: Average CP spectra, characterizing the whole sample population, for both sitting and upright standing conditions. These spectra are decomposed along ML (black line) and AP axes (grey line). Note: On the sitting frequency spectra, a second frequency peak is generally observed around 0.3 Hz but, due to its position variability, cannot be observed on the traces. Bottom: Parameters aimed at characterizing these spectra (magnitude: RMS and mean frequency: MPF) (**p<.01; ***p<.001).

17. RESULTATS: Paramètres mBf Mean CP variograms for each posture (sitting: right panel; standing: left panel) decomposed along ML (dotted line) and AP (continuous line) axes characterizing the whole sample population. The variograms express the mean square distance as a function of increasing time intervals and are plotted through a log-log scale.

18. RESULTATS: Corrélations ML axis AP axis Frequency analysis RMS (mm) 0.12 (0.50) 0.08 (0.67) MPF (Hz) 0.46 (0.01)* 0.13 (0.49) Fractional BrownianDt (ms) –0.06 (0.76) 0.10 (0.56) motion analysisDx² (mm²) 0.19 (0.29) 0.41 (0.02)* Hsl –0.25 (0.17) –0.10 (0.58) Hll 0.40 (0.02)* –0.20 (0.28) Note. P values are in brackets; *statistically significant. Spearman coefficient correlation between parameters computed for SIT and STA Conditions

19. DISCUSSION Les stratégies développées dans les deux conditions sont de mêmes natures Les contraintes biomécaniques sont réduites en station assise Les capacités de contrôle de la station assise ne permettent pas une bonne prédiction des capacités à se tenir debout On note toutefois une corrélation quant aux capacités de corrections selon l’axe ML

20. (a) Representative CoP displacements obtained from a typical control subjects (black line) and patient with stroke (grey line). Note the dispersion of the CoP movements of the patients with stroke in comparison to those of the control subject. Means and standard deviations of the surface area (b) and CoP velocity (c) characterising healthy and patients with stroke CoP displacements. The statistically significant values between patients with stroke and control group are reported (*P < .05; ***P < .001).

21. (a) Mean representative frequency decomposition of the CoP displacements along the ML and AP axes, for the control subjects (in black) and hemiparetic patients (in grey). Left and right panels represent ML and AP axes, respectively. Means and standard deviations for the RMS (b) and MPF (c) characterising control group and patients with stroke CoP spectra. The statistically significant values between patients with stroke and control group are reported (*P < .05).

22. DISCUSSION Les patients hémiplégiques bougent davantage que les sujets sains appariés en âge L’erreur de construction du schéma corporel ainsi que les pertes de forces musculaires expliquent ces comportements La perturbation apparaît plus importante selon l’axe sagittal

23. AVC ET STATION DEBOUT (Genthon et Rougier, J Biomech, 2005; Genthon et al., Stroke, 2008) La plupart des études précédentes ont eu recours à des plate-formes « simples », incapables de mettre en évidence les stratégies de compensation entre les deux appuis. de Haart et al. (2004) se sont intéressés à l’évolution des stratégies d’équilibration mais sans tenir compte des scores cliniques Le rôle spécifique de l’asymétrie de répartition de poids n’avait pas été pris en compte dans les études menées jusqu’alors

24. TECHNIQUES ET PROTOCOLES 10 sujets sains (25,0 + 0,5 ans) 41 patients hémiplégiques (25 gauche, 16 droit; 30 hommes, 11 femmes; 58,8 + 13,5 ans) 40 sujets sains appariés en âge (29 hommes, 11 femmes; 58,4 + 11,1 ans) • Conditions: • debout dans des postures asymétriques pour les sujets sains • debout le plus confortablement possible pour les patients hémiplégiques 6 essais de 32s, 3 conditions C50, C70, C90 (étude 1) 4 essais de 32 s (étude 2) Analyse fréquentielle, modélisation mBf

26. Lors d’une asymétrie de distribution du poids, les effets au niveau des appuis plantaires diffèrent sensiblement D’après Genthon et Rougier, J Biomech (2005) 38:2037-2049

28. DISCUSSION Une altération du contrôle sous chacun des appuis détermine une altération du contrôle de CPRes et par suite des mouvements du corps Cette altération est plus grande sur l’axe ML Il est par conséquent nécessaire de dissocier, pour certaines pathologies, la pathologie elle même de l’asymétrie de répartition du poids qu’elles entraînent

29. LE RAPPORT D’ALLONGEMENT Il permet de caractériser la forme du patron des déplacements des CP plantaires indépendamment de la position relative des pieds RA = (MAlong – MAlat)/(MAlong + MAlat)

30. RESULTATS : POSITIONS MOYENNES

32. Parameters from frequency analysis applied on resultant (upper part) and on plantar (lower part) CP displacements are shown for the control group and the stroke patients. Significant differences between the groups are shown in bold. Significant differences between the feet are shown in italics.

33. RESULTATS : CORRELATIONS Pearson coefficients of correlation between the percentage of body weight on the paretic foot, the mean amplitude (MA) of the CPRes trajectories along ML and AP axes with the clinical features of stroke patients. Statistically significant correlations are in bold with * p<0.0.5, ** p≤0.01.

34. DISCUSSION L’asymétrie de répartition du poids de corps ne peut expliquer à elle seule le disfonctionnement postural du patient hémiplégique Les patrons des trajectoires des CP plantaires sont perturbés sous les deux appuis Ces résultats démontrent l’incapacité du membre réputé sain à prendre en charge le déficit intervenant sous l’appui parétique La négligence spatiale est le paramètre clinique le mieux corrélé avec l’amplitude des mouvements du corps

35. AMPUTATION ET STATION DEBOUT (Rougier et Bergeau, 2009) Les personnes atteintes de diabète sont exposées au risque de troubles nerveux (neuropathie) et de problèmes au niveau de l’alimentation sanguine des pieds (ischémie). La neuropathie comme l’ischémie peuvent causer des ulcères aux pieds et des blessures dont l’infection peut entraîner l’amputation. Près de 70 % des amputations concernent des personnes atteintes de diabète. On distingue des amputations congénitales, traumatiques, vasculaires ou tumorale. Les amputations du membre inférieur peuvent s’effectuer au niveau fémoral ou tibial.

36. TECHNIQUES ET PROTOCOLES 2 groupes de sujets sains (n=15 et n=11) 26 patients amputés (15 tibiaux, 11 fémoraux) • Conditions: • debout dans des postures asymétriques pour les sujets sains • debout le plus confortablement possible pour les patients amputés 5 essais de 32s, bassin positionné à l’horizontal Analyse fréquentielle

37. RESULTATS : POSITIONS MOYENNES

40. DISCUSSION Les amputés fémoraux répartissent leur poids de façon plus asymétrique Des stratégies de compensation sont mises en place par les amputés tant pour les stratégies d’orientation que de stabilisation La surface du moignon joue un rôle dans les stratégies posturales